四足机器人

智能机器人的一种

四足机器人（Quadruped Robot或Four Legged Robot），是基于仿生学，采用4条步行腿构成的四腿仿生机器人。

发展历史

背景渊源

利用机器将人类从繁忙的工作中解放出来一直是人类的美好愿望。早在中国隋唐时期，发明家就制造了许多用于工作或娱乐的自动化机械装置。虽然轮式车辆已经使用了几千年，但在丘陵地带或沙漠地区，与马、骡等有腿的运输工具相比，对路面粗糙度的要求更高。经过亿万年的进化，自然选择对陆生动物运动方式的影响，充分显示了四足哺乳动物在崎岖地形上优异的适应性、机动性和承载能力。

19世纪70年代，许多科学家对以马为代表的四足哺乳动物的行走步态产生了兴趣，并通过连续拍摄来测量哺乳动物的步态特征。19世纪末，机械马的设计理念出现。这一时期对四足哺乳动物的运动进行了初步探索。

起步阶段

四足机器人的研究工作开始于20世纪60年代，这个时期机器人进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。20世纪60年代，McGhee研制了世界上第一台四足机器人。

世界上第一台真正意义的四足步行机器人是由Frank和MeGnee于1977年制作的。该机器人具有较好的步态运动稳定性，但其缺点是，该机器人的关节是由逻辑电路组成的状态机控制的，因此机器人的行为受到限制，只能呈现固定的运动形式。

广泛研究

20世纪80年代，MITLeg—Lab开展了腿足动态运动控制研究。他们在研制成功单腿机器人的基础上，将控制算法拓展应用到了四足机器人中。四足机器人类似于将四个单腿机器人前后两两结合在一起，并在该机器人上实现了踱步、对角小跑以及跳跃三种步态，这是早期运动性能最为出色的四足机器人。这项研究为后续波士顿动力公司的四足机器人开发奠定了基础。

20世纪80、90年代，最具代表性的四足步行机器人是日本Shigeo Hirose实验室研制的TITAN系列。1981~1984年Hirose教授研制成功脚部装有传感和信号处理系统的TITAN-III。它的脚底部由形状记忆合金组成，可自动检测与地面接触的状态。姿态传感器和姿态控制系统根据传感信息做出的控制决策，实现在不平整地面的自适应静态步行。TITAN-VI机器人采用新型的直动型腿机构，避免了上楼梯过程中各腿间的干涉，并采用两级变速驱动机构，对腿的支撑相和摆动相分别进行驱动。

2000年至2003年，日本电气通信大学的木村浩等人研制成功了具有宠物狗外形的机器人Tekken-IV。它的每个关节安装了一个光电码盘、陀螺仪、倾角计和触觉传感器。系统控制是由基于CPG的控制器通过反射机制来完成的。Tekken-IV能够实现不规则地面的自适应动态步行，显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的优点。它的另一特点是利用了激光和CCD摄像机导航，可以辨别和避让前方存在的障碍，能够在封闭回廊中实现无碰撞快速行走。

新的突破

2005年，美国波士顿动力公司推出的BigDog是四足机器人发展的一个重要里程碑。BigDog采用伺服液压缸作为其腿部的驱动器，配套了汽油发动机，为负重型四足机器人的研制提供了新思路，成功地实现了雪地、冰面、瓦砾等复杂地面下的稳定行，且在受到侧向强扰动的情况下仍能保持平衡。LS3进一步改进了身体结构设计，实现了更大的负载能力，对野外复杂地形的通过能力和适应性有了进一步提高。在快速性方面，Cheetah的室内奔跑速度达到45.5km／h，而WildCat在运动时可以实现小跑、跳跃和奔跑间的相互切换。

BigDog出现后，掀起了四足机器人高度自适应动态稳定性控制的研究热潮，各国科研机构相继推出了多款四足机器人，包括意大利理工学院开发的HyQ系列、苏黎世联邦理工学院开发的ANYmal、山东大学开发的SCalf系列等。

应用阶段

2010年左右，小型电动四足机器人出现，被用于室内巡检、家居服务等。随着定位导航技术的发展，机器人可以实现自主决策，同时由于电机的力矩伺服能力比液压执行器高，机器人成为各种针对电机力矩伺服能力提升的力控制算法的验证平台。随着基于全身动力学模型的控制方法的改进，电动四足机器人实现了在楼梯、岩石地面等崎岖地形中具有较强的鲁棒运动，在工业和农业领域得到应用。例如，BDI公司开发的SpotMini机器人表现出较高的运动灵活性，可穿越丛林、楼梯、山地等复杂地形，在室内办公室、工厂和自然环境中实现环境感知和自主导航，搭载的机械手可实现抓取物体、开门、拖动重物等动作。

2013年10月，波士顿动力公司的四足机器人“野猫”在美国马萨诸塞州剑桥市接受测试，速度达到了25千米/时。虽然“野猫”跑得很快，但其液压传动结构存在设计缺陷，所以十分笨重（154千克），而且噪声很大。为了提高其性能，波士顿动力公司随后将研究重点放在“强化学习”控制系统的应用上面，采用全电动设计方案，最后推出了9千克的“MIT迷你猎豹”。2018年7月4日，“MIT迷你猎豹”家族的大块头兄弟，自重45.3千克的猎豹3型机器人，仅用两条后腿就跳了78.74厘米高。创造了四足机器人跳跃最大高度的吉尼斯世界记录。它实现了四足机器人首次后空翻，为小型电动四足机器人的发展带来了重要的里程碑。

2022年3月，由麻省理工学院团队研发的一台“迷你猎豹”能以14千米的时速移动，刷新了电传动机器人的最快速度纪录；12月，浙江大学的设计团队又打破了电传动机器人的最快速度，他们以“迷你猎豹”为基础，研发出时速18千米的机器人，创造了吉尼斯世界纪录。

分类方式

特征分类

按照所模仿的动物特征来分，四足机器人可分为类狗四足机器人、类羊四足机器人、类马四足机器人、猎豹型四足机器人等。目前市面上的四足机器人大多都是模仿狗的特征，这是因为狗的四肢膝一致朝后，为腿部提供了更大的无碰撞工作空间，这种设计有助于“狗形”四足机器人完成上下楼任务。而且，狗的重心往往较低，低重心不仅可以提高机器狗在平地上行走时的平衡性和稳定性，还可以增强在崎岖地形上行走时的适应性和灵活性。此外，狗的步态多样而高效，可根据不同的速度和地形，采用不同的步态，比如行走、小跑和疾驰。机器狗可以通过模仿狗的步态，实现不同的移动模式，以适应不同的场景和需求，提高其效率和性能。

但是，四足机器人模仿的对象却并不仅仅局限于狗，也包括羊、马、猫、猎豹等四足动物，以满足特定场景及应用的需求。例如，在2022年日本东京国际机器人展会（iREX ）上，川崎重工就展示了一款四足机器羊Bex，其命名和造型都源于生活在西亚和非洲山地的羱羊，可用于运载轻型货物、工厂巡检等。小鹏鹏行曾发布一款智能机器马，模仿的是小马的形态，可用于骑乘。大象机器人曾推出一款火星仿生猫MarsCat，能够独立完成走、跑、坐、伸懒腰、招手,以及标志性的蹭脸、埋猫砂等动作，主要作为电子宠物。美国麻省理工学院的科研团队则推出了名为迷你猎豹（Mini Cheetah）的猎豹型四足机器人，奔跑速度非常快。

驱动分类

按驱动方式，四足机器人可分为液压驱动四足机器人、电力驱动四足机器人、气动驱动四足机器人等。

其中，液压驱动四足机器人采用液压系统作为动力源，具有强大的驱动力和较高的负载能力。例如，波士顿动力的Spot Mini就是典型的液压驱动四足机器人，它通过先进的液压系统实现复杂的动作和良好的地形适应能力。液压四足机器人依靠其落足点离散,实现对地形的灵活适应性的优势，广泛应用于地形勘探、武器装备、物资运输等领域。

电动四足机器人使用电动机作为动力源，通常具有结构简单、维护方便和噪音低等特点，在能耗和环保方面表现较好，适合在需要低噪音和低排放的环境中工作。例如，小米公司推出的四足仿生机器人CyberDog和CyberDog2，就是电力驱动的四足机器人。

气动驱动四足机器人具有制造成本低、设计轻、灵活性好优点，但却面临控制精度低等挑战，使其难以实现高精度控制和低能耗。鉴于四足机器人应用场景复杂，对高动态响应和精度的需求高，且气动四足机器人具有低阻抗特点，在行走过程中容易出现不必要的振荡行为，目前气动四足机器人还处于研究阶段，应用尚未普及。

此外，也有混合动力驱动的四足机器人。例如，意大利技术研究院的动态腿足系统实验室（Dynamic Legged Systems，DLS）开发的HyQ系列，是电液混合动力驱动的四足机器人。

控制分类

按照控制方式分类，四足机器人可分为自主控制四足机器人和遥控操作四足机器人。自主控制四足机器人配备了高级的传感器和控制系统，能够实现自主导航、环境感知和动态决策，可以在没有人为干预的情况下独立完成任务。遥控操作四足机器人通过人工遥控的方式进行操作，通常用于探测、救援等需要实时人为判断的场景，依赖于操作者的指令来完成具体的动作。

设计原理

结构设计

四足机器人是一种仿生机器人，仿生结构设计是关键。四足动物的腿部一般包括骸关节、膝关节和踝关节。在行走过程中，髋关节包括两个自由度，可实现前后的摆动和侧摆运动；膝关节有1个自由度，实现前后摆动；踝关节有1个自由度，也是实现前后摆动。腿部的这些自由度使得四足动物可以在复杂的环境下灵活运动和高速奔跑泡。

四足机器人由一个躯体和四条腿组成，躯体设计为刚性整体。为了方便控制，忽略踝关节的自由度，保留髋关节的一个自由度、膝关节的一个自由度，所以每条腿有两个舵机，舵机之间用舵机支架刚性连接，通过控制各个舵机的转动实现四足机器人的运动。

步态规划

动物运动的基本原理是通过抬腿和放腿到新的位置来移动。行走时，为了让身体稳定，所有的腿必须协调运动。抬腿和放腿的协调运动称为步态。四足机器人的步态有多种，常用的有慢走、对角小跑、单侧小跑、双足跳跃等，不同的步态适用于不不同的机器人速度。

一个周期分成两个相位，即摆动相和支撑相。摆动相是足被抬起处于悬空且寻找下一个支撑点的阶段，支撑相是足与地面接触且支撑和推动躯体的阶段。足抬起是摆动相的开始，依靠腿的屈曲，足脱离地面。膝和踝开始屈曲，将腿移动到一个更前的位置。在腿的移运过程中，膝和踝开始伸展，直到足与地面接触。足的放置是支撑相的开始。在足与地面接触后，腿开始伸展。膝和踝轻微地屈曲在躯体的重量下。整条腿在支撑期间继续伸展，推动躯体前移，直到下一个摆动相开始才结束。

四足机器人慢走是三角步态，该步态是四足步行机器人实现步行的典型步态。下图是四足机器人三足步态直线运动的步态规划图。其中，长方形表示机器人躯干部分，假设机器人的质心就是长方形的几何中心，实心圆点表示处于支撑腿状态的足端，空心圆点表示处于摆动腿状态的足端。四足机器人按照1-4-2-3的抬跨次序完成一个周期的步行运动。

四足机器人初始状态如下图(a)所示，此时机器人的4条腿均为支撑腿。当机器人向前运动时，如下图(b)所示，以2、3、4腿为支撑腿，1腿向上抬起，先向前摆动，然后放下。如下图(c)所示，以1、2、3腿为支撑腿，4腿向上抬起，先向前摆动，然后放下，支撑腿支撑躯干部分重心向前移动。如下图(d)所示，以1、3、4腿为支撑腿，2腿向上抬起，先向前摆动半个步长，然后放下，机器人躯干部分向前移动。如下图(e)所示，以1、2、4腿为支撑腿，3腿向上抬起，先向前摆动，然后放下，支撑腿支撑躯干部分重心向前移动，四足机器人回到初始状态，这样就完成了向前行走的一个周期。

关键技术

机械本体

四足步行机器人是机电一体化系统，涉及到机构、步态、控制等，而机械机构是整个系统的基础。在机械本体的设计中腿部机构设计是关键。目前，研制的四足步行机器人的腿部机构形式主要有缩放型机构、四连杆机构、并联机构、平行杆机构、多关节串联机构和缓冲型虚拟弹簧腿机构。其中，并联机构可以实现多方位运动，且负载能力强，所以具有较好的应用前景，但控制系统较为复杂。另外，含有弹性元件的缓冲型虚拟弹簧腿机构，利用弹性元件把刚性连接变为柔性连接，减缓机器人在动态行走时的冲击以及由此产生的振动，因此该机构应用越来越广泛。行走稳定性和步态规划是研究足式机器人不可分割的两个基本问题。机械结构是机器人的基础，其结构设计是保证机器人运动稳定的前提。尤其是腿机构的设计，需考虑腿部结构是否稳定、材料刚性是否满足要求、运动是否会消耗不必要要的能量等多方面因素。

机器步态

步行机器人几种典型步态有：爬行、对角小跑、溜蹄、跳跃、定点旋转、转向等。爬步态被证明具有最大的静稳定性。对角小跑步态属于动态稳定步态，能够提高运动速度。跳跃式步态较其它步态在前进的效率上具有明显的优势，但是由于受到腿机构的摆动惯性力和关节处大冲击力的影响，因此需要较大的瞬时驱动力。另外，跳跃持续的时间是短暂的，为了保证机器人实时可控，必然需要在极短的时间内采集多种信号，这对目前的驱动元件和传感器都提出了极高的要求。目前所研究的各种步态中，跳跃步态的研究是最具挑战性的难点问题。在机械结构稳定的前提下配合适当的步态规划，可以使整个机器人系统稳定工作。

控制技术

复杂四足步行机器人的控制系统是非线性的多输入和多输出不稳定系统，具有时变性和间歇动态性。目前四足机器人的步行运动大多数是基于步态的几何位置轨迹规划、关节位置控制的规划和控制策略。而对机器人进行单纯的几何位置规划与控制，则会由于惯性、脚力失衡等因素而导致机器人失稳。解决这个问题的关键就是突破单一的位置规划与控制策略，实施机器人力、位置混合控制。在步态生成和控制方面，有理论突破意义的是基于生物中枢模式发生器（CPG）原理的运动控制方法。突破单一的控制方法，采用多种控制手段相互补充的控制策略更有助于系统的稳定。随着控制理论的发展，新的运动控制方法被提出与应用，四足机器人的控制手段也将会更加丰富。

驱动能源

四足机器人的野外持续工作对能源供给提出了要求。在线提供能源受到空间的限制，而蓄电池组受体积和重量的限制，因此寻求提供持续可靠的离线自带电源就成了必须。随着新型电池的研发，新型太阳能电池、燃料电池、锂电池等成为较为理想的能量供给来源。另外，通过微波对微型机器人提供能量和控制信号也是一种较为可观的方法。

应用领域

工业领域

凭借越障能力强，适应各类复杂的地形，具有较强的结构稳定性、较高的负重能力和灵活的机动能力等优势，四足机器人在工业领域应用潜力巨大。目前，四足机器人在工业领域的典型应用包括工厂巡检、电力巡检、金属冶炼巡检以及物流运输等，而且未来也有望扩展到石油化工巡检、天然气管道巡检、煤矿勘探等场景。

四足机器人能够在高温或高压的有毒有害环境中进行全自动化巡检，减少人员安全威胁，降低人力成本和减少人为误差；能够利用智慧化巡检模块及技术，采集相关数据上传至后台进行分析处理，实现全自主智慧一体巡检。例如，在韩国，某工厂与云深处科技达成合作，其生产线管理项目将采用云深处四足机器人进行产线表计识别、托盘搬运、零件夹取。

四足机器人通过搭载智能传感器、在线式声学成像仪、操作机械臂等先进设备，可代替或辅助巡检人员完成诸如变电站、风电场、光伏电站、水电站、核电站、电力管廊地下空间以及其他重要场所的巡检作业，在提高巡检效率的同时，也能降低操作风险。

例如，宇树科技、云深处科技等四足机器人厂商携手福禄克公司推出了四足机器人智能巡检解决方案，可代替巡检人员进入密闭空间或危险环境进行巡检和搜寻，快速完成对设备的检测，解决运维难题，提高巡检频率，并降低风险。在2022杭州亚运会和亚残运会举办期间，云深处科技的绝影X20四足机器人就在亚运村地下8米电力管廊深处守护亚运村的供电安全。

在钢铁冶炼流程中，有数量庞大的原料皮带机通廊，这些地方巡检作业强度大，工况较恶劣危险，不仅狭窄崎岖，粉尘巨大，而且路面泥泞湿滑，多管缆、多障碍，人员作业有安全事故风险。而四足机器人则能在这些复杂环境实现无人巡检勘察，大幅度减少人工巡检安全风险，能够全天候作业，提高巡检效率，提前预防设备故障；并能够不间断收集巡检数据，覆盖巡检死角盲区。而且，高准确率的数据分析报告也能够为管理人员提供决策支持，减少生产过程安全事故发生。宝钢股份中央研究院成功研发了首台套通廊四足巡检机器人第一代样机，并已在宝山基地运输部码头原料进厂中心和炼铁厂原料工场上线实战测试。

四足机器人可以在复杂的环境下运输货物，提高物流效率和安全性，减少人工成本和风险，特别是在需要在不平坦或崎岖的地形上移动时；而且通过加装机械臂，也能实现开关门、拾取重物等动作。意大利技术研究院（IIT）曾发布一段视频，视频中其四足机器人HyQReal自重只有130公斤，却能拉动重达3.3吨的飞机，这也充分体了四足机器人的负重能力。而且，在杭州亚运会上，四足机器人出现在铁饼赛场，用于将铁饼从落点搬运到靠近场边的指定位置。而这种灵活的搬运能力，也可以复制到工业场景之中。

军事领域

机器狗在一些特定环境中极具应用价值。例如，为其配备探测装置、机枪，或者其他武器装备，能在巷战中发挥出尖刀作用。巷战条件下，特别是当对建筑物进行逐层、逐屋争夺、清缴时，敌人在暗处，进攻的一方在明处，执行这类任务，如果先派出机器狗进行侦察，就能极大提高进攻一方的态势感知能力。如果同时再搭载武器，就更能有效杀伤对方，避免或减少己方人员的伤亡。而且，在狭窄空间内，对方并不能在更远距离上发现、攻击机器狗，难以发挥其火力优势。此外，机器狗的出现，从心理上就是一个很大的震慑，摧垮对方的心理防线。携带自动步枪等武器的机器狗尤其适合执行低成本多次打击任务。搭载自动步枪的机器狗，不仅可以多次使用，降低成本，而且可以搭载其他武器，比如火箭筒、榴弹发射器，甚至可以专门为其研制适合它使用的武器，提高杀伤效率。此外，机器狗还胜任在崎岖、复杂地面运输的任务。美国起初研制机器狗，一个重要目的就是运输。它的承载能力、待机时间超过同等体量的无人机，越障能力又超过无人车辆。

机器狗当然也有弱点，比如，在相对平坦或者没有那么复杂的地面行驶时，轮式无人平台因为结构简单，行动效率会比较高；机器狗行动时的平稳性也不如轮式和履带式底盘的平台。它的机械结构的复杂程度也比无人车辆更高，因此效率相对较低。其复杂性甚至比一些无人机更高，成本也会高一些。如果比拼在开阔地带的速度、机动性、越障能力以及视野，机器狗也肯定不如无人机，尤其是机动性方面。无人机被大量使用，一个重要优势就是其机动性强，可以以小打大、以高打低、以快打慢。这是地面机器人所不具备的特点。在国际冲突中，小型无人机被广泛运用，而地面机器人、无人车辆的应用相对有限。

2024年8月，英国提供的“机器狗”被部署到乌克兰战场上。这是机器狗首次被用于实战。

2024年11月，在第十五届中国国际航空航天博览会上，机器狼、机器虎等多款四足机器人亮相。

应急救援

在复杂和高危(如浓烟、有毒、缺氧、废墟等)的环境中进行侦察搜救工作，能够提前深入复杂结构环境，全方位智能侦察物体及有害气体，同时运送救援物资及装备协助救援。

2024年6月，2024广州国际应急安全博览会上，搭载电磁绳网抓捕器的机器狗亮相，该产品基于电磁发射技术、AI和机器人技术结合，实现安保巡逻与拒止犯罪的整合。可对要保护的区域进行24小时全天候智能安保。

环境监测

在人类难以到达的地区进行环境监测，如森林、山地、湿地等收集数据，以监测生态环境变化情况。

2024年6月，深圳市可飞科技有限公司推出一款全新的环境监测工具——灵嗅P1-X机器狗，可实时采集和传输环境数据，为环境监测提供更加全面、高效的解决方案。

建筑测绘

针对复杂测量环境进行辅助测绘工作，结合AI智能算法及其越障避障功能，按照任务路径自动进行现场扫描、测绘、工程进度监控等复杂性重复性任务。

2023年2月，云深处与天宝耐特联合对四足机器人在测绘领域中的应用展开全面测试，探索绝影X20四足机器人搭载实景复制、GNSS等测绘技术的协同作业，以期在未来协助或代替人工在复杂高危地形、恶劣天气、应急救援中执行高精度测绘任务。

家庭服务

用于安防监控、家庭陪伴、户外跟随陪伴、取快递或外卖等；或作为家庭智能助手，监控家庭成员(尤其是儿童、老年人)的安全；而且也有潜力成为智能家居的控制中枢。

2024年10月，在2024中国移动全球合作伙伴大会上，中国移动展示了主打温馨陪伴的小狗机器人。

娱乐表演

在娱乐演出中作为机器人演员、舞者，带来别样的演出体验。

2021年，在2021年中央广播电视总台春节联欢晚会中，四足机器人“犇犇”亮相，它们在舞台上变换队形、跳舞、翻跟头，整齐又活泼，这是国内首次高性能四足机器人进行集群舞蹈表演。

2022年，在2022年中央广播电视总台春节联欢晚会上，四足机器人生威虎“泰哥”和机器狗“道哥”，参与节目活动。

景区服务

在主题公园、景区或在展览展会等场景中作为机器人导游，提供导游导览、展示等功能。此外，四足机器人还能在景区中，负责垃圾清运、重物搬运等工作。

2024年10月，机器狗亮相泰山盘道，引发网民关注。这是泰山文旅集团物业公司测试的用来清运垃圾和搬运货物的四足机器人。这次测试有望找到一条解决山岳型景区垃圾清运难题的新路径。

科研教育

开源四足机器人平台可以用于教育和研究目的，帮助研究人员和学生学习机器人技术和控制算法，开展创新实验；四足机器人还可以应用于外太空探索，在复杂地形下探索未知地区，收集数据和样本。

农业监测

在农田中进行监测和维护工作，如作物监测、害虫检测和自动施肥等。

2024年11月12日，在浙江省农业科技创新成果展上，由宇树科技与浙江理工大学共同研发的农业四足机器人亮相，该机器人专攻丘陵等复杂地形下的采摘工作，移动状态下最大能够载重20公斤。

体育领域

四足机器人可用于体育赛事中，帮助人们运输比赛器材，提供赛事支持等。

2023年10月，在杭州第19届亚运会田径项目铁饼比赛的赛场上，四足机器人承担起啦啦队队员与铁饼运输员的职责。这是全球范围内，机器狗首次在体育赛事中作业。

2024年11月3日，四足机器人担任2024杭州马拉松配速员，配速约为9分24秒，奔跑速度最高可达6米/秒。这是杭马首次引入机器人配速员，也是国际马拉松历史上的首次举措。

2024年11月，在韩国庆尚北道举行的第22届尚州柿饼马拉松赛上，由韩国科学技术院开发的四足步行机器人“RAIBO2”耗时4小时19分52秒，完成了全程42.195公里的马拉松。这是全球首款完成全程马拉松的四足机器人。

日常巡逻

2024年12月，由成都高新区企业成都鼎桥通信技术有限公司和四川具身人形机器人科技有限公司联合研发的四足机器狗入列成都市公安局高新区分局巡警大队，并在金融城天府双塔、交子大道、玉林西路等场景开展日常巡逻和反诈宣传。

各国发展

中国

中国四足移动机器人的研究从20世纪80年代开始。1991年，上海交通大学机器人研究所开展了JTUWM系列四足步行机器人的研究。1996年，该研究所研制成功了JTUWM-III。该机器人采用开式链腿机构，每条腿有3个自由度，具有结构简单、外形灵巧、体积小、重量轻等特点。它采用力和位置混合控制，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实现了对角线动态行走。但其步行速度较慢，极限步速仅为1.7kmh；另外，其负重能力有限，故在实际作业时实用性较差。2010年，中国国家863计划先进制造技术领域启动“高性能四足仿生机器人”项目，山东大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学和上海交通大学均展开了液压驱动的四足机器人研究工作。2018年，山东大学面向教育与娱乐的小型电动四足机器人初步完成产品化和小批量试制工作，并成功亮相2017年RobCup中国区比赛。

美国

美国的四足机器人的典型代表是卡耐基美隆大学的Boston dynamics实验室研制的BigDog，BigDog是国际四足机器人领域的翘楚，其涵盖了机械、电子计算机、控制等多个领域，通过技术的集成，使得机器人的智能程度显著增加。该机器人可在负载的情况下行走于复杂地形，自适应能力比较强。随后世界各研究机构在BigDog原机的基础上进行改进，衍生出各具特色的产品。2013年12月底，由于BigDog噪音极大，该项目停止。

日本

现代四足机器人研究最系统和取得研究成果最多的是日本东京工业大学的広癞茂男等领导的広癞·福田机器人研究室(hirose·fukushima robticslab)，该实验室从20世纪80年代开始四足机的研究，共试制成功3个系列、12款四足机器人。

除広癞·福田机器人实验室之外，日本电气通信大学的木村浩等人还研制成功了具有宠物狗外形的机器人Tekken-IV。该机器人的关节安装了陀螺仪、倾角计、触觉传感器等多种传感器，能够实现自适应不规则路面，同时利用高速摄影完成避障行为。该机器人具有创新性的成果是采用基于神经振荡子模型CPG(central patterngenerator)的控制策略，这是足式机器人近10年来在控制方面取得的最具突破性成果。

研究趋势

随着足式机器人的研究日益深入和发展，四足步行机器人在速度、稳定性、灵活性和对地面的适应性等方面的性能将不断提高，自主化和智能化将逐步实现。综合分析，在未来的研制中四足步行机器人有以下几个发展趋势：

(1)实现腿机构的高能、高效性。

动物的肌腱肌肉均是高效储能和节能的元件，能够解决高速稳定行走和能量利用率的问题。而四足步行机器人的腿机构和关节均为刚性连接，不但不能储能，且因触地的冲击，要消耗掉许多能量。因而高功率密度且具有缓冲储能措施的腿机构是未来的研究热点问题。

(2)轮、足运动相结合。

足式移动方式与轮式技术的结合，既可通过轮式调节控制移动的效率，也可利用腿机构实现越障、避障等高效运动。国内外已开展了轮、足相结合机器人的相关研究，在以后的研究工作中轮、足相结合的研究力度会进一步加大。

(3)步行机器人微型化。

微型步行机器人有着广阔的应用前景，它可以广泛应用于各类科学探索、工业作业中，例如可在狭小的空间如管道内行走、作业和维修等。

(4)增强四足步行机器人的负载能力。

目前四足步行机的研究主要集中在小型轻便、易于控制等方面，距离低能耗、高负载的要求还有一定的差距，在进行野外实际作业时实用性较差。基于此，开展负载能力强、步行机构能耗低的四足机器人的研究也是未来研究的一个重要的方向。

(5)机器人仿生的进一步深化。

仿生四足机器人不能仅仅限制在模仿机构上，还应该模仿生物的一些功能，如蝙蝠的听觉、狗的嗅觉、蜻蜓的视觉等。