蓋世汽車訊 據外媒報道，意大利理工學院（Italian Institute of Technology，IIT）成功演示了iRonCub3的首飛，標志著人形機器人技術取得了里程碑式的進展。iRonCub3是世界上第一款專為在現實環境中操作而設計的噴氣式飛行人形機器人。

　　研究團隊研究了人造軀體的復雜空氣動力學，并開發了一種用于由多個互連部件組成的系統的先進控制模型。iRonCub3的研發工作（包括實飛測試）耗時約兩年。在最新的實驗中，該機器人能夠將高度抬離地面約50厘米，同時保持穩定性。這一成就為新一代能夠在復雜環境中操作并保持類人結構的飛行機器人奠定了基礎。

　　這項研究由意大利理工學院熱那亞分校（IIT in Genoa）的機器人專家與米蘭理工大學（Polytechnic of Milan）DAER空氣動力學實驗室的Alex Zanotti團隊（進行了一系列全面的風洞測試）以及斯坦福大學的Gianluca Iaccarino團隊（使用深度學習算法識別空氣動力學模型）合作完成。

　　此次機器人飛行演示代表了由Daniele Pucci領導的IIT熱那亞分校人工智能與機械智能（AMI）實驗室的最新里程碑。他們的研究旨在突破多模態人形機器人的極限，將地面運動與空中機動相結合，開發能夠在非結構化和極端環境中運行的機器人。

　　iRonCub3是先前原型的技術升級，基于最新一代iCub人形機器人（iCub3），專為遠程操作而設計。它集成了四個噴氣發動機，兩個安裝在機器人手臂上，兩個安裝在機器人背部的噴氣背包上。

　　為了支持外部發動機，iCub的硬件設計需要進行修改，例如開發新的鈦合金脊柱并添加耐熱保護罩。配備噴氣發動機的機器人重約70公斤，渦輪機可提供超過1000牛的最大推力。這種配置使機器人即使在有風干擾或環境不確定的情況下也能懸停并執行受控飛行機動。排氣溫度可達800華氏度（約487攝氏度）。

　　“這項研究與傳統的人形機器人截然不同，迫使我們在現有技術水平上取得了實質性的飛躍，”Daniele Pucci解釋道。“在這里，熱力學起著關鍵作用——渦輪機排放的氣體溫度高達700°C，流速接近音速。必須實時評估空氣動力學，而控制系統必須同時處理慢速關節執行器和快速噴氣渦輪機。測試這些機器人既有趣又危險，沒有任何即興發揮的余地。”

　　AMI研究團隊專注于平臺的動態平衡，而機器人的人形形態使其尤為復雜。與具有對稱緊湊結構的傳統無人機不同，iRonCub3具有細長的形狀，質量分布在可移動的肢體上，并且重心可變。這需要開發先進的飛行平衡模型，該模型要考慮機器人的多體動力學以及噴氣推進與肢體運動之間的相互作用。

　　此外，可移動的肢體顯著增加了空氣動力學的復雜性，因為機器人肢體的每次運動都會改變空氣動力學特性。

　　研究人員進行了大量的風洞實驗、先進的計算流體動力學（CFD）模擬，并開發了能夠實時估算空氣動力的人工智能模型。

　　“我們的模型包括基于模擬和實驗數據訓練的神經網絡，并集成到機器人的控制架構中，以確保飛行穩定，”論文第一作者、印度理工學院和那不勒斯大學聯合項目的博士生Antonello Paolino解釋道。

　　因此，iRonCub3配備了人工智能控制系統，使其能夠在飛行過程中應對高速湍流、極端溫度以及多體系統的復雜動力學。

　　IIT開發的先進氣動模型表明，即使在非平穩操作（例如發動機順序點火或機身幾何形狀變化）中，也能保持姿態和穩定性。

　　這些研究可以遷移到其他具有非傳統形態的機器人，與傳統無人機相比，這是一種獨特的情況。傳統無人機的平衡依賴于對稱性和簡化的控制策略，而這些策略往往忽略了機器人自身的氣動和熱力學特性。

　　iRonCub3的最終設計源自先進的協同設計流程，該流程專門用于將人工智能和多物理場技術融入飛行機器人的設計。這些技術在機器人領域具有創新性，能夠同時優化機器人的外形和控制策略，并充分考慮空氣動力學、熱力學和多體動力學之間的復雜相互作用。

　　協同設計用于確定噴氣渦輪的最佳位置，以最大限度地提高飛行過程中的控制力和穩定性。此外，先進的設計技術還用于管理發動機產生的散熱，從而確保機器人即使在極端運行條件下也能保持結構完整性。

　　該機器人經過徹底重新設計，能夠承受與空中運動相關的惡劣條件，并引入了多項重大改進，重點關注精準驅動、通過集成傳感器增強的推力控制以及用于協調起飛和著陸的先進規劃器。

　　在整個設計過程中，基于高級仿真和實驗測試的結果，kaiyun平臺官網登錄 開云網站進行了多次迭代調整，最終形成了機器人的當前配置。這種方法使團隊能夠克服傳統方法的局限性，并代表著復雜機器人系統自動化和集成設計領域的重大進步。

　　iRonCub3的首次飛行測試在IIT的小型飛行測試區進行，機器人能夠離地約50厘米。在接下來的幾個月里，原型測試將繼續進行，并將在與熱那亞機場（Aeroporto di Genova）的合作下得到進一步加強。熱那亞機場將提供一個專用區域，由IIT按照所有必要的安全規定進行設置和配備。該區域將用于未來的實驗活動。

　　像iRonCub3這樣的飛行人形機器人預計將在未來應用于各種場景，例如災區的搜救行動、危險或難以接近的環境的巡檢，以及操控能力和空中機動性都至關重要的勘探任務。