本文来自微信公众号：军武次位面，作者：我是军武菌，题图来自：AI生成最近，宇树科技的B2-W轮足机器人又火了一把，他们发布了一段两分半的视频，连马斯克看了都又是点赞又是转发。在这段视频中，B2-W不仅可以用四足、双足、单足快速点地的方式做360°旋转跳跃，还可以顺滑地以侧空翻的方式越过障碍物。它可以在崎岖不平的树林上自如地穿梭，同时也能从高达2.8米的高空腾跃而下，没有任何受损，显示了极强的稳定性。不仅如此，B2-W机器狗还能够从充满碎石的陡峭山坡上直接俯冲下来，在低位的水域中爬石穿行，并载着一个成年男子“翻山越岭”。可以说，最近的国产轮足机器人一时间风头无两，在前几期关于国产四足机器人的文章中，军武菌已经写过这种机器人，但是限于篇幅，没有讲太深。▲外国网友不相信中国有这么先进的机器狗，认为是CG动画今天咱们就试着用宇树科技的发展为脉络，去看看那些搏击浪潮的企业，是如何在高速技术迭代中找到崛起之路的。一在正式叙述四轮组机器人之前，或许有人会产生疑惑：它到底为何物？所谓四轮足机器人，指的是以四个主动驱动轮作为运动基础，通过智能控制系统协调四轮差速、转向或多模式运动的智能机器人平台。不同于常见的AGV（Automated Guided Vehicle，自动导引车）只能沿固定轨迹搬运货物，这种新一代四轮移动机器人往往融合了更多传感器与算法，包括激光雷达、深度视觉、GPS/RTK定位乃至SLAM建图，这也使之具备了高度灵活自主运动能力，并可在多场景下承担自主导航、检测、巡检、安保、物流运输等任务。▲AGV让我们把时间回溯到20世纪80年代末到90年代，彼时，中国工业急剧扩张，工业机器人也开始在汽车、家电装配流水线上零星出现。不过，那时的机器人多为“机械臂”或“固定式工位”，移动机器人尚属稀缺品，即使出现，也往往是进口国外企业的昂贵AGV。这时候，国内几家做机电、传动技术的团队才初步意识到，“轮式自主移动”可能是未来一个极具潜力的方向，在买不到国外最先进的运动控制器的情况下，他们自研控制电路板和底层软件，迈出了自主探索的第一步。然而，隔行如隔山。工业机器人从机械臂到移动平台的技术跨度不小，更要命的是，当时的上游零部件严重依赖进口，导航算法和传感器更是短板。再加上中国本土市场对这类装备的认知度较低，科研立项与商业投资都缺乏动力，这导致移动机器人在国内一度难有广泛落地场景。直到2000年前后，国内兴起了互联网与数码电子产业，加之国民经济总体向好，这才为“机器换人”的自动化趋势提供了更充裕的土壤。此时，市场上开始出现原始形态的激光导航AGV，主要用于仓储、工厂物流。但它们普遍依赖线路导轨或激光反射板，缺乏高自主性，更无法实现复杂地形或多模式运动。也就是在这个阶段，国家各级科研院所、高校实验室的机器人研究项目不断增多，大大小小的机器人团队相继成立，他们在人形机器人、四足机器人、轮式差动机器人等诸多方向上同时发力，而这股浓厚的学术氛围，为几年后的四轮足机器人发展奠定了学理与技术储备的基石。而真正点燃大规模创业之火的，正是智能控制与算法的迅速成熟，以及硬件成本逐年下降的双重利好，这让那些原本仅在实验室里转圈的机器人，开始有了产业化的可能。在21世纪第一个十年前后，全球范围内对移动机器人的需求愈加旺盛，尤其在智能物流、仓储配送、巡逻安保等方面，中国年轻的工程师们看准了“以市场换技术”的窗口期，只要能造出真正可商用且价格更合理的移动机器人，庞大的本土需求就会让他们迅速成长。在这个思潮之下，有那么几批先锋企业与团队开始了对四轮足机器人的探索，他们不再满足于简单的“两个驱动轮+两个随动轮”的AGV结构。而是更激进地采用四个动力轮都可进行差速驱动与多向转弯，乃至悬挂自适应的四轮独立结构，这无疑让机械设计、控制算法的复杂度激增，但如果搞定了，整车的机动性能和越障能力将大幅提升。正是在这样的国内外产业、技术迭代背景下，宇树科技、逐际动力、云深处科技、追觅科技等公司相继闯入视野，这几家后起之秀用坚定的步伐与疯狂的研发投入，将中国四轮足机器人的发展推向了一个高潮。二如果说机器人形态的多样化让人眼花缭乱，宇树科技则是以四足机器人闻名海外的明星企业之一，实际上，宇树科技在把目光转向四轮足机器人领域之前，早已默默做了许多可贵的尝试。2016年，王兴兴离开大疆，创立了宇树科技，公司在起步阶段专注于四足机器人的开发，逐步克服了资金不足、技术瓶颈、市场竞争等诸多困难后，王兴兴带着团队在2017年推出了首款商业化四足机器狗产品莱卡狗，这款产品填补了国内四足机器狗市场的空白，一上市就吸引了业内的很多关注。但在国内外足式机器人竞赛上屡屡斩获大奖后，团队逐渐认识到，多足或双足机器人虽然在机动能力上极具想象力，但成本偏高、应用场景受限依然是关键瓶颈。相比之下，四轮足式机器人结合了轮式和足式机器人两者的优势，成本更低、能耗更小、速度更快，在工业与商业落地场景上无疑更加广阔。然而，如何在保留“仿生控制”理念的同时，做出具备协同感知、实时避障乃至自主学习能力的四轮移动平台，成了摆在宇树科技面前的一道难题。四轮足机器人与普通四足机器人相比，尽管结合了轮式机器人高速高效的地面移动能力和四足机器人强大的灵活越障性能，但这种结合背后隐藏着一系列技术难点。在机械设计方面，四轮足机器人需要同时具备轮式和足式两种运动模式，在需要越障或稳定支撑时转换为足式步态，在需要高速移动时切换为轮式运动。这就需要设计能够切换模式的轮足切换机械结构，需要快速、高效地完成两种模式的切换，同时保持结构简单且轻量化。机器人还必须在刚性和柔性之间找到平衡点，既能满足轮式运动时的稳定性，又能适应足式步态对地形的灵活调整。加之多功能机构增加了系统重量，而额外的关节和轮驱动器需要占用更多空间，这对整体结构设计提出了更高的要求，设计需要在强度和重量之间实现巧妙的平衡。动力学控制是四轮足机器人的另一个技术难点，四轮足机器人需要处理轮式运动的连续动力学，和足式步态的离散动力学两种完全不同的动力学模型，两者在切换时动力学特性变化剧烈，对控制系统的实时性要求极高。当机器人同时使用轮子和足端协同运动时，动力学耦合问题会进一步加剧，接触力分布和关节力矩分配、重心调整以及稳定性控制都会变得非常复杂，动态变化极快，要求控制器具有高实时性。相较于普通四足机器人，四轮足机器人不仅需要规划足端轨迹，还要同时规划轮子的路径，在动态环境中，机器人必须实时调整其动力学模型并生成控制指令，运动规划和动力学求解的复杂性也随之显著增加，对控制算法的效率也提出了更高要求。而面对混合型地形，算法还需要能够动态判断轮式和足式模式的切换条件，以确保机器人在复杂环境中的适应性。传感器的集成与感知能力是另一个核心挑战。四轮足机器人需要依赖激光雷达、视觉传感器和IMU等多种传感器协同工作，在足式步态下，机器人需要通过力传感器精确感知接触力分布；在轮式运动中，则需监控轮胎的摩擦力和滑移情况。多传感器数据的实时融合不仅增加了硬件负担，也对数据处理算法的鲁棒性和实时性提出了更高要求。在智能化方面，四轮足机器人需要能够自主决策，以选择最优的运动模式并实时切换。这一过程不仅依赖于传感器感知的信息，还需要结合任务需求和能量消耗情况进行动态评估。同时，四轮足机器人还需要在全局范围内优化能耗，例如在平地上优先使用轮式运动，在越障时切换为足式运动，从而在性能与能耗之间找到最佳平衡。硬件与软件的协同设计是四轮足机器人研发中的又一关键难点。硬件需要支持复杂运动模式，包括模块化设计以便适应不同场景的需求，以及可快速更换的驱动器、足端传感器和轮组。高性能处理器是必不可少的，尤其是GPU和FPGA等并行计算单元，这是因为复杂的多模式规划和实时控制需要强大的计算能力，此外，机器人各模块之间的通信与同步必须达到毫秒级，以确保多模式运动的协调性和实时性。三面对这些难题，宇树科技在硬件设计上进行了大量优化。他们为机器人采用了低重心设计，合理分配各部件的重量，降低整体重心，增强稳定性，使其在移动时更不容易倾斜或翻倒。为了实现精准的动力控制，他们还为机器人每个轮子都配备了独立的无刷电机和减速器，这种电机不仅效率高，而且响应迅速，确保了机器人在不同地形下的平稳运行。传感器技术是实现动态平衡与稳定性控制的关键，B2-W集成了多种高精度传感器，包括激光雷达（LiDAR）、高清摄像头和惯性测量单元（IMU）。这些传感器能够实时监测机器人的姿态、运动状态和地面情况，比如说，陀螺仪和加速度计用来实时反馈机器人的姿态变化，压力传感器用来检测地面的高低起伏。控制系统根据这些数据，迅速调整轮子的转速和方向，确保机器人在复杂环境中依然保持平稳，这种实时反馈机制就能使得机器人能够及时应对各种动态变化，维持平衡。除了硬件和传感器，控制算法的优化也是不可或缺的一环，B2-W采用了最新的人工智能算法和机器学习技术。结合机器学习技术，这些算法提升了机器人的自适应能力，使机器人能够自主学习和适应不同的工作环境，提高了其自主决策能力。开发团队不断调整和优化算法，使机器人能够更精准地预测和应对各种动态变化，比如说，B2-W可以根据不同的地形特征，自动调整行走模式，从而在复杂多变的环境中，实时调整轮子的扭矩和角度，灵活应对地面的变化，从而顺利通过崎岖不平的路面。宇树科技还借鉴了人类和动物的平衡机制。例如，人在行走时会不断调整身体的重心，以保持平衡。类似地，机器人的控制系统也会不断调整各轮子的动力输出，确保整体的稳定。这种类人化的设计，使得四轮足机器人在面对复杂环境时，更加“聪明”和“灵活”。B2-W的模块化设计也是其技术路线中的一大亮点，用户可以根据具体需求，灵活更换或增加不同功能模块，如抓取装置、传感器模块等，从而大大扩展了机器人的应用场景。而且模块化设计不仅方便了机器人的维护和升级，还使其具备高度可定制性，要不为啥网友都在嚷嚷着要给B2-W加枪加炮嘛。四的确，在四足机器人领域，波士顿动力这样的大公司早就抢得了市场先机。比如，早在2005年，他们就推出了采用液压动力系统驱动的“大狗”，后来又接连推出了 LS3、Cheetah、Spot、Handle等四足机器人。▲波士顿动力Handle可以说，波士顿动力在动态平衡、复杂地形适应性和高端工业场景中占据技术优势，其机器人性能卓越更多服务于专业和高端市场，但主要问题就在于成本高昂，没法大规模商业化应用。反观宇树科技，这两年在机器人行业被人称为“价格屠夫”，从2017年第一款商业化机器狗到人形机器人G1，产品价格一直在打破行业底线，比如Go1的基础版价格甚至只有几千块钱。他们的逻辑很简单，产品要受到市场欢迎，首先价格得友好，把创新更多集中在成本优化、轻量化设计和应用场景扩展上，从而让机器人技术普及到更广泛的用户群体。在2024年12月的一次采访中，王兴兴甚至表示：“未来三五年，一个人形机器人的成本可能不会超过10台空调，甚至5台空调的成本就够了。”这个格局，波士顿动力恐怕是比不了了。而且，中国做四轮足的企业并不止宇树科技这一家，比如逐际动力这家成立于2022年的新锐通用机器人公司，专注于先进软硬件的研发制造，涵盖全尺寸人形机器人、四轮足机器人、双足机器人及相关解决方案。其2023年9月推出的W1四轮足机器人，也是一经亮相就引发行业围观，在智能制造、工业巡检、物流配送、特种作业、家庭服务等B2B和B2C领域颇受青睐。成立于2017年的云深处科技，专注于具身智能的研发与应用，拥有超过15年的腿足机器人研发经验，其产品早已在电力、消防、救援、建筑、安防等多个行业中实现商业化应用。2021年，云深处科技就发布了智能机器狗，并完成了全球首次四足机器人侧空翻动作。去年底发布的四轮足机器人山猫，对未来二三十公斤以下的移动平台来说，都相当有颠覆性。而这些顶尖的机器人生产企业背后，其实是一整条产业链，如全志科技研发的智能终端应用处理器芯片，如同给机器人植入了一颗超强大脑，让它能够快速处理海量信息，实现复杂的运动指令。专注于3D视觉传感器研发的奥比中光，是机器人的 “视觉大师”，其传感器为机器人赋予了精准感知环境的能力，无论是崎岖山路还是复杂室内场景都能精准识别。中大力德生产的高精度、高可靠性行星减速器等关键零部件，能够完美适配机器人各关节的复杂运动需求，让机器人在奔跑、跳跃时动作精准流畅，产品畅销国内外。江苏雷利打造的行星执行器，动力强劲，具备高功率密度、高效率特性，能轻松应对高负载任务。可以说，正是这些强大的中上游机器人企业，才让宇树科技、逐际动力、云深处科技这样的公司解锁出四轮足机器人的无限潜能。而透过他们的成长，我们也会发现，在历史的滚滚洪流中，科技革命不是凭空而起，而是无数人顽强拼搏、合作博弈的结果，这也让中国在大飞机、高铁、芯片再到如今的机器人领域，一次次从追赶者的角色走向领跑者。对于四轮足机器人这条新赛道，时间的年轮还远未停止转动，或许明天，又会有新的科技风口爆发，让更多形态的机器人成为家喻户晓的明星；也或许，中美博弈进一步升级，带来不可预测的挑战。但无论如何，我们相信在这片充满梦想的土地上，始终蕴藏着将想象变为现实的力量！本文来自微信公众号：军武次位面，作者：我是军武菌
