国内外四足机器人发展及普及 (2).pdf
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2022-11-24
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摘 要：对四足机器人研究应用的历史与现状做了介绍，列举出国内外主要研究机构及其主
要研究成果，对四足机器人研究的热点和难点问题进行了归纳总结，并展望了四足机器人的
发展趋势。
关键词：四足机器人；研究与应用；历史与现状；难点与热点；发展趋势
1. 引言
移动机器人按移动方式大体分为两大类；一是由现代车辆技术延伸发展成轮式移动机器
人（包括履带式）；二是基于仿生技术的运动仿生机器人。运动仿生机器人按移动方式分为
足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动仿
生机器人。
自然环境中有约 50％的地形，轮式或履带式车辆到达不了，而这些地方如森林，草地湿
地，山林地等地域中拥有巨大的资源，要探测和利用且要尽可能少的破坏环境，足式机器人
以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选，另外，如海底和极地的科学考察和探索，足
式机器人也具有明显的优势，因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。现研制成功
的足式机器人有 1 足，2 足，4 足，6 足，8 足等系列，大于 8 足的研究很少。
曾长期作为人类主要交通工具的马，牛，驴，骆驼等四足动物因其优越的野外行走能力
和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。因而四足机器人在足式机器人中占
有很大的比例。长期从事足式机器人研究的日本东京工业大学的広濑茂男等学者认为：从稳
定性和控制难易程度及制造成本等方面综合考虑，四足机是最佳的足式机器人形式 [1]，四
足机器人的研究深具社会意义和实用价值。
2. 国内外四足机器人研究历史与现状
四足机器人的研究可分为早期探索和现代自主机器人研究两个阶段。
2.1 四足机器的早期探索
中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由 Rygg 设计的“机械马”，是人类对足式行走行
机器的早期探索。而 Muybridge 在 1899 年用连续摄影的方法研究动物的行走步态，则是人
们研究足式机器人的开端。20 世纪 60 年代，机器人进入了以机械和液压控制实现运动的发
展阶段。美国学者 Shigley（1960）和 Baldwin（1966）都使用凸轮连杆机构设计了机动的步
行车[2]。这一阶段的研究成果最具代表性的是美国的 Mosher 于 1968 年设计的四足车
“Walking Truck” [3]（图 1）。
图 1 Walking truck
80 年代，随着计算机技术和机器人控制技术的广泛研究和应用，真正进入了具有自主行
为的现代足式机器人的广泛研究阶段。
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