[科普中国]-多足机器人：如何在复杂地形如履平地？

出品：科普中国

作者：矛隼工作室

监制：光明网科普事业部

在今年的世界机器人大会中，来自北航空间机器人实验室的六足机器人第四代样机E-beetle备受众人关注，原因很简单，与其他的用轮子用履带的机器人不同，这种机器人是用腿的。

图为北航六足机器人第四代样机E-beetle

事实上，地面机器人系统的底盘或者说移动模块有多种类型，常见的是轮式和履带式，二者可以在相对平滑的路面上快速的移动，而比较少见的就是足式机器人了。而足式又可分为类人的双足，以及模仿昆虫或者其他动物的多足式。

足式机器人的优势在于极强的地形通过能力。众所周知的是，在野外环境中，地面上的石块、藤蔓、树根等物体非常多见，而轮式机器人几乎只能绕道走，大大降低了通过速度。而足式机器人通过图像识别技术能察觉正前方的障碍物，然后直接“踏过”目标，遇到某些障碍时甚至会“蹲下”来前进。

而足式机器人中，两足式机器人由于模仿的人类，可以进入很多为人类设计的通道或者结构，例如走楼梯、进入步兵战车等。而多足式机器人模仿的是昆虫和兽类，更稳定，移动速度更快，非常适合野外环境的负重行进。

图为波士顿动力公司的“大狗军团”

这些“大狗”机器人采用了仿生学设计，从犬类和骡马中获得设计灵感，四条机械腿都具有类似于哺乳动物关节的设计。而这种机械大狗的任务是为野外行进的作战部队背负武器、弹药和补给。

机械大狗最初在美国特种部队中服役，并活跃在在丛林或者山谷中。作战部队的补给品通过车辆运到最近的公路之后，就要转由机械大狗来运输了，但是特种部队在测试中却对这种高科技产品并不满意。

原因并不是因为它的通过性、识别能力或者负重能力不足，而是因为其续航能力太差！

所有的地面作战系统都需要电力来维持使用，不同于排爆机器人的较短使用时间，这些机械大狗需要跟随特种部队行动数小时甚至数日之久。但是目前无论是使用化学燃料还是电池，都不能满足这一要求。

不过，机械大狗并不是没有意义的，其为后续的足式机器人提供了丰富的研究经验，也为后面的研发铺平了道路。

图为MIT猎豹多足机器人

现在的多足机器人发展，有了更多更有趣的发展方向。受DAPRA资助的MIT仿生机器人实验室正在研究如何加强多足机器人的灵活性，这种机器人的运动范围和速度都远远强于机械大狗。更重要的是，这种机器人通过复杂算法，理解了如何穿越结构混乱的环境，在多足机器人的优势范围继续扩展。

北航的E-beetle机器人则采用了仿昆虫的六足结构，并且将轮式和足式整合在一起。平整路面用轮式，崎岖路面用足式，混合使用大大提高运行效率，而且其较小的体型将有利于在洞穴或其他位置执行探险、侦察任务。

总体而言，足式机器人有自己的独到之处，但受诸多问题限制，在军事领域上仍然不能得到有效的利用，不过各国也都在憋足了劲继续研发，以期望在不遥远的将来装备上这一类多功能高适应性的地面机器人。（本文图片来自网络）