Bakgrund
Att konstruera robotar som både kan flyga och köra på marken har länge lockat forskare och ingenjörer. Problemet är att dagens hybriddrönare oftast måste landa helt innan de fäller ut hjul eller ben—och på ojämn terräng fastnar de lätt. Forskare vid California Institute of Technology (Caltech) presenterar nu ATMO – Aerially Transforming Morphobot, en 5,5-kilos fyrpropellersdrönare som morfars i luften och rullar iväg så snart den nuddar marken.(techxplore.com)
Vad är nytt?
- Mid-air-morfning: Propellerns skyddskåpor fungerar även som hjul. En enda DC-motor vrider ett centralt led som på < 0,5 s tippar hela drivpaketet 90 °.(nature.com)
- Modellprediktiv styrning (MPC): Algoritmen förutser de turbulenta luftströmmarna nära marken och justerar motordraget millisekund för millisekund.(nature.com)
- Markeffekten utnyttjas: Tester med rökspår visar hur nedåtströmmarna studsar mot underlaget och ger extra lyft—ATMO använder detta för att behålla stabilitet under själva “hjullandningen”.(sciencedaily.com)
- Öppen access-studie: Hela designen och experimenten finns i Communications Engineering (19 april 2025).(nature.com)
Varför spelar det roll?
- Räddningsuppdrag & paketleveranser: En robot som klarar stenrösen, trappor och smala gränder utan paus kan snabbare nå fram med sensorer eller förnödenheter.
- Energibesparing: Hjul är ~20 × effektivare än propellrar på korta sträckor. ATMO kan flyga över hinder och sedan rulla vidare, vilket ökar räckvidden.
- Förenklad mekanik: Jämfört med tidigare morfobotar med dussintals ställdon har ATMO endast en omställningsmotor, vilket minskar vikt, kostnad och felkällor.
Så fungerar ATMO i tre steg
- Flygläge – Propellerkåporna pekar rakt ned och genererar lyft som i en vanlig quadrotor.
- Morfning i luften – Vid ~0,5 m höjd börjar den enda tiltmotorn rotera, hjul-/propellerenheterna fälls ned.
- Hjulläge – Vid markkontakt tar diff-drivna remskivor över och roboten kör i upp till 3 m/s på ojämnt underlag.(techxplore.com)
Förklaringar av begrepp
- Morphobot: Robot som återanvänder samma delar för flera förflyttningssätt (flyg, körning, klättring).
- Modelprediktiv styrning (MPC): Kontrollmetod som simulerar framtida rörelser några tiondels sekunder framåt och väljer optimalt drag för varje motor i realtid.
- Markeffekt: Extra lyftkraft och turbulens som uppstår när en propeller strålar luft mot en yta på nära håll.
- Thrustershroud: Cylindern som omger propellern; ger skydd i luften och fungerar här som hjul på marken.
Sammanfattning
Caltechs ATMO visar att en enda motor + smart programvara räcker för att växla från flyg till hjul mitt i luften. Resultatet är en robust drönare som slipper fastna vid landning och spar energi genom att rulla mellan flygturer. Tekniken kan bana väg för smidigare leveransrobotar och snabbrörliga räddningsdrönare i svår terräng.
Källor
- TechXplore – “Robot morphs midair to switch from flying to rolling on terrain” (28 maj 2025)(techxplore.com)
- ScienceDaily – “Mid-air transformation helps flying, rolling robot to transition smoothly” (28 maj 2025)(sciencedaily.com)
- I. Mandralis m.fl. ATMO: An aerially transforming morphobot for dynamic ground-aerial transition. Communications Engineering 4, 74 (19 apr 2025). DOI 10.1038/s44172-025-00413-6(nature.com)
Extra taggar
Morphobotik, Modellprediktiv styrning, Gränseffekt, Dubbelmodal robotik
Kategori(er)
Robotar – Fokuserar på ny mobil robotplattform.
Artificiell intelligens – Drivs av AI-baserad MPC-kontroll.
Teknik – Integrerar mekanik, styrsystem och aerodynamik för ny teknisk lösning.
