不知你看這幾天網上瘋傳的這段機器狗的影片沒？
影片中，這隻腳踏四輪的機器狗能在坑坑窪窪的山路上奔跑，迅速衝上50度的坎坷斜坡，輕易翻過80公分的石頭，下坡時直接成直立姿態，甚至還能原地起跳翻個跟頭。
就這水平，別說穩如老狗，簡直就是人類健將水平！強得令人髮指！
所謂機器狗其實就是四足機器人，最早的四足機器人是1968年由美國GE公司設計的Walking Truck，主要是用來給在崎嶇地形下幫助步兵背東西。
這個Walking Truck有四條相同的機械腿，機械腿有三個自由度，能實現足端兩個方向的轉動和一個方向的移動，它的整體運動是透過人控制換向閥來操縱四肢實現的，各關節動力由液壓伺服系統提供。
要說現在的四足機器人，那必然繞不開波士頓動力。其創始人馬克·雷伯特早在1986年就開發出了第一臺能夠奔跑和行走的動態穩定四足機器人。
雷伯特最具開創性的是，在此之前，四足機器人多為靜態穩定系統，大家都是先研究機器人的靜態穩定，再切入動態系統，可雷伯特卻反其道而行之，先解決機器人單腿的動態穩定問題，再逐步應用到多條腿的機器上。
2005年，波士頓動力的Big Dog面世，在宣傳影片中，Big Dog 在裝載著重物的情況下，人從其側面的怎麼踹都不會倒。
它之所以具備如此強大的能力，主要是因為參考了四足哺乳動物設計，單腿運動靠三個轉動副和一個移動副來完成，整體結構擁有 12 或 16 個主動自由度，以內燃機為動力源驅動液壓系統來完成。
在運動過程中，Big Dog透過安裝在關節和足底等區域的感測器檢測肢體狀態資訊，藉助陀螺儀和慣性感測器監測軀體的平衡穩定資訊，再透過鐳射雷達和立體視覺感測器，自主感知周邊環境資訊，進而在虛擬環境中構建地形模型，藉助電腦進行路徑規劃。
儘管Big Dog的穩定性十分強，能在複雜地形中行走，還能空翻，但由於執行噪音過大、體積過大等問題，最終沒有被美國軍方投入使用。
隨後幾年，波士頓動力公司在 Big Dog 基礎上又研製了LS3 、LittleDog、AlphaDog、Cheetah Robot、RHex Rough、WildCat等，其中 Cheetah 是世界上速度最快的機器人的記錄，它的速度每小時超過48公里。
相比雙足機器人，四足機器人的確具備較高的有效載荷與極強的平衡能力，也更利於控制、設計和維護，但它背後繁雜的技術要求和高昂製作成本，一度讓它很難商業化落地。
在機器人佈局近30年的波士頓動力，2019年宣佈Spot四足機器人開始商業化，售價約53萬人民幣，原計劃在2020年出貨1000臺，可直到10月底也才收到260份訂單。
▲Spot四足機器人
所以在相當一段時間裡，四足機器人都是叫好不叫座，直到來自MIT的Patrick Wensing和Benjamin Katz分別開源了兩套方案之後，才有越來越多的企業入局。
之所以這麼艱難，最主要是因為四足機器人面臨著效率低下和穩定性弱兩大難題。
要知道，機器人要想實現精準高效的控制，必須要有極強的環境感知，打個比方來說，四足機器人要是想下山，必須知道路面和自己的相對位置，在什麼地形，每一腳踩在什麼地方，用了多大的力。
只有獲得了這些感知資訊，才能在此基礎上自主規劃路線，調整姿態，這整個過程是實時動態的，而非預先設定的運動控制。
而且就機器人本身而言，有了環境感知資訊，才能透過關節產生作用力，實現控制運動，這就是運動的環境反饋，這其中不但要感知位置關係，還有接觸式感知，本來這兩者融合起來就很難。
機器人跟環境互動需求越大，根據實時感知環境來重新規劃動作就越難，本身的控制和穩定性問題會更難，所以四足機器人在透過非結構化地面時，一般速度不高，而且缺乏穩定性，容易“趴窩”。
當前，四足機器人的控制主要有兩種方法，一種是基於模型的控制，用解析模型做推演、設計控制；另一種是基於學習的控制，用模擬器來預測控制的效果，更側重於強化學習，需要機器人反覆迭代、試錯來改進其控制器。
比如說，一個四足機器人要從A點走到B點，可以用一個固定的模型來解決，但如果中間遇到臨時出現的車輛、人員等複雜障礙場景，機器人就需要自己辨別障礙物是什麼、怎麼避開、怎麼實現控制等，就需要學習。
也就是說，複雜場景的感知互動只能依靠學習來完成，需要不停地投餵資料，而這正是中國的優勢。
我國對四足機器人展開系統研究開始於上世紀80年代，儘管基礎較弱、起步較晚，但得到了國家的極大重視，其研究被列入了國家“863”計劃。
國內最早進行四足機器人研究的是以馬培蓀教授為主的研究人員，他們在1991年研發了一款關節式哺乳動物型四足機器人，名為JTUMM—III。
其四條腿共有12個自由度，採用直流伺服電機進行驅動，利用它的足端壓力感測器，透過位置和力的混合控制，能夠實現低速動態行走。
不過，此時的四足機器人更多處於實驗室階段，直到2015年前後，AlphaGo與李世石“人機大戰”把AI推上風口，智慧機器人才受到市場的關注。
與此同時，我國國務院在2015年印發了《中國製造2025》，其中明確提出將“高檔數控機床和機器人”作為大力推動的重點領域之一，四足機器人開始如同雨後春筍般往外冒。
2016 年 9 月，陸軍裝備部開展了“跨越險阻 2016”地面無人平臺挑戰賽，北方車輛研究所的“奔跑號”四足仿生機器人，就以平均6公里的時速，先後透過下坡、上坡、草地、泥地和鵝卵石河道，獲得了“山地仿生輸送組”比賽決賽總冠軍。
後來，到2020年底時，四足機器人已經頻繁出現在了很多企業、警務、公安等宣傳片中，宇樹科技的一群名為“牛犇犇”的四足機器人甚至上了2021年央視春晚。
2021年2月，騰訊推出四足機器人“Max”，不但能瞬間站立，站著搶紅包、作揖，還能快速切換成最高時速25公里的輪滑模式。
當年4月，蔚藍科技的AlphaDog C200“暴走”機器狗火出圈，行走速度最快達4.15米/秒，打破世界紀錄。
2023年，逐際動力的W1四輪足機器人展示了超凡的運動能力，不但上下樓梯穩步如飛，過單邊橋、上馬路牙子、磕磕絆絆的草地石板和碎石路也都是小菜一碟。
今年5月，宇樹科技的B1、Go2等多款國產四足機器人亮相中柬“金龍-2024”聯演現場，再聯絡上本次珠海航展中出現的“機器狼”等新產品，可以看出，成建制裝備的作戰四足機器人已經成為了我軍作戰的得力助手。
這次出現的四輪足機器人是雲深處公司的產品，主要當工業機器人，普通四足機器人無論到什麼地形都只能一腳一腳地蹬，非常耗電，續航上不去，負載就受限，腳上安四個輪子之後，移動效率就可以大大提升了。
當然了，隨之而來的挑戰卻成倍增加了，比如說把輪子融合在四足機器人的整體裡，進行全身控制，很多動作必須得全身、輪子、腿、姿態一起合作完成，所以控制演算法就很複雜。
還有基於地形的實時感知能力必須特別強，它必須要非常精細地規劃出每一步要踩到哪裡，怎麼踩下去，使用多少力，這個精度至少為釐米級，另外，還要根據感知反饋實時控制輪子轉速。
但如你所見，即便這麼難，咱們還是給造出來了，最關鍵的是，中國四足機器人講究一個便宜又大碗，效能先進不說，售價還便宜，差不多效能的民用四足機器人，波士頓動力要6萬美元，中國的只要不到3000美元。
你說這麼香的機器人誰看了不迷糊？至於這些機械“中華田園犬”能否複製大疆無人機的軌跡，咱們還是拭目以待吧！
