随着无人机和智能机器人的快速发展，如何让机器人在各种环境中自由切换移动模式成为研发热点。加利福尼亚理工学院（Caltech）推出的ATMO机器人在这一方向上实现了突破，凭借其在飞行中空中变形的技术，能够从飞行器瞬间转变为轮式机器人，顺利着陆并以地面模式高速行驶，展现出多模式移动机器人的卓越潜力。ATMO机器人（Aerially Transforming Morphobot，空中变形多模式机器人）是基于此前研发的M4机器人（Multi-Modal Mobility Morphobot，多模态移动机器人）改进的成果。M4采用四个水平分布的柔性遮罩螺旋桨来实现飞行，当着陆时，这些螺旋桨及其遮罩组件会折叠成轮状，转为地面行驶轮子。但该设计存在一个重要缺陷，即在不平整的地形上，如石块或高草，会阻碍螺旋桨完全折叠，导致机器人无法顺利切换到地面形态。ATMO机器人针对这一问题创新性地提出了在降落前，飞行螺旋桨即逐渐折叠到接近轮状的姿势，实现“动态轮式着陆”。
整个过程在空中完成，机器人一边调整自身结构一边精准控制推力，使得落地时轮子完全准备好承载地面行驶。ATMO配备了四个独立飞行螺旋桨，每个都配备专用动力马达，以保证推力稳定。与此同时，它的核心创新在于配备有中央单独马达，专门控制所有螺旋桨的折叠关节。这种集中驱动的折叠系统节省了空间和重量，同时也提升了结构协调性。变形中引发的空气动力学变化和地面反射气流让机器人飞行状态复杂多变，因此科研团队开发了一套精准的控制算法，能够实时感知气流动力的变化，灵活调节每个螺旋桨的推力。如此一来，ATMO能在空中完成复杂的形态变换，实现平稳的动态着陆。
落地后，ATMO切换至地面模式，利用轮子快速行驶。轮子由螺旋桨遮罩转变而成，采用带纹理的橡胶材料，配合两侧独立的传动装置。机器人通过左右轮速度差异实现精准转向，具备卓越的地面机动能力。此外，ATMO本身大小适中，重量约5.5公斤，展开后横宽约65厘米，高约16厘米，易于在多样环境中执行任务。如此结构使其既能应对空中飞行，又能克服陆地障碍，展现出理想的多场景适用性。飞行与地面模式的无缝切换令ATMO有着极其广泛的应用潜力，例如灾区搜索救援、环境监测、军事侦察等。
无人机空中的灵活机动能力，与地面车轮的长续航和高效行走相结合，极大提高了任务的完成率和适应性。此外，这项技术也为未来智慧城市的交通系统带来灵感。设想将类似ATMO的多模式交通工具应用于日常通勤，既能避开拥堵空中飞行，也能在陆地灵活穿行，解决现代城市交通难题。ATMO的动态轮式着陆亦开启了机器人自主决策与控制技术的新纪元。为保证在复杂气流和不规则地形中飞行安全，控制算法必须在极短时间内作出反应，动态调整飞行参数，这对人工智能和传感技术提出了更高要求。未来，随着机器学习的发展和传感器性能提升，机器人将能更加智能地理解周围环境，实现更为复杂的变形与行动。
面对现实场景中的诸多复杂因素，ATMO的设计理念还指出了多模式移动机器人未来需要克服的技术瓶颈。如何进一步提高折叠机制的鲁棒性和动力系统的效率，令机器人能在各种极端地形中保持稳定运行，是学术界和工业界的共同挑战。同时，将机器人尺寸放大以适应更大规模任务，或微型化以便轻量便携，同样引发了深入的研发方向。尽管如此，ATMO已展示出形态变换机器人技术的巨大潜力。其创新的中央驱动折叠方案、空中进行的动态轮式着陆控制、以及多动作状态协调控制算法，奠定了智能机器人跨界适应能力的重要基础。随着相关研究不断深入，未来或将出现更多种类、更多功能的多形态机器人，为无人系统的发展打开新局面。
将飞行与地面行驶完美结合，ATMO为机器人移动方式创新提供了标杆，也为现代智能交通和移动设备的多场景应用提供了范例。相信在不远的未来，这种动态变形技术将被广泛应用于更多无人系统中，改变人类生活与工作的方式，推动社会迈向更智能、高效的移动新时代。
