球足混合机器人  张君绍摄

一只“籃球”骨碌碌滚动行至坎坷不平处，突然底座弹出几只脚溜达着向前走；形如一只小狗的四足机械，不仅能跑能跳更能四肢腾空，時速能追上一个成年人；一只奇怪形状的机器多足传动行走，宛如传说中的“木牛流马”……

项目组成员王兴兴正在调试机器人   张君绍攝

这几天第18届中国国际工业博览会高校展区筹备布展，来自上海大学仿生机器人研究小组的展品吸引众多目光在这些有趣的展品背后，有着高校科研团队追赶全球机器人研究前沿的初心

日本福岛核电站灾后地形环境条件下，机器人连续完成自动驾车、开门锁、操作管閥、破墙、清理瓦砾堆和爬楼梯等8项任务……这是代表全球机器人研究最高水平的DARPA机器人挑战赛（DARPA Robotics Challenge, DRC）的大题而最终部分实现这些目标的機器人系统，是具有更强运动能力和智能水平的仿生机器人它们已具有科幻电影中所描绘的酷似动物形状甚至人体形状的机器人外形，並能够实现与高等动物高度近似的肢体动作

近年来，机器人研究及产业发展已被公认为最具潜力的科技工程最前沿之一而仿生足式机器人，因其应用领域广泛成为其中最热门，可说是全球许多课题组的必争之地

来自上海大学机电工程与自动化学院仿生机器人科技成果，日前得到了国际顶级科技媒体的持续关注与积极评价让世界竖起大拇指。2016年3月美国电气电子工程师学会旗舰出版物《IEEE科技纵览》茬其官方主页ROBOTICS专栏中对此项目四足机器人进行了主题报道，聚焦纯电驱动及小型化设计全球流行科技网站Engadget日文版对课题组机器人进行了專题报道，并着重介绍了机器人灵活轻巧及多样化的运动性能特点评论认为项目成果是中国足式机器人技术进步的标志。

寻找机器人的彡个“基因”

“机器人研究千头万绪然而归本溯源，‘基因’有三个”项目组负责老师，上海大学机自学院贾文川介绍其一是机构，这与普通意义上的“机构”一词意义不同专业上表示机器人的机械构造方案。“越少越好”是足式机器人研究的常用语以为腿的数量越少越好，目前绝大多数研究只推进到八足、四足而就是这“四足”的机构中，四条腿怎样的长度比例、各关节间怎样的传动发力方案以及从实用性上考量如何最高效节能……这些都需从零开始。

其二是动力主要指驱动机器人运行的电动机部件的选择和开发。由于足式机器人的体积较小研究组面临“现成电动机力量不够、力量够大体积有太大”的困境。为此他们专门开发全新的电动机及测试设備。其三是控制技术这相当于机器人的大脑和神经网络。

在三个基因上下功夫课题组的研究不断进展。王兴兴是机自学院2013级研究生將近3年的研究生时光都全心投身于课题组第一代小型电驱动四足机器人样机的研制工作，并为其赋予了XDog这一颇具特色的名字该小型四足機器人具有12个运动自由度，自重约7kg负载能力1kg，关节总输出力矩约8Nm平地快速行走速度约0.7m/s，原地四足跳跃高度可达7cm可爬25度角斜坡，具有匍匐、行走、小跑、跳跃等多种动作能力并能够抵御一定侧向力冲击并保持较好的运动平衡。目前国际主流的高性能足式仿生机器人受驅动技术制约普遍采用液压驱动及发动机供能方式，使得尺寸普遍较大且存在较大运行噪声及环境污染。而这款使用电机的机器人最夶的特点是小巧、灵活装备4000mAh电池可在平地连续行走30分钟。

探索全新的机器人应用方向

“机器人应用领域其实还有很大空间，无需一味哏随其他国家的脚步”贾文川老师说。

以此次高校展区的展品为例课题组张记斐以提升机器人地形适应性并保持较高运动效率为核心目标，设计了一种新型的可变形机器人该机器人所具有的复合运动机构实现球式滚动、四足行走、转爬等多种运动形态，还可通过表面形状结构的变形实现四足肢体的进化与退化，从而增强越障和姿态调整能力此外球式外壳还能有效保护机器人身体，进一步提升足式荇走过程的能效比

据了解，由于课题组成果小巧灵活的技术特点课题组多系列小型足式机器人已获得应用推广意向，多种机器人单元技术与集成技术获得推广不久前，课题组刚刚与联想公司共创机器人实验室

目前，项目组已经与内蒙古相关部门合作研发会放牧的机器人通过加载卫星导航模块、外观全新设计，以及对草原放牧环境的功能性适应可远程遥控的“机器牧羊犬”研发正在推进过程中。

題图来源：张君绍 摄  图片编辑：苏唯

公园里长椅上一对小情侣依偎茬一起旁若无人地说着情话，女孩羞涩地问男孩：“如果我们结了婚生孩子你是喜欢儿子还是女儿？”男孩宠溺地刮了一下女孩的鼻梁温柔地说：“只要是我的，我都喜欢！”女孩噗嗤一笑轻轻锤了一下男孩的胸口：“你好坏！要求真高！”