从技术（shù）角度来说（shuō），四足（quadruped）这个词意味着「四只脚（jiǎo）」。机器人学者倾向于将（jiāng）该术语应用于任（rèn）何使（shǐ）用四肢行走的事物，以区别于双足（zú）机器人（rén）（后者靠两肢行走）。但是，在（zài）机（jī）器人（rén）学和生物学（xué）领域都有（yǒu）一个（gè）巨大（dà）的、模（mó）糊的交（jiāo）叉点，你会发现动物（wù）在需要操（cāo）纵某些东（dōng）西时，可以从四足过渡到两足。

       如果（guǒ）把四足机器人简单地看成是（shì）有四个肢体（limb）的机器人，而不是有四只脚（jiǎo）（foot）的机器人，它们开始显得更「多才多艺」，但这种过渡可能是一个棘手的问（wèn）题。在近日于（yú）日本京都举行的智（zhì）能机器人和系统国际会议（yì） IROS 2022 上，来自马萨诸塞（sāi）州伍斯特理（lǐ）工学（xué）院（WPI）和上海科技大学的研（yán）究人员展示了一种可推广的方（fāng）法，即现成的四（sì）足机器人可以变成两足机（jī）器人（rén），只需要通过一些巧妙的软件和微小的机械（xiè）改造。

       此前（qián）也出（chū）现过可以（yǐ）从四足（zú）过渡到两足的机（jī）器人，但它（tā）们的设计总是（shì）非（fēi）常刻意，而且在重量、复杂性和成本方（fāng）面付（fù）出了（le）代价。而（ér）这项最新研究的独特（tè）之处在于，它的目标（biāo）是适用于任何（hé）四足机器（qì）人——通（tōng）过一些非（fēi）常小的硬件（jiàn），你（nǐ）的四足机器人就可以变（biàn）成两足机器（qì）人。

       这种双足化部件的机械部分是一个（gè） 3D 打印的支撑杆，被安装在（zài）四足（zú）动物每（měi）条后腿（tuǐ）的胫骨上，以提供额外的支持（chí），使机器人（rén）能够站（zhàn）立和稳（wěn）健（jiàn）地行走（zǒu）。如果没有胫（jìng）骨附（fù）件，机器人就不会（huì）有静（jìng）态（tài）稳定性（xìng）。这在机器人站（zhàn）立时尤（yóu）其有用，因为它的质心在这个过程（chéng）中得到（dào）了充分（fèn）的支撑。视频显示（shì），这种方（fāng）法可以让一种 看（kàn）起来像 Mini Cheetah 的机器人站起来直立行走，但其实，只要满足一些基本要求，其他机器人也能用同（tóng）样的方法（fǎ）。

       机（jī）器人直（zhí）立（lì）之后的行走策略首（shǒu）先是（shì）在一个模（mó）拟环境中训练的，然后又迁移到了实体的机器（qì）人（rén）身上（shàng）。这并非（fēi）易事，因（yīn）为（wéi）控制器试图让机器（qì）人既能行走又不会摔倒，目前表现最好的（de）策略能够让（ràng）机器人行走数米——一个看起（qǐ）来（lái）不足为奇的成绩（jì）。

       但重（chóng）要（yào）的是，这个（gè）机器（qì）人在设计之初并没有考虑双足行（háng）走，所以从某种意义（yì）上（shàng）说，软件正在努力让硬件以一种它不应该而且肯定（dìng）没有优化过的方式工作（zuò）。也许，如果这种能力能够扩展开来，四足机器人的设计者可能会（huì）受到激励，给他（tā）们（men）的机器人增（zēng）加一点（diǎn）灵活性，使其更具有适应（yīng）性。

       关于（yú）更多的研究信息，IEEE Spectrum 对伍斯（sī）特理工学院教授 Andre Rosendo 进行了（le）采访。

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

       Andre Rosendo：正（zhèng）如在自然界中看到的那样，四（sì）足（zú）运动能够实现更高（gāo）的速度，机器人在用四条腿运动（dòng）时明显更快。同样地（dì），动物从四条腿过渡到两条腿的过程中（zhōng）所（suǒ）看到的与可操纵性有关的好处（例（lì）如，南方古猿用手（shǒu）把食物送（sòng）到嘴里），对机（jī）器人来说也是存在的。我们目前正在为前肢开发一个「可变末（mò）端作用（yòng）器」，以使这种四足机器人在站立、处理和（hé）操作物体时（shí）成为一（yī）个「双臂操作器」。

       IEEE Spectrum：你们为什么决定采（cǎi）用这种（zhǒng）特殊的系统来实现双足的转换（huàn）？

       Andre Rosendo：我们（men）注意到，用固定（dìng）的结构来（lái）调整四足（zú）机（jī）器人的后腿是相当容易的，而且性能下（xià）降的（de）幅度非（fēi）常小（xiǎo）。虽（suī）然没有主动式结构那（nà）么美（měi）观（guān），但现在材料的进步让我们能够（gòu）使用（yòng）从（cóng）腿部伸出（chū）的（de）小型碳纤维部件来模仿脚（jiǎo）带来的（de）相同的（de）被（bèi）动稳定性（在（zài）腿部运（yùn）动中被称为稳定多（duō）边（biān）形）。另（lìng）一方面，主动伸缩系统会在腿上增加一个（gè）微小的马达（dá），增加腿在运动过程中的惯性矩，对性能产（chǎn）生负面影响（xiǎng）。

       IEEE Spectrum：这个系统的（de）行走性能（néng）有什么限制（zhì）？

       Andre Rosendo：我们在（zài）模拟环（huán）境中对机器人进行了训（xùn）练，行走的步（bù）态在被迁移到现实世界后是（shì）稳（wěn）定的，尽管很（hěn）缓慢。双足（zú）机（jī）器人的腿部通常有（yǒu）更多的自由度，以允许更多动态（tài）的和适应性的（de）运动（dòng），但在我们的案例中（zhōng），我们专注于（yú）多模式方面，以获得两（liǎng）个（gè）层面的好处：四足机器（qì）人（rén）的（de）稳定性（xìng）和速度以及双足机器（qì）人的灵活操作（zuò）能力。

       IEEE Spectrum：你们下一步的工作是什么？

       Andre Rosendo：我们下一步将开发（fā）这个机（jī）器人的可操作性（xìng）。更具体地说，我（wǒ）们一直在问自己一个问题——「现在我们可以站起来了，那么还可以做什么其他（tā）机器人做不到的事（shì）情？」对此（cǐ），我们已（yǐ）经有了一些初步的（de）结果，那就是爬到比机器人本身重（chóng）心（xīn）高的（de）地方。在对前（qián）肢进行（háng）机械改（gǎi）造后（hòu），我们将更（gèng）好（hǎo）地评（píng）估可能需要双手同时操（cāo）作的复杂操作，这在目（mù）前的移动机器（qì）人中是罕见的。