从传统的控制方法角度去考虑还有几个科学问题，一个足地交互，我们如何来适应不同的路面，甚至在松软情况下、泥泞情况下、滑动情况下、不平整情况下在落脚的那一刻极短时间内，如何保证这个问题的快速识别。对于一个复杂的机器人系统，有16个自由度、20个自由度，如何在很短的一个步态周期周期里对这么多自由度的控制对象进行快速自适应的控制。

　　除此之外，还有一些稳定性判断等等都是很传统的控制问题。现在我们用传统的方式来解决，比如用PID、自适应控制等基于模型的方法来研究控制，实现高动态、高性能、高复杂性。以上是四足机器人的研究背景和研究内容。

　　四足仿生机器人国际研究成果

　　从世界上来看，四足机器人的研究首先是美国引领了这个过程。首先Raibert在卡内梅隆大学做了一条腿，后来跑到俄亥俄州立大学做了一个四足机器人KOLT[L1]，后来他到MIT后继续进行腿足式机器人的研究工作，后来在DARPA的支持下2004年起从事波士顿动力的第一代Big Dog研发工作，波士顿动力的视频放到Youtube之后，在世界上引起轰动，引起四足机器人或者腿足式机器人又一次研究的热潮。当然Big Dog在2004年之后陆续对四足机器人的研究进行了非常深入的挖掘。比如他们研制出了LS3这种重负载的机器人，研制了Cheetah能快速奔跑。但是由于液压系统噪声过大，从液压的动力走向电动的波士顿动力Spot机器人，前不久SpotMini机器人风靡微信圈，不断被踹倒又起来做花式舞步，非常不错。

　　除了美国之外，日本对于四足机器人的研究也是比较早的，除了索尼的AIBO，属于最早利用动物行为仿生来做高等级儿童玩具的企业，几千元甚至过万人民币。还有特种领域东芝做出来福岛探索者，还有TekkenIV，还有对盲人导航的NSK机器人。

　　日本机器人的特点是大部分用电驱动，除此之外还有韩国和欧洲的研究成果，比如西班牙电驱动机器人有点像螃蟹，还有韩国做的液压（四足）机器人的工作。最近网上非常火的苏黎士联邦理工（ETH）做的机器人，突破了纯粹的仿生，四条腿可以360度旋转，除了正常的攀爬，遇到非常大的坡或者极端环境的时候可以绕一圈360度旋转。ETH机器人是在意大利技术研究院（HyQ机器人）的基础上做的，他们买了一台机器人HyQ，在四足领域也是非常有名的平台。

　　接下来我们重点看一下这两个非常有名的平台，一个是波士顿动力的成果，最早MIT的四足机器人，Trot步态，Pace步态，Bound步态像虎豹跑跳。

　　波士顿动力之后在04年第一代的波士顿动力Big Dog研发完成，06年播出视频，它可以上25度坡，下35度坡。25度坡现在国内机器人都能实现，但35度坡难度确实比较大。08年实现了领航员模式，到了2010年实现了自主导航，用可摇动的激光雷达（Lydar）平台实现环境的感知自主导航。2010年LS3问世，可以驮150公斤，是重载机器人。从四足角度来讲更实用，Big Dog只是一个尝试。2013年BigDog加了一个机械臂，静态环境下机械臂能抓取砖头水泥块，通过四足维持整个系统的平衡，水泥块甩出去的一刹那保持动态的稳定性和平衡是非常不容易的。这是波士顿动力的发展（历程）。

　　Cheetah在训练杆的帮助下在室内跑到40几公里，26迈的时速。这是人类腿足式的平台第一次突破20迈/小时，但只能在实验室里面跑。到了WildCat的时候，实现了室外动力源的集成以及快跑，超过人类跑百米的世界冠军的速度。最新的研究成果就是刚才说的Spotmini，小，可以在室内安静跑，离服务机器人又近了一步。

　　LS3和它的参数，Wild Cat的参数。（图示）