从技（jì）术角度来说（shuō），四足（quadruped）这个词意味着「四（sì）只脚（jiǎo）」。机器（qì）人学者倾（qīng）向于将该术语应用于任何使（shǐ）用（yòng）四肢行走的事物，以区别于双足机器人（后（hòu）者靠两（liǎng）肢行走）。但是，在机（jī）器人学（xué）和生物学领域都有一个（gè）巨大的、模糊（hú）的交（jiāo）叉（chā）点，你会（huì）发（fā）现动物在需要（yào）操纵（zòng）某些东西时，可以（yǐ）从四足过渡（dù）到两足。

       如果把四足机（jī）器人简单地看成是有四个肢体（limb）的机器人（rén），而不是有四只脚（jiǎo）（foot）的（de）机（jī）器人，它们开始（shǐ）显得更「多才多艺」，但这种过渡（dù）可能是一个棘（jí）手的（de）问题。在近日于日本京都举行的智能机器人和系统国际（jì）会议 IROS 2022 上，来自（zì）马萨诸塞州伍斯特（tè）理工学院（WPI）和上海科技（jì）大学的（de）研究人员展示了一种可推广的方（fāng）法，即现（xiàn）成的四足机器人可以变成两足（zú）机器（qì）人，只需要通过一些（xiē）巧（qiǎo）妙（miào）的软件（jiàn）和（hé）微小（xiǎo）的机（jī）械改造。

       此前也（yě）出现（xiàn）过可以从四足（zú）过渡到两足（zú）的机器（qì）人，但它们的设计总是非常刻意（yì），而（ér）且在重量、复杂性和成本方面付（fù）出了代价（jià）。而这项最新研究的独特之处（chù）在于，它（tā）的目标是适用于任何四足机器（qì）人——通过一些（xiē）非常小的硬件，你的（de）四足机器人就可（kě）以变成两足机器（qì）人。

       这种双（shuāng）足化部（bù）件的机械（xiè）部分（fèn）是一个 3D 打印的（de）支撑杆，被安装在四足动物每（měi）条后腿（tuǐ）的胫骨上（shàng），以提供额外的支持，使（shǐ）机器人能够（gòu）站立和稳健地行走（zǒu）。如果没有胫骨附件，机器人（rén）就不会有静态（tài）稳定性。这在机器人站立时（shí）尤其有（yǒu）用，因为它的（de）质（zhì）心在这（zhè）个过程中（zhōng）得到（dào）了充分（fèn）的支撑。视频显示，这种（zhǒng）方法可以让一种 看起（qǐ）来像 Mini Cheetah 的机器人站起来直立行走，但其（qí）实，只（zhī）要（yào）满足一些基本要求（qiú），其他机器人也能用同（tóng）样的方（fāng）法。

       机（jī）器（qì）人直立之后的行走策略首先是（shì）在一（yī）个模拟环境中训练的，然后又迁（qiān）移到了实体的（de）机器人身上。这并（bìng）非（fēi）易事，因为控制器试（shì）图让（ràng）机（jī）器（qì）人（rén）既能行走又不会摔（shuāi）倒，目（mù）前表现最好（hǎo）的策略能够让机器人行走数（shù）米——一个看起（qǐ）来不（bú）足为奇的成绩。

       但重要的是，这（zhè）个机（jī）器人在设计之（zhī）初并没有考虑双足行（háng）走，所以从某种意义上（shàng）说，软（ruǎn）件正在努（nǔ）力让硬件以一种它不应该而且肯定没有优化过的方式工作（zuò）。也许，如果这种（zhǒng）能力能（néng）够扩（kuò）展开（kāi）来，四足机（jī）器人（rén）的（de）设计者可能会（huì）受到（dào）激励，给他们的（de）机器人增加一（yī）点灵（líng）活性，使（shǐ）其更具有适（shì）应性。

       关于更多的研究信息（xī），IEEE Spectrum 对伍斯特理工学院教授 Andre Rosendo 进行了采访。

       IEEE Spectrum：从根本（běn）上说，四条腿（ four-legged）的机器人和四条腿（four-limbed）的机器人（rén）有区别吗？

       Andre Rosendo：正如在自然界（jiè）中看（kàn）到的那样（yàng），四足运动能够实现更高（gāo）的速度，机器人在用四条（tiáo）腿运动时（shí）明显更快。同样地（dì），动物从四条腿过渡到（dào）两条腿（tuǐ）的过程（chéng）中所看（kàn）到的与可操（cāo）纵性有关的（de）好处（chù）（例如，南方古猿用手把食物送到嘴里），对机器人来说也是存在的（de）。我们目前正在为前肢开发一个「可变末（mò）端作（zuò）用器」，以使这种（zhǒng）四足机（jī）器人在（zài）站（zhàn）立、处理和操作物体时成（chéng）为一个「双臂（bì）操作器」。

       IEEE Spectrum：你们（men）为什么决定采（cǎi）用这种特殊的（de）系统来实（shí）现双足的转换？

       Andre Rosendo：我们注意到，用固定的结构来调（diào）整四足机器人的（de）后腿是相（xiàng）当容易的，而且性能下降的（de）幅度非常小。虽然没有主动（dòng）式结构那么（me）美（měi）观，但现在材料的进步（bù）让我们能够使用从（cóng）腿部伸（shēn）出的小型碳纤维部件来模仿（fǎng）脚带来（lái）的相同的被动稳定性（xìng）（在腿部运动（dòng）中被称为稳定多边（biān）形）。另一（yī）方面，主动伸缩系统会在（zài）腿上增加一（yī）个微（wēi）小的马（mǎ）达，增加腿在运动（dòng）过程中的惯性矩（jǔ），对性（xìng）能（néng）产生负面影响（xiǎng）。

       IEEE Spectrum：这（zhè）个系统的行走性能有什么（me）限制？

       Andre Rosendo：我们（men）在模拟环境中（zhōng）对机器人进（jìn）行了训（xùn）练，行走的（de）步态在被迁（qiān）移到（dào）现实世界（jiè）后是稳（wěn）定的，尽管很缓（huǎn）慢。双足（zú）机器（qì）人（rén）的腿部通常有更多的自由度，以允许更多（duō）动态的和适应性的运动，但在我们的案例中，我们专注于多模式方（fāng）面，以获（huò）得两（liǎng）个层面（miàn）的（de）好处：四足机器人（rén）的稳定性和速（sù）度以及双足机（jī）器人的灵（líng）活操作能（néng）力。

       IEEE Spectrum：你们下一步的工作是什（shí）么？

       Andre Rosendo：我们下一步（bù）将开发这个（gè）机器人（rén）的可操作性。更具（jù）体地说，我们一直（zhí）在问自己一个问题——「现在我们可以站起来了，那么还可以做什么其他机器人做（zuò）不到的事情？」对此，我们已经有了一些（xiē）初步的（de）结（jié）果，那就是爬到比机器人（rén）本身重心高的地方。在对前肢（zhī）进行机械改造后，我们将更好地评估可能需（xū）要双（shuāng）手同时操（cāo）作的复杂操作，这在目前的移动机器人中（zhōng）是（shì）罕见的。