跳得高、跳得准，一直是机器人界的奥林匹克难题。

地球重力像一双无形的大手，死死摁住每个想跃起的机器人。想跳得高？要么腿力爆棚，要么轻如鸿毛。可即便哈佛的Salto系列把垂直跳跃做到1米多，也基本摸到了物理天花板。再往上，腿就得粗成大象，落地还得摔成饼。

香港理工大学团队最近在《Nature Communications》上发表了一项研究，换了个颠覆性的思路：既然重力摁着我，那我能不能自己把它“关掉”？

他们造出一台名叫GravOff的双足机器人，重370克，跟一罐可乐差不多。它不跟重力硬刚，而是用四台旋翼给自己制造局部低重力环境，相当于在起跳瞬间，把自己扔到了引力只有地球十分之一的小行星上。

结果也相当惊人：

一跃6.9米高（46倍自身身高），翻过2.35米高墙、跨过3米宽溪流；

落点精度3.8毫米，比一枚硬币还薄；

面对3.5m/s横风干扰，依然稳落目标区；

甚至能算好时间，钻进时速3.8米的摆动窗户。

这不是给跳高选手绑个螺旋桨，而是重新定义了“跳”这个动作。

01.

不靠腿跳，也不是飞，是推出来的低重力滑行

GravOff最核心的操作，在于它既不是纯粹的跳，也不是纯粹的飞。

纯靠腿跳，比如各种弹簧储能机器人，爆发力猛但不可控，起跳角度偏一度，落点就差半米。纯靠飞，比如无人机，悬停一小时能吃掉好几块电池，效率太低。

GravOff走的是第三条路，腿负责起跳，旋翼负责减重。

四条旋翼以恒定转速运行，产生的升力抵消了大部分地球引力。在机器人自己的参考系里，它感受到的等效重力只有0.1g到0.8g不等，你可以理解为，它一边跳，一边给自己开了个重力减弱光环。

效果立竿见影，在等效重力0.062g（接近冥王星表面）的条件下，GravOff一跃达到6.9米高度，而起跳速度其实只有2.85米/秒。如果在地球正常重力下要达到同样高度，起跳速度需要11.62米/秒。这已经超出了大多数电机+腿结构的物理极限。

通过低重力实现极限跳跃 

更妙的是落地。因为等效重力低，落地速度也低。在6.9米跳测试中，落地动量只有同等高度地球重力跳的25%，摔不坏，自然就不用做太复杂的缓冲结构。

团队还算了笔能量账。越过一张0.73米高的桌子，用“低重力跳跃”模式的总能耗，只有纯飞行模式的不到10%，平均功率也低了一截。简单说，腿给初速度，旋翼维持高度，比全程硬扛着飞省电多了。

02.

不只是跳得高，关键是跳得准

跳高纪录只是开胃菜。GravOff另一个值得关注的实力，是它在空中还能调轨迹，而且调得极其精准。

传统跳跳机器人一旦离地，命运就交给牛顿第二定律，起跳角度、初速度稍微偏一点，落地就不知道偏哪去了。GravOff则用了一套叫 “推力矢量控制+模型预测控制（MPC）” 的组合拳。

简单说，它的四个旋翼不是固定朝上的，而是可以独立倾斜，倾转范围±30°。在空中，控制系统实时计算当前位置与理想抛物线的偏差，然后通过微调旋翼倾角和机体姿态，把机器人“推”回预定轨道。

最关键的是，这套系统实现了姿态控制与轨迹控制的解耦。传统的固定旋翼无人机想往前飞，必须低头；但GravOff可以在保持身体水平的同时，靠倾斜旋翼向前“飘”。这听起来像个小细节，但在需要精确落地的场景里至关重要。

有针对性地跳跃到受限区域 

团队设计了一个极限测试。让GravOff从-15°预倾角起跳，升空后突然给一个+30°的姿态阶跃指令，然后要求它落进一个0.25米×0.25米的方框里。

结果很理想。

推力矢量模式下，平均落点误差3.8毫米；

固定旋翼模式下，误差4.58厘米，差了整整一个数量级；

对比之前的标杆Salto-IP（1.6厘米）、Moobot（1.3厘米），GravOff在更大体型下精度反而更高。

而且这套MPC还能做轨迹预测。在每一时刻，控制器都会往前推算10步的落点。这意味着，它可以在还没落地的时候，就知道自己大概会落在哪儿。

03.

落地如猫，主动阻尼让二次弹跳消失

跳得准还得站得稳。很多跳跳机器人落地像皮球，蹦两下就出界了。

GravOff的腿上装了一个“主动阻尼”机制。在空中下落阶段，它会根据当前高度和速度，提前算好腿的收缩时机。触地的瞬间，双腿同步收缩，像汽车悬挂一样把动能一点点吃进去。

用于稳定无弹跳着陆的主动阻尼 

数据对比很直观。

主动阻尼：触地持续时间0.338秒，平均接触力1.92N（约半倍体重），落地后纹丝不动；

被动阻尼（纯靠材料吸能）：触地时间0.17秒，平均接触力7.56N（约4倍体重），落地后弹飞了0.55米。

在1.35米距离的跳跃任务中，主动阻尼让GravOff稳稳落在目标框内，被动阻尼组直接飞出框外。

04.

算准时间跳，能钻进3.8米/秒的摆动窗户

GravOff还有一个隐藏技能，它能算时间。

因为它的跳跃轨迹是严格按时间耦合的抛物线，给定起跳条件和等效重力，任意时刻的位置和速度都是确定的。这意味着，你可以在起跳前就知道，0.5秒后它会飞到哪个点。

团队利用这个特性，设计了三场穿越障碍测试：

静态窗户：0.51米×0.35米的窗口，机器人穿过时误差1.4厘米（横向）、2.6厘米（纵向），安全通过；

旋转窗户：窗户以100度/秒的速度旋转，机器人在-84.3°相位提前起跳，实际穿过的相位误差仅2.7°；

摆动窗户：窗户从1.9米高处释放，到达穿越点时瞬时速度3.8米/秒，机器人在60.3°相位起跳，实际穿越误差3.9°。

最后一个任务尤其苛刻。如果起跳时机偏差0.1秒，窗户位置会偏20度，直接撞框。GravOff靠精准的时间预测和轨迹跟踪，做到了。

05.

不只会跳，爬、滚、跳三合一

除了跳，GravOff还集成了一套三模式。

爬行模式：双腿做交替划水动作，适合松软地形，如草地、沙地。

轮行模式：解锁脚上的轮子，靠旋翼推力前进，最高速度可达24倍身长/秒；

跳跃模式，也就是上文所描述的。

在实际野外测试中，它展示了组合运用的能力。

先爬过0.1米高的碎石堆，再跃过2.35米高墙，随后落地继续爬；轮行接近四步台阶，可切换跳跃模式逐级跳上，然后继续轮行；沙地+10° 斜坡+浅水混合地形，一次性通过。

三种运动模式及其应用场景示意图 

06.

结语

目前的GravOff，还依赖室内的运动捕捉系统提供厘米级定位，所有的MPC计算在Matlab上跑完，再无线发送指令给机器人。

团队在论文里也承认，这是下一步要攻克的点，即把定位和计算搬上板载，用LiDAR做野外环境的位置反馈。到时候，它才能真正钻进废墟、跨过沟壑，去人类进不去的危险地方干活。

不过，GravOff已经展示了一种全新的运动范式，用推力抵消重力，让跳跃从爆发力游戏变成能量管理游戏。

它的意义可能不止于此。这套系统可以作为地外行星跳跃机器人的设计工具，未来想去月球、火星上蹦跶的机器人，可以先在地球上找GravOff代练一把。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68932-0