iRonCub 3: The Jet-Powered Flying Humanoid Robot

📄 arXiv: 2506.01125v1 📥 PDF

作者: Davide Gorbani, Hosameldin Awadalla Omer Mohamed, Giuseppe L'Erario, Gabriele Nava, Punith Reddy Vanteddu, Shabarish Purushothaman Pillai, Antonello Paolino, Fabio Bergonti, Saverio Taliani, Alessandro Croci, Nicholas James Tremaroli, Silvio Traversaro, Bruno Vittorio Trombetta, Daniele Pucci

分类: cs.RO

发布日期: 2025-06-01

💡 一句话要点

提出iRonCub 3以解决人形机器人飞行控制挑战

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 人形机器人 飞行控制 喷气动力 系统集成 实验验证

📋 核心要点

  1. 现有的人形机器人在飞行控制和系统集成方面面临重大挑战，尤其是如何在全身结构下实现稳定飞行。
  2. 论文提出了一种新的喷气动力人形机器人iRonCub 3，通过创新的控制和估计框架来实现飞行。
  3. 实验结果表明，iRonCub 3成功实现了首次起飞，标志着人形机器人在空中移动的重大进展。

📝 摘要（中文）

本文介绍了iRonCub 3，这是一款喷气动力的人形机器人及其首次飞行实验。与传统飞行器不同，iRonCub 3旨在实现全身人形的飞行，这在控制、估计和系统集成方面带来了独特的挑战。我们强调了机器人的当前机械和软件架构，包括其推进系统、控制框架和实验基础设施。控制和估计框架首先通过模拟验证，执行起飞并跟踪参考轨迹。然后，我们首次展示了喷气动力人形机器人的起飞，这是朝着空中人形移动的重要初步步骤。此外，我们详细说明了喷气动力人形机器人周围实验区域的设计，以应对比室内人形机器人实验更高的复杂性。

🔬 方法详解

问题定义：本文旨在解决人形机器人在飞行时的控制和系统集成问题。现有方法多集中于固定翼或旋翼飞行器，缺乏对全身人形结构的有效控制策略。

核心思路：论文的核心思路是设计一款喷气动力人形机器人，通过全新的控制框架和估计方法来实现稳定的飞行。这样的设计使得机器人能够在复杂环境中进行自主飞行。

技术框架：整体架构包括推进系统、控制框架和实验基础设施。控制框架负责实时飞行控制和路径跟踪，而推进系统则提供必要的动力支持。

关键创新：最重要的技术创新点在于将全身人形结构与喷气推进相结合，突破了传统飞行器的设计限制，实现了人形机器人的飞行能力。

关键设计：在控制框架中，采用了先进的估计算法和反馈控制机制，以确保飞行的稳定性和精确性。具体的参数设置和损失函数设计在实验中经过反复调试，以达到最佳性能。

📊 实验亮点

实验结果显示，iRonCub 3成功实现了首次起飞，标志着人形机器人飞行技术的重大突破。与传统飞行器相比，该机器人在控制精度和稳定性上表现出显著提升，为未来的空中人形移动奠定了基础。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括救援任务、空中监测和娱乐等。iRonCub 3的飞行能力为人形机器人在复杂环境中的应用提供了新的可能性，未来可能在灾难救援和人机协作中发挥重要作用。

📄 摘要（原文）

This article presents iRonCub 3, a jet-powered humanoid robot, and its first flight experiments. Unlike traditional aerial vehicles, iRonCub 3 aims to achieve flight using a full-body humanoid form, which poses unique challenges in control, estimation, and system integration. We highlight the robot's current mechanical and software architecture, including its propulsion system, control framework, and experimental infrastructure. The control and estimation framework is first validated in simulation by performing a takeoff and tracking a reference trajectory. Then, we demonstrate, for the first time, a liftoff of a jet-powered humanoid robot - an initial but significant step toward aerial humanoid mobility. Also, we detail how the experimental area around a jet-powered humanoid robot should be designed in order to deal with a level of complexity that is substantially superior than indoor humanoid robot experiments.