【科普】为什么许多四足机器人设计成狗的样子呢？

如果你对机器人非常感兴趣，哦不，坦率地说，谁能没有兴趣呢……那你肯定经常听到“机器狗”这个名称。它们似乎无处不在，这就引出了一个问题：为什么许多四足机器人设计成狗的样子呢？

为了回答这个问题，我们（IEEE Transmitter）采访了两位机器人领域的专家，IEEE高级会员刘明和IEEE会员Jayakrishnan Thrivikraman Nair。

刘表示，机器狗是机器人的一部分，被称为“四足动物”，意思很明显是“四条腿”。四足机器人之所以多数被设计为狗，而不是马或兔子，是因为其特有的膝盖构造。

“与马前足膝朝前和后足膝朝后不同，狗的四肢膝一致朝后，该设计有助于‘狗形’机器人完成上楼任务，有更大，更能避免撞击的腿部活动空间，”刘如此表示，“如波士顿动力公司的Spot、麻省理工学院的cheetah3和Unitree的Go1，都采用了向后膝盖设计，这与狗的形状和外观一致。”

“当四足机器人执行上楼任务时，向后的肘部设计为腿部提供了更大的无碰撞工作空间，”刘说，“下楼时，情况会发生逆转。膝盖向前的设计变得更有优势，因此上面提到的机器人倾向于向后走下楼。此外，还有四足机器人可以切换肘部的方向。”

狗的腿更简单

Nair表示，狗的重心往往较低，这使它们更稳定。

他说：“狗的前腿与高大动物的前腿明显不同，相比之下，最后一个环节的长度相当短。这也确保了前腿和后腿的形状和比例相同，从而简化了硬件复制和步态控制。”

四足机器人的优点

机器狗最突出的用途之一是监控和检查。

它们可用于搜索和救援行动，或用于对人类来说太狭小或太危险的地方。

Nair说：“这是最简单的静态稳定运动形式，可以穿越具有挑战性的地形。它提供了成本、可控性和在崎岖地形上行走能力的最佳平衡。该设计有四条腿，可以以三种不同的步态移动：行走、小跑和疾驰。”

两条腿和四条腿机器人的比较

“虽然两足机器人也可以执行类似的任务，但两足动物的运动稳定性远远落后于四足动物，”刘说，“此外，建造和维护双足机器人的成本是四足机器人的几倍。”

四足机器人的缺点

不过，四足动物也有着一些缺点，”刘说，“它们的能量效率往往很低，大多数四足机器人只能连续工作一个小时。另外，这种机器人步态噪声大，有些人可能难以忍受。这些不足将妨碍四足机器人更加广泛地应用于日常生活当中。”