背包機器人無人機發射、駕駛和飛行應對緊急情況

隆重推出 X1：世界上第一個多機器人系統，將人形機器人與可變形無人機相結合，無人機可以從人形機器人的背部發射，然後駕駛離開。

新的多式聯運系統是加州理工學院自主系統與技術中心 (CAST) 與阿拉伯聯合酋長國阿布扎比技術創新研究所 (TII) 歷時三年合作的成果。該機器人系統展示了通過結合合作者在自主系統、人工智能、機器人技術和推進系統方面的全球專業知識而可能實現的創新和前瞻性設計。

Booth-Kresa CAST 董事兼董事會主席、加州理工學院機械工程、土木工程、控制和動力系統以及航空航天工程教授 Aaron Ames 表示：“目前，機器人可以飛行、可以駕駛、可以行走。它們在某些場景下都表現出色。” “但是我們如何將這些不同的運輸方式組合成一個整體，以便我們能夠通過利用所有這些方式的優點同時減輕每種方式的缺點來取得成功？”

為了測試 X1 系統的功能，該團隊最近在加州理工學院校園進行了演示。該演示基於以下前提：假設校園內某處發生緊急情況，需要快速派遣自主代理前往現場。為了進行測試，該團隊修改了標準的 Unitree G1 人形機器人，使其能夠攜帶加州理工學院的多模態機器人 M4，它既可以飛行又可以駕駛，就像背包一樣。

演示從蓋茨-托馬斯實驗室的人形機器人開始。他穿過謝爾曼·費爾柴爾德圖書館，來到了可以安全部署M4的高地。然後，人形機器人腰部向前傾斜，讓 M4 進入無人機模式。隨後 M4 著陸並進入駕駛模式，以高效地繼續前往目的地。

然而，在到達目的地之前，M4與Turtle Pond相撞，因此它切換回無人機模式，快速飛越障礙物，前往加州理工學院附近的“緊急”地點。人形機器人和第二台 M4 最終與第一響應者會面。

“挑戰在於如何將不同的機器人集成在一起工作，使它們本質上成為一個提供不同功能的系統。通過這次合作，我們找到了解決這一問題的理想解決方案，”加州理工學院航空與醫學工程 Hans W. Liepmann 教授兼 CAST 創始主任 Mori Gharib 博士說。

Gharib 的團隊最初創建了 M4 機器人，目前正在開發飛行和移動機器人以及先進的控制系統。艾姆斯實驗室則帶來了其在運動和開發安全使用人形機器人算法方面的專業知識。同時，TII 帶來了有關城市環境中機器人系統的自主性和敏感性的豐富知識。由工程師 Alireza Ramezani 領導的東北大學團隊正在幫助開發可變形機器人。

“整體協作氛圍非常好。我們有不同的研究人員，他們擁有不同的技能，解決真正複雜的機器人問題，從感知和傳感器數據融合到運動建模和控制，再到硬件設計，”東北大學助理教授 Ramezani 說。

當 TII 工程師於 2025 年 7 月訪問加州理工學院時，合作夥伴創建了新版本的 M4，該版本利用了 Saluki（TII 為機載計算開發的安全飛行控制器和計算機技術）。在未來的工作階段，合作的目標是為整個系統提供傳感器、基於模型的算法和基於機器學習的自主性，以實時導航和適應環境。

TII 總監 Claudio Tortorici 表示：“我們安裝了不同類型的傳感器（激光雷達、攝像頭、測距儀），並結合所有這些數據來了解機器人的位置，而機器人也了解自己所在的位置，以便從一個點移動到另一個點。” “所以我們賦予機器人自主移動的能力。”

艾姆斯解釋說，演示的內容比表面上看到的還要多。例如，他說，人形機器人所做的不僅僅是在校園裡走動。目前，大多數人形機器人都提供了最初源自人類運動的數據，以實現特定的運動，例如行走或踢腿，並將該動作擴展到機器人。如果一切順利，機器人將能夠反复模仿這個動作。

但是，艾姆斯認為，“如果我們真的想在復雜的現實場景中使用機器人，我們就需要能夠在不需要人類參與的情況下生成這些動作。”

他的團隊建立了數學模型，更廣泛地描述了這種機器人應用的物理原理。當與機器學習技術相結合時，這些模型賦予機器人更通用的能力來應對它們可能遇到的任何情況。

“機器人學會按照物理學規定的方式行走，”艾姆斯說。 “所以 X1 可以行走；他可以在不同類型的地形上行走；他可以上下樓梯，重要的是，他可以背著 M4 等物體行走。”

此次合作的主要目標是使此類自主系統更安全、更可靠。

“我認為我們正處於人們開始接受這些機器人的階段，”托托里奇說。 “為了讓機器人在我們身邊，我們需要這些機器人是可靠的。”

這是團隊持續不斷的工作。 “我們正在考慮對安全至關重要的控制，確保我們可以信任我們的系統，確保它們是安全的，”艾姆斯說。 “我們有幾個項目超越了這一點，著眼於自治的所有不同方面，這些挑戰確實很大。通過這些不同的項目和我們合作的各個方面，我們可以應對更大的挑戰，並以有意義和連貫的方式真正推動自治向前發展。”