新型混合无人机可以同时完成这三项任务，而不是让一个自主机器人飞行，另一个在陆地上驾驶，再一个在水上导航。为了执行复杂的任务，科学家们越来越多地试验无人机，它们的功能不仅仅是飞行。
纽约大学阿布扎比阿拉伯气候与环境科学中心(ACCESS) 的研究人员表示，他们希望无人机“能够飞到潜在的偏远地点并进行采样”，因此产生了能够在陆地、空中和海上航行的无人机的想法。该研究的主要作者、纽约大学阿布扎比分校的博士生迪米特里奥斯·柴卡利斯 (Dimitrios Chaikalis)说。
柴卡利斯说，环境研究通常“依赖于难以到达地区的样本采集”。“飞行器可以轻松导航到这些区域，同时能够在水面上着陆并在水面上导航，可以在飞回基地之前以最小的能耗进行长时间采样。”
这款新型自动飞行器是一款三轴飞行器，具有三对用于飞行的旋翼、三个用于在陆地上漫游的轮子以及两个用于帮助其在水上移动的推进器。橡胶轮直接在主轮框架主体周围进行 3D 打印，无需使用金属螺钉和滚珠轴承，这些金属螺钉和滚珠轴承在接触水后会有生锈的风险。整机重量不到10公斤，以符合无人机法规。
机器切割的有浮力的聚苯乙烯泡沫体被放置在机器的顶部（固定转子）和底部（固定轮子和推进器）之间。这种漂浮装置充当机器在水中的船体，其形状像三叶形，为转子的气流留出空间。
“最终的车辆能够穿越所有可用的介质——空气、水、地面——这意味着你最终可以部署能够克服不断增加的困难和障碍的自动驾驶车辆，”柴卡利斯说。
该无人机拥有两个开源PX4自动驾驶系统：一个用于空中，另一个用于陆地和水上导航。“空中导航与地面或水面导航有很大不同，两者实际上有很多相似之处，”柴卡利斯说。“因此，我们设计了地面和水面导航，使其与同一个自动驾驶仪一起工作，只改变每种情况下的电机输出。”
一台英特尔 NUC 计算机充当命令模块。计算机可以根据需要在两个自动驾驶仪之间切换，并与无线电收发器和 GPS 连接。所有这些电子设备都固定在防水塑料外壳内。
“当然，你还必须为地面车辆车轮配备防水电机，因为它们在水上时会完全浸没，”柴卡利斯说。“事实证明，此类电机很难与商业自动驾驶装置连接，因此我们最终还设计了用于连接此类通信的定制硬件和固件。”
无人机可以在无线电控制下运行，也可以自主执行预编程任务。其锂聚合物电池使其飞行时间为 18 分钟。
在实验中，聚苯乙烯泡沫塑料船体在漂浮过程中吸收水分，在 30 分钟内重量增加了 20%。聚苯乙烯泡沫塑料确实在飞行过程中释放了这些水，尽管速度很慢，100 分钟后重量减轻了 20%。科学家们指出，在自动驾驶仪设计中需要考虑到重量的这种显着变化，或者他们可以添加防水涂层，尽管这会永久增加整体重量。
此外，“虽然防水溅和轻微浸没，但这还不是完全潜水的设计，这意味着漂浮装置的故障可能是灾难性的，”柴卡利斯说。
研究人员指出，未来他们可以优化船体，使其足够坚固，能够承受复杂的机动，并最大限度地减少飞行过程中的空气阻力。他们还希望使无人机完全模块化，这样他们就可以通过连接或拆卸模块来轻松改变其功能。
“例如，我们想象能够在必要时选择将地面机制抛在后面以节省电力，然后再返回地面机制，”柴卡利斯说。“或者让水模块在水面上航行，而[无人机]返回附近的基地进行充电，并在稍后再次拾取。”
新型无人机的专利申请正在等待中。6 月 9 日，科学家们在华沙举行的2023 年国际无人机系统会议上详细介绍了他们的发现。
