RonCub3是最新一代iCub人形机器人，专为远程操作而设计。它集成了4个喷气发动机，2个安装在手臂上，2个安装在机器人背部的喷气背包上。
研究团队研究了人造躯体的复杂空气动力学，并开发了一种先进的控制模型，用于由多个互连部件组成的系统。iRonCub3的研发工作（包括实飞测试）耗时约两年。在最新的实验中，该机器人能够离地约50厘米，同时保持稳定性。这一成就为新一代能够在复杂环境中操作并具备类人结构的飞行机器人奠定了基础。
这项研究的空气动力学和控制研究成果已发表在《通信工程》杂志上。
这项研究是由位于热那亚意大利理工学院的机器人专家与米兰理工学院DAER空气动力学实验室的Alex Zanotti团队（进行了一系列全面的风洞测试）以及斯坦福大学的Gianluca Iaccarino团队合作进行的，他们使用深度学习算法来识别空气动力学模型。
此次机器人飞行演示代表了由Daniele Pucci领导的意大利理工学院人工智能与机械智能实验室的最新里程碑。他们的研究突破了多模态人形机器人的极限，将地面运动与空中机动相结合，开发出能够在非结构化和极端环境下运行的机器人。
iRonCub3是之前原型的技术迭代，基于最新一代iCub人形机器人（iCub3），专为远程操作而设计。它集成了4个喷气发动机，两个安装在机器人手臂上，两个安装在机器人背部的喷气背包上。
为了支持外部发动机，iCub的硬件设计需要进行修改，例如开发新的钛合金脊柱并添加耐热保护罩。配备喷气发动机的机器人重约70千克，喷气发动机可提供超过1000牛的最大推力。这种配置使机器人即使在存在风干扰或环境不确定性的情况下也能悬停并执行受控飞行机动。
Daniele Pucci解释说：“这项研究与传统的人形机器人截然不同，使我们在技术水平上取得了实质性的飞跃。在这里，热力学起着关键作用，涡轮机排出的气体温度高达700℃，流速接近声速。必须实时评估空气动力学，而控制系统必须同时处理慢速关节执行器和快速喷气发动机。测试这些机器人既有趣又危险。”
人工智能与机械智能研究团队专注于平台的动态平衡，由于机器人的人形形态，动态平衡变得尤为复杂。与结构对称紧凑的传统无人机不同，iRonCub3呈细长形状，质量分布在可移动的肢体上，并且重心可变。这需要开发先进的飞行平衡模型，该模型要考虑机器人的多体动力学以及喷气推进与肢体运动之间的相互作用。
此外，可移动的肢体大大增加了空气动力学的复杂性，机器人肢体的每一个运动都会改变空气动力学。
研究人员进行了大量的风洞实验、先进的计算流体动力学（CFD）模拟，并开发了能够实时估算气动力的人工智能模型。
“我们的模型包括基于模拟数据和实验数据训练的神经网络，并将其集成到机器人的控制架构中，以确保飞行稳定。”论文第一作者、意大利理工学院和那不勒斯大学联合项目的博士生Antonello Paolino解释道。
iRonCub3配备了人工智能控制系统，使其能够在飞行过程中应对高速湍流、极端温度以及多体系统的复杂动力学。
意大利理工学院开发的先进气动模型表明，即使在非平稳操作（例如发动机顺序点火或机身几何形状变化）中，机器人也能保持姿态和稳定性。
这些研究成果可以迁移到其他具有非传统形态的机器人，这与传统无人机相比具有独特优势。传统无人机的平衡依赖于对称性和简化的控制策略，而这些策略往往忽略了机器人自身的气动和热力学特性。
iRonCub3的最终设计源于先进的协同设计流程，该流程专门用于将人工智能和多物理场技术融入飞行机器人的设计中。这些技术在机器人领域具有创新性，能够同时优化机身形状和控制策略，并充分考虑气动、热力学和多体动力学之间的复杂相互作用。
协同设计用于确定喷气发动机的最佳位置，以最大限度地提高飞行过程中的控制力和稳定性。他们还采用了先进的设计技术来管理发动机产生的热量，从而确保机器人即使在极端工作条件下也能保持结构完整性。
该机器人经过彻底重新设计，能够承受与空中运动相关的恶劣条件，并引入了多项重大改进，重点关注精确驱动、通过集成传感器增强的推力控制以及用于协调起飞和着陆的先进规划器。
在整个设计过程中，基于高级仿真和实验测试的结果，进行了多次迭代调整，最终形成了机器人的当前配置。这种方法使团队能够克服传统方法的局限性，并代表着复杂机器人系统自动化和集成设计方面的一大进步。
iRonCub3的首次飞行测试在意大利理工学院的小型飞行测试区域进行，机器人能够离地约50厘米。在接下来的几个月里，原型测试将继续进行，并通过与热那亚机场的合作进一步完善。热那亚机场将提供一个专用区域，由意大利理工学院按照所有必要的安全规定进行设置和配备。该区域将用于未来的实验活动。
像iRonCub3这样的飞行人形机器人预计将在未来应用于各种场景，例如灾区的搜救行动、危险或难以接近的环境的巡检，以及操控能力和空中机动能力都至关重要的勘探任务。（逸文）
