可以在地面上移动和飞行的混合动力独轮车

研究人员创造的车辆及其不同的操作模式

无人机（UAV）可以帮助人类解决各种现实世界的问题；例如，在军事行动和搜救任务中协助他们，运送包裹或探索难以进入的环境。然而，传统的无人机设计可能存在一些缺点，限制了它们在特定环境中的使用。

例如，一些无人机可能无法在不平坦的地形上着陆或通过特别狭窄的间隙，而其他无人机可能消耗太多功率或只能运行很短的时间。这使得它们难以应用于更复杂的任务，这些任务需要在变化或不利的环境中可靠地移动。

浙江大学的研究人员最近开发出一种新型无人驾驶、轮式和混合动力汽车，既可以在地面上滚动，也可以在飞行。这种独特的系统在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍，基于独轮车设计（即单轮自行车）和转子辅助转向机构。

“滚轮四旋翼是一种新颖的混合地面和空中四旋翼，结合了四旋翼飞行器的更高机动性和地面车辆的长续航能力，”Zhi Zheng，Jin Wang和他们的同事在他们的论文中写道。“飞行是通过四旋翼配置和四个提供推力的执行器实现的。滚动由独轮车驱动和转子辅助车削结构支撑。在地面运动期间，飞行器需要克服滚动和转弯阻力，从而与飞行模式相比节省能源。

由Zheng，Wang及其同事创造的混合地面和飞行器是所谓的四旋翼飞行器，这是一种基于旋翼的飞机，可以在地面上盘旋并飞行。由于它基于独轮车结构，因此它也可以在各种地形上的地面上移动并通过狭窄的间隙。

“这项工作克服了通用旋翼机的挑战性问题，降低了能耗，并允许通过特殊地形移动，例如狭窄的间隙，”研究人员在他们的论文中写道。“它还解决了地面机器人通过飞行面临的避障挑战。

在他们的论文中，Zheng，Wang和他们的同事展示了他们的车辆设计以及一系列模型和控制器，允许它在这两种操作模式之间滚动，飞行和无缝过渡。他们还概述了一系列实验的结果，其中他们的车辆原型在摄像头和运动捕捉传感器监控的环境中进行了测试。

“我们为车辆设计模型和控制器，”Zheng，Wang和他们的同事在他们的论文中写道。“实验结果表明，它可以在空中和地面运动之间切换，并且能够安全地通过其直径一半的狭窄间隙。此外，它能够滚动的距离大约是飞行的3.8倍，或者操作距离是飞行的42.2倍。

最近这篇论文中介绍的混合动力汽车很快就可以在更广泛的环境中进行测试和评估，以进一步验证其性能。Zheng，Wang和他们的同事收集的初步结果表明，该车辆最终可用于处理复杂的现实世界任务，这些任务需要在棘手的地形上移动，进入狭窄的通道并运行更长的时间。

在接下来的研究中，研究人员计划进一步增强他们的设计，例如通过提高他们创建的模型的准确性和引入更先进的控制算法。这反过来可以使车辆从滚动模式到飞行模式的过渡更加顺畅，同时还可以提高其导航能力。

“我们还在考虑结构优化和减轻重量，以进一步提高能耗性能，”研究人员在他们的论文中总结道。“此外，我们将使用规划算法来增强车辆的机动性。