从技术角度来说（shuō），四足（quadruped）这（zhè）个词意味着「四（sì）只（zhī）脚（jiǎo）」。机器人学（xué）者倾向于将该术语（yǔ）应（yīng）用（yòng）于任何使用四肢行走的事（shì）物，以区别于双足机（jī）器人（后（hòu）者靠两肢行走）。但是（shì），在机器人学（xué）和生（shēng）物学领域（yù）都有一个（gè）巨大的、模糊的交叉点（diǎn），你会发现动物在需（xū）要操纵某（mǒu）些（xiē）东西时，可以从四足过渡到两足。

       如果把四足机（jī）器人简单地（dì）看成是（shì）有四（sì）个肢体（tǐ）（limb）的机器人，而不是有四只脚（foot）的机器人（rén），它们开始显得更「多才多艺」，但（dàn）这种（zhǒng）过渡可能是一个棘（jí）手的问题。在近日于（yú）日（rì）本京都举行的智能机器人（rén）和系统国际会议 IROS 2022 上，来自马萨诸塞州伍斯特理工学院（WPI）和上（shàng）海科技大（dà）学的研究人（rén）员展示（shì）了一种可推广的方法，即现成的四足机器人可以变（biàn）成（chéng）两（liǎng）足机器人，只（zhī）需要通过一些巧妙的软件和微小的（de）机械改造（zào）。

       此前也出现过可以从四足过（guò）渡（dù）到两足（zú）的机（jī）器人，但它们的设（shè）计总是（shì）非常刻意，而（ér）且在重量（liàng）、复杂性和成本方面付出了代（dài）价（jià）。而这项最新研究的独（dú）特之处（chù）在于，它的目标是（shì）适用（yòng）于（yú）任何四足机器（qì）人——通过一些非常小的硬（yìng）件，你的四（sì）足机（jī）器人（rén）就可以（yǐ）变成两足机器人。

       这种双足化（huà）部件的机械部分是一个 3D 打印的支撑杆，被安装在四（sì）足动物每条后腿的（de）胫（jìng）骨上，以（yǐ）提供额外的（de）支持，使（shǐ）机器人能够站立和稳健地行走。如果没有胫骨（gǔ）附件，机器人就不会有静态稳定性。这在机器（qì）人（rén）站立（lì）时尤其有用，因为它（tā）的质心在这个过（guò）程（chéng）中得到了充分的（de）支撑。视频显示，这种方法可以让一（yī）种 看起来像 Mini Cheetah 的（de）机器人站起来直立行走，但其实（shí），只要满足（zú）一些基本要（yào）求，其他机器人也能用同（tóng）样（yàng）的方法。

       机器人直立之后的（de）行走策略首（shǒu）先是在（zài）一个模拟环境中（zhōng）训练的（de），然后又迁移到了实体（tǐ）的机器人身上。这并非易事，因为控制器试图让机（jī）器人既能（néng）行走又不会摔倒，目前表（biǎo）现最好的策（cè）略能够让机（jī）器人行走数米——一个看起（qǐ）来不足为奇的成绩。

       但重要（yào）的是，这个机器人（rén）在设计之初并没有考虑双足行走，所以（yǐ）从某种意（yì）义上说，软（ruǎn）件正在努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。也许，如（rú）果这（zhè）种（zhǒng）能力能够扩（kuò）展开来，四足机（jī）器人的设计者可能（néng）会受到激励，给他（tā）们的机器人增（zēng）加（jiā）一点（diǎn）灵活性，使其更具有适应（yīng）性。

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

       IEEE Spectrum：从根本上说，四条腿（ four-legged）的机器人和四条腿（four-limbed）的机器人有（yǒu）区别（bié）吗？

       Andre Rosendo：正如（rú）在自然界中看到的（de）那样，四（sì）足（zú）运动能够实现（xiàn）更高的速度（dù），机器人在用（yòng）四条腿运（yùn）动时明显（xiǎn）更（gèng）快。同样地，动物从四条（tiáo）腿（tuǐ）过渡到两条腿的过程中所看到的与可操纵性（xìng）有关的（de）好（hǎo）处（例如，南方古猿（yuán）用手把食物送到嘴（zuǐ）里），对机器人来说也是存（cún）在的。我（wǒ）们（men）目前（qián）正在（zài）为前肢开发一个（gè）「可（kě）变（biàn）末端作用（yòng）器」，以使这种四足机器人在站（zhàn）立、处理（lǐ）和操作物体时（shí）成为（wéi）一个「双臂（bì）操作器」。

       IEEE Spectrum：你们为什么决定采用这种特殊的（de）系（xì）统来（lái）实现双足的转换？

       Andre Rosendo：我（wǒ）们注意到，用固定的结构来调整四足机器人的后腿（tuǐ）是相当容易的，而且（qiě）性（xìng）能下降的幅度非常小（xiǎo）。虽然没有主动式（shì）结构那么美观，但现在（zài）材料的进步让我们能够使用（yòng）从腿部伸出的小型碳纤维部件（jiàn）来（lái）模仿脚带（dài）来的（de）相（xiàng）同的被动稳定（dìng）性（在腿部运动中被（bèi）称为稳定多边形（xíng））。另一方（fāng）面，主动伸（shēn）缩（suō）系统会在腿上（shàng）增（zēng）加一个微小的马达，增加腿在运动过程中（zhōng）的惯性（xìng）矩，对性（xìng）能产生（shēng）负（fù）面影响。

       IEEE Spectrum：这个系统（tǒng）的行走性能有什么限制？

       Andre Rosendo：我（wǒ）们在（zài）模拟环境中对机器人进行了训练（liàn），行走的（de）步态在被迁移到现实世界后是稳定（dìng）的，尽管很缓慢。双足机器人的腿部通常有（yǒu）更多的自由度，以允许更多动（dòng）态（tài）的和适应性的运（yùn）动，但（dàn）在我们（men）的案例中，我（wǒ）们专注于多（duō）模式方面（miàn），以获得两个（gè）层面的好处：四足机器人的稳定性（xìng）和速度以及双足（zú）机（jī）器（qì）人（rén）的灵（líng）活操作能力。

       IEEE Spectrum：你们下一步的（de）工作是（shì）什（shí）么？

       Andre Rosendo：我们下一步将开发这个机器人的可操作性（xìng）。更具体地（dì）说，我们（men）一直在问自己一个问题——「现在我们（men）可以站起来了（le），那么还（hái）可以做什么（me）其他机（jī）器人做（zuò）不到的事情（qíng）？」对（duì）此（cǐ），我们已经（jīng）有了一（yī）些初步（bù）的结果，那就是爬到（dào）比机器人本身（shēn）重心高的地方。在对前肢进行机（jī）械改造（zào）后，我们将更好地评估可能需要双手同（tóng）时操作的复杂操作，这在（zài）目前的（de）移动（dòng）机器人（rén）中是罕见的。