1、四足機器人產(chǎn)業(yè)日漸成熟，多個(gè)場(chǎng)景商業(yè)化進(jìn)程加速
四足機器人是一種仿生腿足式機器人，設計思路是模仿動(dòng)物（如狗、貓、馬等）四肢結構和行走方式，通過(guò)高度復雜的機械結構和精密的控制算法，同時(shí)配備多類(lèi)型的傳感器、驅動(dòng)器、控制系統等，使其具備極強的環(huán)境適應能力，能夠在多種復雜地形中穩定行走和執行任務(wù)。
四足機器人具備穩定性、靈活性、承載能力、自助導航能力等多重優(yōu)點(diǎn)，因此在各種復雜環(huán)境中展現出強大的適應性。
（1）穩定性：四足機器人的穩定性主要得益于其四足設計，這為機器人提供了一個(gè)寬闊的支撐基礎，使其能夠在不平坦或不穩定的地面上保持平衡。機器狗需要在樓梯、碎石地和斜坡等復雜地形上都能穩定行走，即使在受到外力推擠時(shí)也能迅速恢復平衡，這在建筑工地監測或石油管道巡檢等需要在不穩定地形上操作的場(chǎng)景中尤為重要。
（2）靈活性：四足機器人的腿部具備獨立運動(dòng)能力，允許機器人以多種步態(tài)適應不同的環(huán)境和任務(wù)需求。四足機器狗能夠通過(guò)調整步長(cháng)和步速，以適應不同的速度和方向變化，甚至在必要時(shí)進(jìn)行跳躍或爬行，這使得它能夠在狹窄或障礙物眾多的空間中靈活導航，如在廢墟搜索和救援任務(wù)中避開(kāi)障礙物，或在復雜的室內環(huán)境中進(jìn)行探索。
（3）承載能力：承載能力是機器人具備功能性和實(shí)用性的關(guān)鍵要素之一。由于四足機器人擁有堅固的框架和腿部結構，有四個(gè)支撐點(diǎn)均勻地分布負載，減少對單個(gè)腿部的壓力，它們能夠根據負載的重量和形狀調整步態(tài)和平衡，以確保在不同負載下都能穩定行走。
（4）續航能力：四足機器人的續航能力得益于高效的能源系統；此外，相比雙足機構，四足結構本身具備穩定性，不需要為了維持平衡產(chǎn)生額外的能量消耗。隨著(zhù)電池技術(shù)的進(jìn)步，四足機器人的續航能力已經(jīng)大幅提升：宇樹(shù)科技四足機器狗 B2 的綜合運行續航 4-6小時(shí)，空載持續行走>5h，續航里程>20km；20kg 負載持續行走>4h，續航里程>15km。
（5）自主導航能力：四足機器人的自主導航能力是通過(guò)集成多種傳感器，如激光雷達、攝像頭和紅外傳感器來(lái)實(shí)現的。這些傳感器共同工作使得機器人能夠實(shí)時(shí)感知周?chē)h(huán)境、識別障礙物，并規劃出最優(yōu)路徑。同時(shí)，它可以用 SLAM 技術(shù)進(jìn)行自我定位和環(huán)境地圖構建，以及運用機器學(xué)習和人工智能算法從經(jīng)驗中學(xué)習，不斷優(yōu)化導航策略，在沒(méi)有人類(lèi)干預的情況下規劃路徑和避障，減少了對人工操作的依賴(lài)。
四足機器人優(yōu)勢特點(diǎn)
| 優(yōu)勢 | 技術(shù)支撐 |
| 穩定性 | 四足設計為機器人提供了一個(gè)寬闊的支撐基礎，使其能夠在不平坦或不穩定的地面上保持平衡 |
| 靈活性 | 腿部的獨立運動(dòng)能力允許機器人以多種步態(tài)適應不同的環(huán)境和任務(wù)需求 |
| 承載能力 | 四足機器人擁有堅固的框架和腿部結構，有四個(gè)支撐點(diǎn)均勻地分布負載，減少對單個(gè)腿部的壓力，能夠根據負載的重量和形狀調整步態(tài)和平衡 |
| 自主導航能力 | 通過(guò)集成多種傳感器，如激光雷達、攝像頭和紅外傳感器等實(shí)現，這些傳感器共同工作使得機器人能夠實(shí)時(shí)感知周?chē)h(huán)境、識別障礙物，并規劃出最優(yōu)路徑。同時(shí)，它們可以 SLAM 技術(shù)進(jìn)行自我定位和環(huán)境地圖構建，在沒(méi)有人類(lèi)干預的情況下規劃路徑和避障，減少了對人工操作的依賴(lài) |
| 低噪音低干擾 | 四足機器人的行走機制模仿動(dòng)物的自然步態(tài)，減少了與地面的摩擦和沖擊，降低了噪音水平；四足機器人在行走時(shí)對地面的壓力和損害較小，減少了對敏感區域如考古現場(chǎng)和自然環(huán)境的干擾 |
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從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)化應用，四足機器人已有超過(guò) 60 年的發(fā)展歷程。
1、理論研究和原型機階段（1960s-2000s）
20 世紀 60 年代，McGhee 研制了世界上第一臺四足機器人——“PhonyPony”。20 世紀 80 年代，MIT Leg-Lab 開(kāi)展了腿足動(dòng)態(tài)運動(dòng)控制研究，為后續波士頓動(dòng)力公司的四足機器人開(kāi)發(fā)奠定了基礎。
2、技術(shù)研究和進(jìn)步階段（2000s-2015年）
2005 年，美國波士頓動(dòng)力公司推出的 BigDog 是四足機器人發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，采用伺服液壓缸作為其腿部的驅動(dòng)器，為負重型四足機器人的研制提供了新思路。隨后，2012 年，波士頓動(dòng)力公司推出了 LS3，進(jìn)一步改進(jìn)了身體結構設計，實(shí)現了更大的負載能力。2012年 MIT 研制了全電機驅動(dòng)的四足機器人 Cheetah，該機器人通過(guò)力矩電機的反驅作用，實(shí)現對地面碰撞能量的回收，具有極高的能量利用率。
3、應用嘗試與技術(shù)突破階段（2015 年之后）
2016 年，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院推出新一代四足機器人 ANYmal，該機器人被設計用于惡劣環(huán)境的自主作業(yè)，能夠自主規劃導航路徑并且合理選取落腳點(diǎn)，已被應用于油氣站的工業(yè)檢測。2020 年，波士頓動(dòng)力正式銷(xiāo)售 Spot 四足機器人（2015 年發(fā)布），用于商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。
國內在商業(yè)化應用階段實(shí)現了對海外的追趕和超越。目前已有規?；瘧玫牡湫痛碛顦?shù)科技、云深處科技分別成立于 2016 年、2017 年，其中宇樹(shù)科技分別于2022 年 6 月、2023 年 12 月推出工業(yè)級機器狗 B1 和 B2；云深處分別于 2019 年 12 月、2021 年 6 月、2023 年 10 月推出針對行業(yè)應用的四足機器人絕影X10、X20、X30。2022 年之后，小米、騰訊、小鵬等跨界企業(yè)亦開(kāi)始推出四足機器人產(chǎn)品。
根據腿部驅動(dòng)方式，四足機器人可分為液壓驅動(dòng)、電機驅動(dòng)、氣動(dòng)驅動(dòng)和電液復合驅動(dòng)四足機器人。隨著(zhù)驅動(dòng)和電機技術(shù)的日益成熟，電機驅動(dòng)的四足機器人成本快速降低，在大多數消費類(lèi)和工業(yè)場(chǎng)景都可以適用，因此目前電機驅動(dòng)成為四足機器人的主流技術(shù)路線(xiàn)。
四足機器人技術(shù)路線(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)
| 腿部驅動(dòng)方式 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 液壓驅動(dòng) | 很高的功率/密度比、高帶寬、快速響應、較大的力和扭矩 | 能耗大、效率低、噪音大 |
| 電機驅動(dòng) | 響應速度快、控制精度高、能耗相對較低、工作噪聲小 | 承載能力差、功率密度小 |
| 氣動(dòng)驅動(dòng) | 制造成本低、設計輕、靈活性好、環(huán)保 | 難以實(shí)現高精度控制和低能耗，實(shí)際應用場(chǎng)景較少 |
| 電液復合驅動(dòng) | 結合了電機驅動(dòng)和液壓驅動(dòng)的優(yōu)勢，適用于需要高功率輸出、快速響應以及強大動(dòng)態(tài)性能的場(chǎng)景，面對惡劣環(huán)境時(shí)表現出更好的耐受性 | 成本更高、維護復雜 |
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四足機器人相比輪式和履帶式機器人，具有優(yōu)異的越障能力，可以輕松穿越樓梯、碎石、狹窄空間等復雜地形，因此在多個(gè)領(lǐng)域展現出廣泛的應用潛力。四足機器人逐漸應用于工業(yè)領(lǐng)域，如海上變電站、鉆井平臺、建筑工地、智慧工廠(chǎng)、應急消防等各種場(chǎng)景，其商業(yè)化進(jìn)程不斷加速。
四足機器人的現實(shí)應用案例
| 應用領(lǐng)域 | 現實(shí)應用 |
| 軍事和國防領(lǐng)域 | 波士頓動(dòng)力的 Spot 機器人，被美國軍方用于測試和評估，執行偵察監視任務(wù)，以及在潛在的危險環(huán)境中進(jìn)行探測排爆 |
| 搜索和救援行動(dòng) | 中國的“赤兔”四足機器人在地震和其他災害響應中，用于進(jìn)入廢墟和狹窄空間，幫助救援人員評估結構穩定性和尋找幸存者。內蒙古模擬天然氣管道泄露爆炸，使用機器狗應用到偵測、拋投、滅火等領(lǐng)域，探索無(wú)人化作戰模式，提升隊伍救援無(wú)人化、科技化水平 |
| 工業(yè)檢查和維護工作 | 法國的 Robosoft 的 Cestus 機器人，用于核電站的常規檢查，包括管道和容器的內部檢查，減少輻射暴露風(fēng)險。荊州市荊州區 220kV 紀南變電站，保障設備安全健康運行。機器狗替代了人工巡視，減輕了人工巡視的勞動(dòng)強度，也提高了巡檢質(zhì)效 |
| 物流和配送領(lǐng)域 | 杭州宇樹(shù)科技開(kāi)發(fā)的工業(yè)級四足機器人 UnitreeB2 參與了泰山景區的垃圾清運測試。這些機器狗能夠背負重物，攀爬巖石和陡峭的環(huán)境，內置的深度相機實(shí)時(shí)監測周?chē)?，確保每一步都安全穩健 |
| 環(huán)境監測 | 2024 年 6 月，深圳市可飛科技有限公司推出一款全新的環(huán)境監測工具——靈嗅 P1-X 機器狗，可實(shí)時(shí)采集和傳輸環(huán)境數據，為環(huán)境監測提供更加全面、高效的解決方案 |
| 建筑測繪 | 2023 年 2 月，云深處與天寶耐特聯(lián)合對四足機器人在測繪領(lǐng)域中的應用展開(kāi)全面測試，探索絕影 X20 四足機器人搭載實(shí)景復制、GNSS 等測繪技術(shù)的協(xié)同作業(yè)，以期在未來(lái)協(xié)助或代替人工在復雜高危地形、惡劣天氣、應急救援中執行高精度測繪任務(wù) |
| 農業(yè)領(lǐng)域 | 2024 年 11 月 12 日，在浙江省農業(yè)科技創(chuàng )新成果展上，由宇樹(shù)科技與浙江理工大學(xué)共同研發(fā)的農業(yè)四足機器人亮相，該機器人專(zhuān)攻丘陵等復雜地形下的采摘工作，移動(dòng)狀態(tài)下最大能夠載重 20 公斤 |
| 家庭服務(wù) | 2024 年 10 月，在 2024 中國移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì )上，中國移動(dòng)展示了主打溫馨陪伴的小狗機器人 |
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2、國內企業(yè)引領(lǐng)全球四足機器人發(fā)展，僅現有場(chǎng)景下需求即可迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)
算法層面的突破、人工智能的賦能、硬件的成熟和成本的逐漸下降，使得四足機器人的下游應用持續拓展。智聯(lián)汽車(chē)、工業(yè)機器人的長(cháng)期發(fā)展，以及近期人形機器人產(chǎn)業(yè)端的大力投入，帶動(dòng)了四足機器人上游零部件（電機、減速器、激光雷達、深度相機、傳感器、芯片、IMU、電池等）、中游本體制造和具身智能大模型，模擬仿真等軟件技術(shù)的突破。在這一過(guò)程中，偏向行業(yè)應用的四足機器人取得了長(cháng)足發(fā)展。除了制造業(yè)，能源、電力、石化、特殊行業(yè)等領(lǐng)域將廣泛出現機器人的應用。
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近年來(lái)，人工智能賦能后四足機器人的市場(chǎng)前景更加廣闊。在政策和資本的支持之下，全球范圍內布局四足機器人市場(chǎng)的企業(yè)和機構數量持續增加，市場(chǎng)規?？焖僭鲩L(cháng)。
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國四足機器人行業(yè)現狀深度研究與發(fā)展前景分析報告（2025-2032年）》顯示，目前全球范圍內對外銷(xiāo)售的四足機器人廠(chǎng)商主要包括波士頓動(dòng)力、ANYbotics、宇樹(shù)科技、小米、云深處科技、蔚藍智能、聯(lián)想晨星、哈崎機器人、德魯動(dòng)力、優(yōu)寶特、七騰機器人等。
全球四足機器人市場(chǎng)主要由內資廠(chǎng)商主導，根據公開(kāi)數據，2023年宇數科技四足機器人全球市占率達到40.65%，以較大領(lǐng)先優(yōu)勢位居規模份額第一，在技術(shù)創(chuàng )新、成本控制和本土市場(chǎng)適應性方面表現出色；波士頓動(dòng)力以其先進(jìn)的技術(shù)實(shí)力和行業(yè)解決方案著(zhù)稱(chēng)，產(chǎn)品主要面向工業(yè)、軍事、救援等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，強調高性能、高穩定性和強大的作業(yè)能力；云深處科技在行業(yè)應用方面具備優(yōu)勢；蔚藍智能聚焦消費級市場(chǎng)；瑞士 ANYbotics 推出防爆四足機器人后，取得石油、天然氣和化工行業(yè)的訂單。
從行業(yè)空間來(lái)看，如果僅考慮當前四足機器人的主要應用場(chǎng)景，包括電力巡檢、應急救援、國防軍用和石油化工的需求量，到2030年國內四足機器人的潛在需求數量為 95.6 萬(wàn)臺，市場(chǎng)規模為 5172 億元。未來(lái)隨著(zhù)四足機器人的應用場(chǎng)景進(jìn)一步拓寬，潛在市場(chǎng)空間只會(huì )繼續擴大。
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