《Nature Communications》：Robotic leaping enhanced by thrust-induced hypogravity, achieving precise, predictable, and extended jumps
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为解决机器人动态环境中跳跃精度不足、预测性差的问题，研究人员开展推力诱导低重力增强跳跃研究，通过推力矢量控制实现空中姿态与抛物线轨迹双调节。该研究使机器人最大跳跃距离达6.9?m，可跨越2.35?m高墙与3?m宽沟壑，跳跃精度超越现有混合驱动与纯腿式机器人，并实现落点时间与位置的预判，为动态场景（如3.8?m/s高速窗口穿越）提供新方案。此项研究通过自生低重力与轨迹调控建立了可预测的扩展跳跃范式。
在探索机器人如何应对复杂非结构化环境的征程中，跳跃能力始终是工程仿生学领域的前沿课题。理想中的机器人应能像羚羊般轻盈跨越沟壑，或如昆虫般精准落于摇曳的枝叶之上。然而地球重力场如同一道无形枷锁，迫使机器人设计必须在强大驱动与轻量化机体间艰难权衡。现有跳跃机器人虽在静态环境中表现优异，一旦面临动态变化的目标（如移动平台、突发障碍或强风干扰），其跳跃精度与预测性便急剧下降。这一瓶颈严重制约了机器人在救灾勘探、行星探测等真实场景中的应用潜力。
为突破此局限，发表于《Nature Communications》的最新研究提出了一种颠覆性解决方案：通过推力诱导低重力（thrust-induced hypogravity）效应扩展跳跃边界，并借助力矢量控制（thrust vectoring）实现空中姿态与抛物线轨迹的双重调控。该研究首次将航天领域的推力调控理念引入双足机器人跳跃控制，使机器人在腿部推力饱和状态下仍能实现超距跳跃，同时保证落点时间与位置的精准预判。
研究团队通过三大技术模块构建实验体系：首先设计具备矢量喷口的小型化推进系统，集成于双足机器人躯干；其次开发基于实时姿态反馈的轨迹规划算法，动态调整推力方向与持续时间；最后建立包含多级台阶、移动窗口及风洞模拟的综合性测试场景。关键实验数据来自对跳跃距离、跨障高度、抗扰动能力的量化分析，并与传统腿式跳跃机器人进行对比验证。
推力低重力实现跳跃距离突破
通过向地面斜向喷射高压气体产生反作用力，机器人获得等效于低重力环境的起跳条件。实验表明，该机制使最大跳跃距离提升至6.9?m，较同等尺寸腿式机器人提升3倍以上。尤为重要的是，推力补偿有效克服了腿部关节的力矩饱和限制，使机器人成功跨越模拟灾后场景中的3?m宽断崖与2.35?m高垂直墙体。
抛物线轨迹调控提升跳跃精度
借助推力矢量技术，研究团队实现了对机器人离地后抛物线轨迹的主动控制。通过微调推力方向与输出时长，机器人落点误差控制在±0.15?m内，重复跳跃一致性显著优于现有推力辅助混合机器人（thrust-assisted hybrids）。这一突破使得机器人在跳跃前即可精确计算落点位置与滞空时间，为动态场景应用奠定基础。
动态环境适应性验证
为检验实际应用价值，研究设计了三大挑战性场景：以3.8?m/s速度移动的模拟救援窗口、面积仅0.5?m2的晃动着陆平台，以及风速8?m/s的侧风干扰环境。结果显示，机器人不仅100%成功穿越移动窗口，还能在强风扰动下通过实时推力补偿维持轨迹稳定，其动态目标命中率较传统跳跃策略提升76%。
该研究通过自生低重力环境与轨迹主动调控的协同机制，重新定义了机器人跳跃的性能边界。其意义不仅在于创造了双足机器人的跳跃距离纪录，更开创了可预测跳跃（predictable jumping）的新范式——跳跃不再仅是“能跳多远”的力学问题，而是转化为“何时何地着陆”的可控过程。这项技术为未来星球探测车应对复杂地形、救灾机器人在废墟间快速机动提供了全新思路，标志着机器人动态环境适应性研究进入新阶段。
