突破单一模态极限 北交大团队成功研发地空双模态机器人 ——实现“行走+飞行”自主切换，为复杂环境作业提供全新解决方案

近日，由北京交通大学“维度创界”团队自主研发的地空双模态机器人成功问世。该机器人突破传统机器人在“地面行走”与“空中飞行”之间只能择其一的局限，实现了两种运动模态的自主切换与协同控制，填补了多模态移动机器人领域的多项技术空白。

破解行业痛点 打造“一机两用”新范式

当前，地面移动机器人和空中无人机各有所长，却也各有局限。地面机器人受困于复杂地形，难以跨越台阶、沟壑；无人机虽能飞越障碍，却面临续航短、无法精细作业的难题。两者能力割裂，严重制约其在物流巡检、应急救援、基础设施运维等场景中的应用。

地空双模态机器人正是瞄准这一行业痛点而生。整机高75厘米、重2.58公斤，采用碳纤维复合材料与3D打印关节的轻量化设计，在保证结构强度的同时大幅降低飞行负载。机器人腿部采用并联机构将驱动电机上置，有效降低运动惯量；四旋翼系统向内倾斜25度，既保障飞行升力，又增强地面行走时的平衡控制力矩。脚部内置压力传感器，可毫秒级检测地面接触状态，为模态切换提供精准触发信号。

独创协同控制 实独创协同控制 实现毫秒级平滑切换

“让机器人既会走又会飞，难点不在于简单的功能叠加，而在于两种运动模态之间的协同控制。”项目技术负责人介绍。团队自主研发的“旋翼-腿关节协同控制”算法，可根据实时地形与任务需求，动态分配腿足与旋翼的动力输出。在地面模式下，旋翼提供主动阻尼与平衡辅助，大幅提升在不平整路面上的行走稳定性；在飞行模式下，腿部关节参与姿态微调，实现更精准的着陆与抗风扰。

实测数据显示，地空双模态机器人地面行走速度达2.5公里/小时，飞行速度6公里/小时，行走与飞行之间的自主切换时间小于3秒。姿态控制精度达到±2度，位置跟踪误差控制在0.1米以内，动态避障成功率超过98%。

智能感知决策 让机器人在复杂环境中“自主思考”

除了运动能力，地空双模态机器人还搭载了多传感器融合感知系统。基于改进ECIoU损失函数的视觉识别算法，有效解决动态光照、遮挡环境下的小目标检测难题，识别精度提升25%。融合激光雷达与视觉SLAM技术，可实现无GPS环境下的厘米级实时定位与建图。路径规划层面，创新性地结合人工势场法与自适应步长策略，使机器人在动态未知环境中实时规划出兼顾效率与安全的多模态运动路径。

应用前景广阔 瞄准应急救援与智慧巡检

目前，地空双模态机器人已完成多轮实地测试，在模拟物流仓库、工业设施巡检等场景中展现出良好性能。项目团队介绍，该机器人可广泛应用于地震、火灾等灾害现场的侦察搜救，输电线路、油气管道、桥梁隧道等基础设施的巡检，以及边境巡逻、反恐处突等公共安全领域。未来还可根据任务需求，快速更换激光雷达、多光谱相机、气体检测传感器等任务模块，实现“一机多用”。

“我们希望打造一个能够在复杂环境中自主决策、智能切换运动模式的通用机器人平台。”项目负责人表示，地空双模态机器人的诞生，不仅是多模态机器人技术的一次重要突破，更将为机器人从实验室走向真实应用、从单一功能迈向全域作业提供全新范式。

据悉，团队已在控制系统、机械结构、感知算法等领域布局多项发明专利，并积极推进与产业界的合作。下一步，地空双模态机器人将开展更多真实场景下的应用验证，加快技术迭代与产品化进程，为智能机器人产业发展注入新动能。（项目团队：北京交通大学“维度创界”团队）

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