黑科技智能机器狗的现状与发展丨行业洞察

复杂地形条件给移动系统带来极大挑战，传统的车辆行走具有轮式和履带式两种基本形式，然而，自它问世以来：“经过近百年的努力也未能使轮式或履带式车辆在松软地面上的性能得到根本改进”。陪伴服务型机器人进入人类生活，它应当会爬楼梯、上台阶、过草地、过雪地等，但目前的轮式和履带式机器人是有明显缺陷的，所以足式移动机器人正在成为全球研究热点，并成为智能移动服务型机器人的重要组成部分。

自从美国于1980年开始研发第一款四足仿生机器人后，直到2016年，才有一系列有颠覆性意义的机器人问世，历时36年。2016年以后，四足仿生机器人逐渐成为全球研究热点，美国、中国、瑞士、意大利、俄罗斯、韩国、日本等国家都纷纷推出了自主研发的四足仿生机器人。截止目前，已经有多家来自不同国家的产品问世。

由于四足仿生机器人市场目前仍处于早期开发阶段，全球首台四足仿生机器人在市面量产销售为2020年6月，其市场规模及增速必然会伴随其应用领域的扩充而增长。近年来，机器人行业整体发展迅速。GGII数据显示，2018年中国协作机器人市场规模9.3亿元，同比增长47.62%；2014-2018年，协作机器人市场规模年均复合增长率为64.83%。根据GGII测算，2019年我国协作机器人市场规模约为13亿元，同比增长42.9%。

四足仿生机器人产业分析
目前来自不同国家的主流四足仿生机器人特点突出，技术先进，其中包括：美国的Spot系列机器狗、“阿尔法狗”、第三代“猎豹”机器人；瑞士的“ANYmal”以及中国的四足仿生机器人，目前 “波士顿动力”机器人已经在市场上销售，值得一提的是，国内的四足仿生机器人的上游供应商在电机、电控、电池积累了丰富的经验和技术，例如小象电动；下游已在物资运输、火力打击、侦察引导、巡视、教育、快递等领域进行测试。

波士顿动力：赫赫有名的Spot系列机器狗【美国】

2020年6月，波士顿动力首次向公众出售机器人。如今，你可以花74500美元把这只名为“Spot”的机器狗带回家。一只聪明的机器狗、两块10000mAh电池、一个充电器、平板电脑控制器以及其充电器、机器狗储物箱。

2016年，该公司推出了“SpotMini”，体积变小了许多，重55磅，抛弃了原来Spot的液压系统，采用了全电动移动系统。SpotMini后来被改名为“Spot”，外形看起来最接近今天的机器狗。

如今的Spot重71磅，配备了605Wh的电池可以运行90分钟，它能上台阶，能在泥泞的道路中行走，可以在雨中使用，可以应付+/- 30度的坡度，最高运动速度可达1.6m / s（3.58mph）。Spot机器狗还可以搭载高达30.9磅的东西。

Spot不仅能够设计定制有效负载，还可以在波士顿动力的在线商城上购买一系列现成的配件。一款具有360°的彩色相机，Spot Cam售价为21800美元；Spot Cam+则配备了一个可控制的变焦相机，具有30倍光学变焦功能，并且带有麦克风和扬声器，售价为29750美元。

美国军方：“阿尔法狗”【美国】

LS3是由美国军方研制出的一种四足移动机器人，自重350 kg，载重150 kg；具有大角度坡度、崎岖不平等全地形适应能力；可语音进行人机交互；拥有慢步行走、小跑、快速奔跑步态，且摔倒后可自恢复；具有基于感知系统的自主人机跟随能力。这些特点使得LS3能够跟在士兵后面穿过复杂地形，同时以一种很自然的方式与士兵互动，就像训练有素的动物与主人之间的互动一样。它还可进行伪装，与周围环境融为一体。

麻省理工：第三代“猎豹”机器人【美国】

第三代猎豹机器人（Cheetah 3）由麻省理工学院研制，可以实现跳跃、在崎岖的地形驰骋或爬上堆满杂物的楼梯，并在遇到突然的猛拉、推搡时能迅速恢复其平衡。令人惊讶的是，它实现这些动作不依靠视觉和任何外部传感器，全凭控制算法，能轻松爬上满是障碍物的楼梯，在突然被猛推或猛拉时迅速恢复平衡。

Cheetah 3可以不靠视觉地爬上楼梯以及通过非结构化地形，并能在面对巨大力量的时候迅速恢复其平衡，这都得益于研发团队开发的两个新算法：接触检测算法和模型预测控制算法。接触检测算法有助于机器人确定它的腿从空中摆动到踏到地上的最佳时间。模型预测控制算法会预测一旦给定一个行为步骤，它应该施加多少力。

ANYbotics：ANYmal四足仿生机器人【瑞士】

2020年，ANYmal由瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和ANYmal机器人公司合作研制开发，机器人重约30 kg，可载重10 kg。不用摄像头和激光雷达，四足仿生机器人“凭感觉”越野。

腿式运动扩展了机器人的应用范围，但在地球上一些最具挑战性的环境中，大部分腿式机器人依然无能为力。多年来，瑞士 ANYbotics 公司的团队一直在试图解决这个问题，他们的最新研究成果——《Learning quadrupedal locomotion over challenging terrain》登上了新一期《Science Robotics》的封面。

在这篇论文中，他们提出了一种由神经网络策略驱动的控制器，有了新型控制器的加持，这些机器人可以轻松在泥土、沙子、瓦砾、茂密的植被、雪地、水中和其他越野地形中安全地小跑。

国产：四足仿生机器人
我国虽然研发机器人起步落后，但研发速度快，牢牢抓住电机、电控、电池为核心的生产研发电动机器人的三大要素，以小象电动自主研发的一体化机器人电驱动关节电机为基础，为国产智慧的四组仿生机器人提供了可能。目前已经完成四足仿真机器人的研发试验和生产，用于物资运输、火力打击、侦察引导、巡视、教育、快递等领域。

小型四足仿生机器人，本体重量 55kg，却有着高达35kg 负载。两台机器狗即可拖动 一辆800kg的车辆。

大型四足仿生机器人，单个动力电机最大扭矩1300Nm，最高输出速度120rpm，单电机整机重量10kg，该型机 器人为世界上第一个大型纯电动仿生机器人项目，各项性能指标世界第一。

小象电动自主研发生产的纯国产电机，在l高原极寒极热的条件下，经过两年的试验，最终通过性能验证，其稳定性，安全性，有效性均得到十足验证，部分性能参数甚至赶超国外进口产品，可谓是国货之光。

四足仿生机器人的未来

在全球范围内，新冠肺炎疫情对2020年机器人行业的发展有很大影响，但是也同样为这一行业在复工复产的道路上实现生产现代化和数字化提供机遇。

从长远来看，高危环境和复杂场景的作业，都可用四足仿生机器人替代，能大大节约人力成本，四足仿生机器人在未来一定能成为人类的好帮手，攻坚克难的“勇士”。在未来，随着四足仿生机器人的发展，需求一定会大大提高，尤其是在人类不便操作的复杂环境下，四足仿生机器人能更好的发挥作用。