该机器人的全地形通过率高达100%。它可以在2秒钟内自动切换8种姿势，能跑能爬能飞。
虽然《变形金刚》最初是为了吸引小观众购买动画玩具而制作的广告动画片，但不可否认的是，它不仅陪伴了80后、90后的整个童年时光，还是他们的科幻启蒙。这部动画片中的变形机器人概念深深地印在了我们的脑海中，这要归功于它的神奇脑洞，让我们第一次看到可以变成汽车甚至是能同时变化为海陆空三种交通工具的变形机器人。随着科技的飞速发展，越来越多的科幻作品从书本和荧幕中走向现实。如今，变形金刚在某种程度上已经成为现实，这要归功于科学家们的研究。
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仿生机器人M4：最近，加州理工学院和美国东北大学联合研发了一款多运动模式、移动可变形机器人M4，采用变形的方式改进了轮式机器人的地形可穿越性。M4重约6千克，推力约9kg。
轮子直径约30厘米，机身搭载底层控制和数据收集的机载计算机传感器、通信设备、关节执行器、推进电机、电力电子设备和电池。这个看似平凡的小车可以实现八种运动姿态：飞行、滚动、爬行、下蹲、平衡、翻滚、侦查，局部操作。例如，需要飞行时，轮子可以直接变成无人机的螺旋桨，无视任何陆地复杂地形，甚至可以将小车变为行走状态。
此外，它还可以更方便地观察障碍物，并使用两个轮子继续前进，并实现爬坡、爬坡等，最大可穿越45度的陡坡。目前的行走状态只是初代版本，仍受限于轮式机器人的运动能力，但未来M4会考虑改进，以穿越非连续的破碎地形。
除了强大的机械能力外，研究人员还为M4配备了人工智能系统和各种传感器，可以在复杂环境中进行自主导航决策，并已在加州理工学院内的户外场景完成了导航测试。机器人的灵活性和人工智能技术的辅助，使得M4可以根据前方地形选择最有效的运动形式。
例如，使用M4探索陌生环境时，可以先用四个轮子沿着地面前进，这是最有效的模式；
当前方出现类似巨石这样的障碍物时，M4可以用两个轮子站起来，从上方观察前方地面路况，如果是峡谷或其他轮式机器人无法穿越的地貌，就可以将轮子变为螺旋桨直接飞出去。
M4具有广泛的应用场景，能够将伤员安全地送往医院，实现数字农业，并开展搜索行动等。例如，在倒塌的建筑中，M4可以进行外部部署，利用其高机动性迅速抵达和降落在常规机器人无法进入的地带。在未来的星际时代，M4还将帮助人类进行探索。
大自然提供了人类无尽的设计思路，激发了人类创造各种算法和机器人的关节结构。研发团队表示，M4的灵感来自于动物世界，模仿了鹧鸪在陡坡上奔跑时利用翅膀提供杠杆作用，以及海狮在海上和陆地上进行不同类型的运动。正是在研究了这些动物的运动方式后，团队成功打造出一款具备多种变形能力的原型机器人。
研究团队演示了M4最基础、最实用的两种运动模式：滚动和飞行模式。大多数情况下，M4会控制四个大轮子滚动前进，就像一台小型无人车，能够轻松穿越各种崎岖不平的地形。这种模式也是M4最为节能的模式。
当机器人需要渡河或穿过峡谷时，可以变形为第二种模式，即飞行模式。此时，机器人会将轮子转到侧面，作为螺旋桨，每个螺旋桨电机组合可以产生约2.2kg的推力，总推力约为9kg，M4可以轻松飞上天空，其飞行原理与普通四旋翼飞行器完全相同。
M4的另一种变形模式是侦察模式。关于这种模式的用途，研究人员列举了一个可能的场景，即当M4在外星球表面上行动时，如果遇到了不能用车轮导航的地形特征，由于不知道该地貌后面有什么，此时它可以将自己的身体立起来，将身高从0.35米变成1米，并用同样被抬高的摄像头视角来侦察前方路况。
为了立起身体，M4会将两个轮子变成螺旋桨制造推进力，站立后螺旋桨会停止工作，让位于下方的两个轮子以移动倒立摆的原理来维持整个机体的平衡。
在站立时，之前作为推进器的两个轮子可以通过一起向内侧挤压，做出一定的抓握动作。然而，由于圆形的肢体造型，M4能抓取的物品和抓取的灵巧性都有限。在使用双轮移动时，配合前部螺旋桨产生的推进力，M4还可以更轻松地滚上陡峭的斜坡（平衡模式），且不会轻易滑倒滚落。M4的行动参考了鹧鸪在陡坡上奔跑时利用翅膀提供杠杆作用。实际上，M4还能做出更多的花样。由于机器人的身体与四个轮子之间是链连接，所以当跨越台阶或满坎等大型障碍物时，M4可以做出前后翻滚等动作，实现“翻跟头模式”。虽然在特定的身体结构下，翻几个跟头不会对机器人主体造成任何损伤，但这也增加了机器人的质量和能耗。
当进入低矮的通道时，M4可以调整整体高度，实现“匍匐移动模式”，也可以用非常缓慢的速度进行爬行移动。此时，机器人会直接锁闭轮子的滚动系统，将轮子当做四肢来用，而爬行时每次仅会移动一个轮子。这个模式非常适用于需要更为谨慎行动、移动更为艰难的山石路况。
打造这种变形机器人的主要目的是创造一种移动型机器平台。这个平台必须能根据要导航的地形或需要执行的任务来调整运动手段。M4可以将自己的轮子变成四肢，甚至是螺旋奖。在穿越不同地形时，都是由机器人自己完成的抉择与控制。
通过先进的人工智能系统，M4可以自己决定哪种运动方式最有效，是否需要各种变形组合，亦或者怎样做才能尽量减少一路上的能耗，这种高度自主控制的智慧性，与动画片中的变形金刚有异曲同工之妙。虽然实验室成功开发出了M4的原型机器人，但要让它真正应用于实际还需要克服许多挑战。
首先，为了保证M4变形机器人的机动性不会受到严重影响，原型机仅安装了用于低级控制和数据收集的相关组件。也就是说，它不具备单模移动机器人的有效载荷能力，这也是多模移动机器人最大的问题之一。因为在设计这类机器人时，除了每种模式的附加质量外，还必须考虑另一种形式的附加质量。
在M4中，飞行模式和爬行模式对重量的增加非常敏感，尤其是爬行模式下腿部关节的执行器必须要承受机器人本身、包括电力电子设备和电池的重量。如果再增加额外负重，腿部就难以承受。这也是为什么多模熊移动机器人很难在现实场景中发挥真正作用。
其次，多模熊运动往往涉及不同的执行器、机构模式和基底。像M4这种能实现输式腿式运动的机器人就安装了数量非常多且种类繁杂的执行器。虽然在实验室内它能比较流畅地工作，但在野外工作时，越复杂的系统往往可靠性与稳定性就会越低，耐用性也会更差。
为了让M4的轮子或腿部的执行机构能提供足够的牵引力或关节扭矩，工程师将其执行器和连接机构设计得非常坚固。这也让机体在无形中变得更笨重。笨重的缺点在于空中机动能力的下降，进一步降低了其灵活性。
然而，我们相信随着技术的不断改进和进步，这些问题终将得到完美的解决。
