资料来源：De Petris等人

世界各地的机器人专家最近一直在开发各种复杂的机器人系统，目的是在不同的环境中操作和完成任务。其中一些系统在会议、活动或竞赛中被展示。

其中一个比赛是DARPA地下（SubT）挑战赛，它提供了350万美元的奖金，由美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助，奖励那些能够最有效地在地下环境中导航的机器人原型。参加比赛的团队包括麻省理工学院、CMU、加州理工学院和KAIST等领先教育机构的机器人专家，以及NASA-JPL或CSIRO等知名研究机构。获胜团队CERBERUS包括来自学术界和工业界的成员，他们在NTNU、UNR、ETH Zurich、UC Berkley、牛津和Flyability工作。

在DARPA竞赛中，NTNU和苏黎世联邦理工学院的团队开发了一个有袋鼠的机器人系统，在有袋鼠的配置中实现了腿部和空中机器人的协作探索和绘图能力。这个系统在一篇预先发表在arXiv上并将出现在同行评审期刊上的论文中进行了介绍，旨在有效地导航和探索未知的地下环境。

进行这项研究的研究人员之一Paolo De Petris告诉TechXplore："我们的研究建立在我们的实验室（ARL-自主机器人实验室）和苏黎世联邦理工学院RSL-机器人系统实验室的同事之间非常密切的合作之上，现在位于挪威的NTNU（之前在内华达州的雷诺），我们的主要目标是满足我们在比赛开始时作出的承诺，即从一个行走的机器人中部署一个飞行的机器人。"

在DARPA竞赛期间，由于与COVID-19大流行病和限制旅行有关的问题，De Petris和他的同事们无法实时展示基于飞行和行走机器人之间协作的系统的运行。尽管如此，他们继续研究他们的系统，并在一组真实世界的环境中进行了实验测试。

"De Petris解释说："我们的想法来自一个非常简单的概念：行走和飞行机器人的互补性，我们相信，在地下、感知退化的环境中，像ANYmal这样的行走机器人（它具有令人敬畏的长操作时间、高有效载荷能力、与地面站的通信扩展能力等，但仅限于地面操作）和像RMF-Owl这样的飞行机器人之间的协作，总体上导致了一个非常有效和逻辑的探索任务。"

该团队设想他们的系统被部署是为了在未知的地下环境中完成任务。在这种情况下，ANYmal腿部机器人将被送到未知环境中，背上有RMF-Owl飞行机器人。

在对环境进行导航时，ANYmal机器人可以创建一个未知空间的地图。然而，当它这样做的时候，它也可以在其周围的环境中确定潜在的区域，在那里可以部署RMF-Owl飞行机器人。

资料来源：De Petris等人

De Petris说："这些区域可能太高，ANYmal无法到达，或者由于隧道的一个塌陷部分而受到阻碍，等等。当ANYmal决定没有更多的空间可以探索时，或者仅仅通过操作者的命令，如果通信允许的话，它将把自己放在这些确定的区域之一的边界，将最新的地图发送给RMF-Owl，并命令飞行机器人探索新的部分，更新并扩大共享地图。"

最终，按照该团队对其系统的设想，RMF-Owl机器人可以探索腿部的ANYmal机器人无法进入的区域。一旦它完成了它的探索子任务，它将返回到它起飞的地方并安全地降落在地面上。

到目前为止，该团队只是开发了一个系统的原型。然而，在未来，他们计划进一步开发它，以包括更多的功能，特别是加强其有袋动物的部署功能。

De Petris说："最终，RMF-Owl当然应该降落在ANYmal的背上，有一个充电系统，可以在不飞行时填充电池，还有许多我们没有时间实现的令人敬畏的工程特殊性。"

到目前为止，该团队在一系列的测试中评估了他们的系统，并发现它取得了显著的成果。具体来说，他们观察到行走和飞行机器人之间的良好协作，这使得他们能够更广泛地探索未知环境。

在未来，他们的系统可以在一系列的真实世界环境中实施。例如，它可以被部署在坍塌的矿井、有狭窄通道的场所、洞穴，甚至是有复杂检查要求的大型工业设施中。在所有这些情况下，该团队的系统可以实现更精确和彻底的探索或检查。

"我个人对耐碰撞的飞行机器人很感兴趣，你可能已经从RMF-Owl中注意到了，但问题是：现在我们可以接受一些碰撞，我们如何用这种能力增强自主探索？" De Petris补充说。"一个非常有趣的问题与路径规划有关：如果机器人不能很好地适应，传统的路径规划算法将永远无法在一个小缝隙中找到路径。"

在随后即将发表的一篇论文中，De Petris和他的同事们探索了增强他们系统的耐碰撞探索能力的策略。由于RMF-Owl机器人具有部分抗碰撞能力，他们的机器人系统仍然可以设法完成任务，即使机器人部分地与一些物体发生碰撞。

De Petris补充说："我的另一个个人目标是走小规模路线：很多人看到这些巨大的碳纤维15英寸叶片拍打时仍然很害怕，从研究的角度来看，大的无人机并不适合在狭小的空间里使用。例如，我们有一个正在进行的压载水箱检查项目，那里的窨井是0.6x0.4米（RMF-Owl几乎不适合）。"