机器人工程师经常关注动物的活动方式，以寻找更有效、更高效的假肢、关节和肌肉的灵感。一个特别富有成效的灵感来源来自于研究利用四肢进行不同类型移动的生物——想想既能行走又能游泳的两栖动物，或者既能行走又能飞的鸟类。这样的灵感催生了可以爬行和飞行的SPIDAR、可以玩滑板和走扁带的LEO，以及可以在双足和四足模式之间切换的机器人。

现为加州理工学院和东北大学工程师（位于波士顿）开发了一种多模式机器人，它可以以八种不同的方式而不是两种或三种方式进行导航，包括步行、爬行、滚动、翻滚，甚至飞行。也就是说，多模式移动 Morphobot (M4) 看起来更像是一辆时尚的小推车，而不是动物寓言中的任何东西。M4长70厘米，高35厘米，有四个腿，每个腿有两个关节。它的每条腿末端还有两个涵道风扇，可以用作腿、螺旋桨推进器或轮子。考虑到其中包括机载计算机、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，该机器人出人意料地轻（约 6 公斤）。它能够进行自主、独立的操作。

M4的详细信息于6月27日发表在《自然通讯》上。

“当你设计空中机器人时，你希望你的系统非常轻，”拉梅扎尼说。“但如果你想实现腿式运动，你需要笨重的执行器，它可以在关节中产生扭矩，以便与地面进行动态相互作用。这些笨重的部件会对空中机动性产生负面影响。这仅适用于具有两种移动模式的系统。” M4 可以在崎岖的地形上行走、攀爬陡峭的斜坡、翻过笨重的物体、在低矮的障碍物下爬行以及飞行。

研究人员从自然界中看到的运动可塑性中获得了设计灵感。加州理工学院的航空学教授兼该项目的共同负责人莫特扎·加里布(Morteza Gharib ) 表示，大自然“对我们来说是一本开放的设计书”，特别是它重新利用系统以提供功能的方式。“[这个]机器人的独特之处在于，它以最少的组件提供最多的功能，并且能够决定使用哪一个来应对不同的挑战。”

重新利用是使 M4 的设计具有可扩展性的关键，即在不影响其机动性的情况下增加其有效载荷能力。重点关注机器人如何在不增加质量的情况下重复使用其现有的附肢进行不同的运动，从而释放计算机、传感器等的有效负载能力。可扩展性是通过冗余操作实现的。

M4 可能看起来像一个带轮子的简单盒子，但它是第一个能够以八种不同方式在城镇中出行的机器人

换句话说，M4可以利用它的四个附肢像地面车辆一样滚动，或者像四足动物一样爬行，但它也可以用两个附肢站立。站立时，机器人具有更高的有利位置和更动态的运动，但作为四足动物，它与环境有四个接触点，因此更稳定。加里布说:“这是在每种流动模式带来的权衡之间找到平衡的问题，而从一种模式转向另一种模式的机制就是通过操纵这些冗余。”

研究团队进行了实验来测试 M4 的性能——轮式和四足运动、无人地面以及空中运动等等。他们报告说，M4 在地面旅行和飞行之间的多模式路径规划方面表现出了完全的自主性。

利用其机载传感器和计算机，M4 能够通过从滚动切换到飞行来适应非结构??化环境，但研究人员想要更多。“我们的下一步是让机器人根据从环境中收集的感官信息，以完全自主的方式使用 [M4] 的所有移动模式，”Ramezani 说。

M4 项目的资金来自NASA喷气推进实验室和国家科学基金会。研究人员预计多模式机器人将在未来的太空探索中发挥重要作用。拉梅扎尼指出，最近，美国宇航局将小型直升机“独创”号与火星车“毅力”号整合在一起，充当大型飞行器的侦察机，并取得了巨大成功。

除了太空探索之外，研究人员还看到了搜索和救援行动、包裹处理和运送、环境应用和数字农业等方面的潜力。加里布说，该系统改变其形状和形式的能力使其比具有固定几何形状的机器人具有许多优势。

研究人员仍在寻求改进 M4。“你想从这样的机器人身上看到的东西是无穷无尽的，”拉梅扎尼说。“例如……使用四轴飞行器将 M4 的现有功能扩展到水下运动并不需要太多时间。” 同时，他们还继续致力于使 M4 现有的出行方式更加高效。