问题:应急救援、电力巡检、地下空间运维等任务中,作业环境常常存在“人难到、看不清、走不稳、通信差、温差大”等特点。地震废墟泥泞松散、地下管道幽暗封闭,长走廊、多楼层场景重复且距离远;高原地区还叠加缺氧低温与强风雪干扰。传统轮式或履带式装备在越障、狭窄通行和多地形连续行走上受限,人员进入则面临更高的安全风险与成本。如何复杂场景中实现稳定机动、可靠感知与持续作业,成为智能装备落地应用的关键瓶颈。 原因:一上,复杂地形对机器人“腿脚”提出更高要求,需要碎石、泥地、台阶、斜坡等非结构化地面保持动态平衡并自适应步态;另一上,低照度、粉尘潮湿、空间狭窄及信号遮挡,使“看得见、看得懂、走得通”的难度明显上升,要求感知、定位、建图与路径规划弱特征环境下依然具备鲁棒性。同时,面向工程化应用,设备还必须具备抗尘、抗潮、耐寒等整机可靠性与可维护性,才能支撑长时间、重复性任务。上述因素决定了四足机器人不仅要“能动”,更要“能用、好用、耐用”。 影响:本次获奖项目围绕“复杂场景四足机器人关键技术及产业化”开展协同攻关,形成从核心算法、关键部件到整机工程化与应用验证的系统性突破。据介绍,项目团队在运动控制与地形自适应上提升了四足机器人的稳定通行与越障能力,使其能够碎砖瓦砾、泥泞湿滑等地面条件下调整步态、保持行走稳定;在环境感知与自主决策上增强对周边环境的识别与理解能力,使其低能见度、弱信号等情况下仍可完成感知、规划与避障;在整机可靠性上,通过结构与防护设计提升对灰尘、潮湿、低温等恶劣条件的适应能力,支撑长时间稳定运行。项目截至2024年底累计获得82项发明专利、发表39篇高水平论文,并牵头制定1项国家标准和2项团体标准,体现出技术创新与产业规范同步推进。涉及的成果已企业四足机器人产品中落地应用,形成数十亿元直接经济效益,并为应急、能源等行业的智能化作业提供了新的装备选择。 对策:推动复杂场景机器人从“展示能力”走向“形成生产力”,关键在于建立以需求牵引、协同攻关为路径、以标准与场景为支撑推进机制。其一,面向应急救援、电力巡检、地下空间治理等刚需场景,建立任务指标体系和评价方法,推动技术研发与一线工况深度结合,避免“实验室可行、现场难用”。其二,强化产学研用协同,发挥高校院所在基础研究与算法创新上的优势,联动企业工程化、成本控制与供应链整合上的能力,形成可持续迭代的产品体系。其三,加快标准化与规模化应用,以国家标准、团体标准为抓手,提升产品一致性与互操作性,促进跨行业推广。其四,完善创新生态与服务机制,政府部门和属地园区通过专班服务、需求对接与应用示范等方式,帮助企业减负增效,使其更聚焦核心研发与成果转化。 前景:随着城市地下空间开发、重大基础设施运维以及应急救援体系现代化进程加快,面向复杂环境的自主移动机器人需求将持续增长。四足机器人狭窄通行、多台阶、多坡面与混合地形场景具备天然优势,未来有望在“高危替代、无人值守、跨域协同”上拓展更广应用。同时,技术演进将更聚焦三大方向:一是更强的环境适应与自主能力,弱光、烟尘、水汽、强风雪等条件下保持稳定感知与决策;二是更高的可靠性与可维护性,提升全天候作业与快速保障能力;三是与行业系统深度融合,通过与巡检平台、应急指挥系统、数字孪生等联动,形成“感知—决策—处置—复盘”的闭环。可以预期,随着更多示范场景落地与产业链完善,复杂场景四足机器人将从“单点装备”走向“成体系应用”,在提升公共安全韧性与产业智能化水平上发挥更大作用。
从实验室走向产业一线,从技术攻关到标准制定,这个获奖项目表明了我国科技创新与产业转化能力的提升。在高质量发展进程中,持续打通产学研用链条、聚焦关键核心技术,才能让更多成果从“能做出来”走向“用得起来”。当科技创新与产业需求形成更紧密的联动,将催生更多面向实际问题的高价值成果。