在机器人进化的漫漫长路上,一个看似理所当然的、源自生物界的“分工”——腿负责移动,手负责操作——正被一种全新的、极具颠覆性的设计理念,所彻底打破。
近日,由中科深谷与长春工业大学联合开发的一款模块化腿足机器人,其核心,正是这种“手脚合一”的、功能融合的设计:
它创新性地,将六自由度的、高精度的工业机械臂,直接作为了机器人的“腿足”。


这并非一次简单的结构调整。它是一种深刻的、从底层构型开始的范式革命,旨在解决传统机器人在复杂、非结构化环境中,所面临的功能固化、工作空间受限和系统冗-余等一系列根本性难题。
而其最终的目标,则指向了那些对机器人而言,最具挑战性的终极场景——例如,深空探索中的舱外作业。
传统的机器人设计,其范式,往往是**“移动平台 + 操-作单元”**的简单组合。例如,在一个四足机器狗的背上,再额外安装一到两条机械臂。
这种设计,虽然直观,但其局限性也同样明显:
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功能固化: 腿永远只能是腿,手永远只能是手,无法根据任务需求,进行动态的角色切换。
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工作空间受限: 机械臂的工作范围,被其安装的位置和自身的长度,所严格限定。
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系统冗余度低: 一旦作为移动平台的腿部出现故障,整个系统便会陷入瘫痪。

而中科深谷的这款模块化腿足机器人,则试图通过“以臂为腿”的设计,来彻底地打破这些界限。
在这种全新的构型下,机器人的任何一条“腿”,都可以在需要时,瞬间切换为一条功能完整的“操作臂”,去执行抓取、搬运、拧螺丝等精细任务。
同时,它也可以利用其“手臂”的灵活性和抓取能力,在像空间站的桁架、崎岖不平的岩石表面这类、传统轮式或足式机器人难以逾越的复杂环境中,进行稳定地、攀爬式的移动。
这种行走与操作功能的深度融合,极大地,拓展了机器人的应用边界,为多模态、多任务的并行执行,提供了前所未有的可能性。
而比其“手脚合一”更具灵活性的,是其高度模块化的整体架构。
这款机器人,采用了可被快速拆装和功能重组的关节与结构设计。
这意味着,同一套硬件,可以像乐高积木一样,根据不同的科研或应用需求,被灵活地,重构为多种不同的形态:
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四足行走模式: 用于地面全地形移动。
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三足站立 + 一臂操作模式: 在需要稳定支撑的定点作业场景下使用。
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六轴独立机械臂模式: 将其完全拆解,作为多个独立的机械臂,进行协同作业。
这种“可重构”的特性,使得同一套昂贵的硬件,能够同时服务于步态协调算法、运动学逆解验证、多臂协同控制策略等多种截然不同的科研目标,极大地,提升了其平台的利用效率和性价比。

支撑这一切的,是中科深谷自研的、并已部分开源的“深谷智脑”软硬一体化系统。
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硬件层面: 其高精度的关节模组,集成了双编码器、力矩传感器和抱闸装置,重复定位精度高达±0.015°,控制周期低至1毫秒,为高动态场景下的精准力控,提供了可靠的硬件支撑。
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软件层面:- 系统采用了名为CSPACE的实时仿真与控制系统。它支持在Matlab/Simulink中进行模型设计、自动代码生成和实时参数调整,同时,也开放了底层的C语言接口。这为科研人员,打通了从“理论模型”到“代码实现”,再到“硬件验证”的全链路,提供了一个高度开放的二次开发平台。
爱力方的分析认为,中科深谷的这款模块化腿足机器人,其意义,已远超一次产学研合作的技术展示。
它更像是一次对机器人未来形态的、一次极具前瞻性的“哲学思辨”与“工程实践”。
它试图回答一个根本性的问题:在通往通用智能机器人的道路上,我们是否真的需要,去僵硬地,模仿生物亿万年进化而来的、那种“手脚分离”的形态?还是说,我们可以创造出一种全新的、功能更融合、形态更灵活的“新物种”?
目前,这款机器人,已经初步具备了在桁架上攀爬、在地面上进行全地形移动,以及进行多臂协同搬运等高级能力。
其下一步,将是作为关键的技术验证平台,去模拟太空环境中的、更为极端的机器人移动与操作任务,例如,空间站的舱外设备维护、桁架结构的自主巡检,以及在狭窄的舱体空间内进行探测等。
当机器人的形态,开始摆脱我们固有的想象时,其能力的边界,或许也将因此,被无限地拓宽。