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机器人系列报告:机器狗,行业应用快速放量,国内外玩家持续增加(37页)

   日期:2026-05-01 06:21:38     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
机器人系列报告:机器狗,行业应用快速放量,国内外玩家持续增加(37页)

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1.四足机器人:环境适应能力突出,软硬件技术成熟 

四足机器人是一种运动能力极强的仿生机器人。四足机器人是一种仿生腿足式机器人,设计思路是模仿动物(如狗、猫、马等)四肢结构和行走方式,通过高度复杂的机械结构和精密的控制算法,同时配备多类型的传感器、驱动器、控制系统等,使其具备极强的环境适应能力,能够在多种复杂地形中稳定行走和执行任务。

四足机器人的结构较为简单,经过了数十年的发展迭代,目前技术路线已经走向收敛, 基本的软硬件技术走向成熟,上游供应链逐渐完善,成本已经降低至具备经济性的水平。 

总体来看,四足机器人技术主要包括结构设计、执行器、传感器和控制算法等方面。

1)结构设计:四足机器人的结构设计主要包括腿部关节、身体结构和足部。1)腿部:腿部通常有 3 自由度,包括髋关节、膝关节和踝关节。电机一般布置在髋关节处,从而降低腿部惯量,有利于实现机器人的步态规划、稳定性控制及腿部的快速响应。2)身体:身体结构需要具备轻量化和高强度的特点,确保在负载情况下能保持良好的运动性能;同时需要考虑机器人的动力学平衡,以降低能耗;3)足部:足部需要有抓地力和适应性,对材料、形状、刚度进行设计。

2)执行器:执行器是实现四足机器人动作和运动的关键部件,需要具备灵活性、承载力和耐久性。具体的技术要求包括:1)高动态响应能力:响应速度快,以实现精确的运动;2)高扭矩密度和高带宽,更能够实现运动和动作,提高效率,灵活调整;3)轻量化材料设计;4)一定的峰值扭矩和持续扭矩;5)耐用性,能够长时间循环使用而不出现性能下降;6)温度控制等。

四足机器人的核心部件为执行器,执行器主要由驱动器、无框电机、行星减速器等部 件构成。参考论文《A Low Cost Modular Actuator for Dynamic Robots》中 MIT 猎豹四足机器人 QDD 的组成结构,半直驱驱动器的组成部分包括:控制器(包括直流电源、CAN总线等)、无框力矩电机(转子、定子)、行星减速器(包括太阳轮、行星架、行星轮、行星滚针轴承、输出引脚)、轴承和前后盖等。

3)控制算法:控制算法是四足机器人智能化的关键。四足机器人的算法主要包括运动控制算法、视觉算法和交互算法。通过视觉算法,四足机器狗可以实现自主导航、动态避障、目标跟踪等功能;运动控制算法可以确保机器狗在运动过程中的稳定性和精度;交互算法使得四足机器狗能够听懂人类指令,完成指定任务。

4)传感器:传感器是四足机器狗感知环境的窗口,包括视觉传感器、力矩传感器、激光雷达、惯性传感器等,辅助机器人实现自主导航、动态避障、目标跟踪等功能。针对不同场景和功能的四足机器人,不同传感器可以搭配融合使用,从而达到预期的效果。

算法层面的突破、人工智能的赋能、硬件的成熟和成本的逐渐下降,使得四足机器人 的下游应用持续拓展。智联汽车、工业机器人的长期发展,以及近期人形机器人产业端的大力投入,带动了四足机器人上游零部件(电机、减速器、激光雷达、深度相机、传感器、芯片、IMU、电池等)、中游本体制造和具身智能大模型,模拟仿真等软件技术的突破。在这一过程中,偏向行业应用的四足机器人取得了长足发展。除了制造业,能源、电力、石化、特殊行业等领域将广泛出现机器人的应用。

2. 行业应用机器人迎来放量拐点 

2.1 应用场景明确,四足优势显著 

四足机器人相比轮式和履带式机器人,具有优异的越障能力,可以轻松穿越楼梯、碎 石、狭窄空间等复杂地形,因此在多个领域展现出广泛的应用潜力。四足机器人逐渐应用于工业领域,如海上变电站、钻井平台、建筑工地、智慧工厂、应急消防等各种场景,其商业化进程不断加速。

1)在军事和国防领域,可以执行侦察监视、探测排爆和物资运输任务,提高作战效率和安全性,例如,机器人可以用于测试和评估,执行侦察监视任务,以及在潜在的危险环境中进行探测排爆。

2)在搜索和救援行动中,四足机器人能够快速响应,穿越复杂地形,在灾害现场搜索幸存者或在野外进行救援,中国的“赤兔”四足机器人在地震和其他灾害响应中,用于进入废墟和狭窄空间,帮助救援人员评估结构稳定性和寻找幸存者。内蒙古模拟天然气管道泄露爆炸,使用机器狗应用到侦测、抛投、灭火等领域,探索无人化作战模式,提升队伍救援无人化、科技化水平。

3)工业场景中,四足机器人旨在执行重复性工作、搬运重物和检查设备安全等职责。它们能够灵活地在工厂内部移动,到达轮式机器人难以到达的区域,从而提升生产效率和安全水平。它们可以巡检石油天然气管道和电力设施,减少人力投入,法国的 Robosoft的 Cestus 机器人,用于核电站的常规检查,包括管道和容器的内部检查,减少辐射暴露风险。在荆州市荆州区 220kV 纪南变电站,保障设备安全健康运行。机器狗替代了人工巡视,减轻了人工巡视的劳动强度,也提高了巡检质效。

4)在物流和配送领域,四足机器人能够搬运货物或进行快递服务,提高运输效率。农业中,它们可以用于农田巡逻、监测作物生长情况和喷药施肥等作业,提高农业生产效率和质量,降低劳动成本。

5)家庭和个人使用方面,四足机器人则能够作为家庭助手或陪伴机器人,提供互动和陪伴。随着技术的不断进步,四足机器人的应用场景将更加多样化,为人类社会带来更多便利。

2.2 国防军事:智能化和无人化为大趋势 

军用机器人是一种替代或协助人类执行火力进攻、指挥控制、目标探测、环境侦察和 后勤保障等军事任务的自主式、半自主式或遥控式的电子机械装置。军用机器人通常由行驶平台系统、定位导航系统、综合控制系统、任务载荷系统、人机交互系统等组成。机器人狭义定义是指模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机器,在军用领域大多指代地面机器人或无人车等;从广义上来看包括军用地面机器人、无人机、水下机器人、空间机器人等。

军用机器人应用场景多元广泛。军事机器人以完成预定的战术或战略任务为目标,能够自主或人机协同条件下完成战场侦察、监视、目标捕获与指示、通信中继、扫雷、输送物资、直接攻击敌方目标、战场救护等多种战术任务。20 世纪 60 年代以来,军用机器人日益受到各国军界的重视,其具备巨大的军事潜力,较高的作战效能,有望成为未来信息化战场的基本智能单元。

近年来,中国军用四足机器人在实战化展示和联合演训中加速亮相,作战形态正由单 平台向体系化、集群化方向演进。2024 年中旬,在柬埔寨训练基地,中柬共同开展了联演适应性训练。参与其中的主要是两款四足机器人:较大型的 B1 型四足机器人背负一支95-1 式自动步枪,具备察打一体能力,发现敌方目标即可实施射击;较小型的 Go2 型四足机器人装备有更先进的 4D 超广角感知系统,主要负责抵近侦察。2024 年 11 月 12 日,第十五届中国国际航空航天博览会在珠海开幕,中国兵器装备集团自动化研究所有限公司自主研制的四足“机器狼”首次进行动态展示,由单体作战升级到群体作战,“机器狼群”由综合指挥车、侦察探测机器狼、精确打击机器狼、伴随保障机器狼等组成,任务场景更加灵活多样。

从实战化展示到顶层政策引导,国家已在实践部署与战略规划两个层面明确支持军用 四足机器人发展,其作为无人智能作战力量的重要组成正加速融入新质战斗力体系。2025年 9 月,九三阅兵在北京隆重举行。在陆上无人作战方队最后一排,每辆班组支援无人车身后都配有两个被称为“机器狼”的仿生四足机器人与一架多旋翼无人机。“机器狼”是由四足机器狗加装上武器或侦察设备进化而成,相较于“机器狗”“机器狼”在侦察能力、打击能力、保障处置等各方面都有提升。同年,党的二十届四中全会通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》,《建议》明确指出要加快先进战斗力建设,当务之急是统筹网络信息体系建设运用,加快无人智能作战力量及反制能力建设,在新质战斗力增长极上务求实现实质突破。要加快先进武器装备发展,实施国防发展重大工程,加紧国防科技创新和先进技术转化,研制建造更多制强胜强的“杀手锏”武器装备。

2.3 工业巡检:已切入实际作业场景,放量进程逐步展开 

电力、化工等高危行业在巡检作业中事故频发,人员伤亡风险突出。电力巡检、冶金与化工生产及流通等这些领域都是我们通常认为的高风险行业,2022 年,全国电力部门发生事故 35 起,死亡人数 89 人,其中超过 70%因为工作人员疏忽导致意外触电身亡。另有 7%的巡检人员因为高空作业意外跌落身亡。而在化学危险品生产与运输方面,全国共发生事故 103 起,死亡事故超过 234 人。巡检人员在巡检过程中也可能发生安全事故。 例如,2024 年 1 月 31 日,宁夏宝丰能源集团股份有限公司精细化工厂发生爆燃事故,致2 名巡检人员受轻伤。

 
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