铁犬四足机器狗:复杂步态、多地形巡检与全身运动控制,户外科研级载体。
铁犬(SMG-013)是一台四足仿生机器人,对标行业主流的科研级四足平台。四足结构的优势在于对地形的包容性:碎石、斜坡、草地、楼梯——轮式机器人寸步难行的场景,恰是四足机器人的主场。
整机 12 个自由度(每条腿 3 轴),站立尺寸约 70 × 31 × 40 厘米、含电池约 15 公斤。关节峰值扭矩约 45 牛·米,可稳定承载约 8 公斤负载,最大运动速度约 3.5 米/秒(实验室环境下实测可达 5 米/秒)。依托内置 IMU 与关节编码器,通过全身运动控制(WBC)在动态行走中保持稳定。
平台标配 4D 激光雷达,具备 360° × 96° 半球形超广角感知能力,最小探测距离低至 0.05 米,可实现全地形感知、三维建图与自主巡检。学生与研究者可在此基础上开发步态算法、地形适应策略与巡检路径规划。
四足机器人的价值,在地形复杂、轮子失效的地方才真正显现:变电站的碎石路、山地光伏的斜坡、隧道里的台阶。铁犬把这套「足式运动」的核心能力完整交到学生手上——你可以看到它如何在斜坡上调整重心、如何用足端力反馈判断地面软硬、如何在没有 GPS 的室内用激光雷达建图。这些能力的组合,正是当前户外巡检机器人真实的工作方式。
每条腿 3 轴,关节峰值扭矩约 45 N·m,负载约 8 kg,可稳定穿越碎石、斜坡与楼梯。
最大速度约 3.5 m/s(极限约 5 m/s),支持小跑、跳跃、越障等动态步态。
360° × 96° 半球感知,最小探测距离 0.05 m,全地形建图与自主导航。
内置地形估计与自适应步态,草地、砂石、泥地稳定通行。
高能量密度电池,静态站立约 4 小时,持续行走约 2 小时,支持热插拔换电。
背部标准安装位 + 24V 供电,可加装摄像头云台、气体传感器、机械臂等荷载。
每个项目都有明确目标、可执行步骤与交付产出,学完即可写进作品集或课题报告。
任务目标:让机器狗在斜坡、碎石与草地三种地形上稳定行走。
交付产出:产出:三种地形下的步态参数表 + 通过率对比报告
任务目标:让机器狗按预设路线巡检并在关键点记录数据。
交付产出:产出:可无人值守运行的巡检程序 + 巡检数据报表
任务目标:让机器狗自主跨过台阶与沟坎,不需要人工遥控。
交付产出:产出:可自主越障的演示方案(技术展示与课题申报的好素材)
| 阶段 / 模块 | 内容要点 | 课时 | 完成后可达成 |
|---|---|---|---|
| 模块一 · 四足结构与运动学(6 课时) | 腿部构型、单腿运动学、关节扭矩与负载关系 | 6 课时 | 理解四足的运动学模型 |
| 模块二 · 步态与平衡(10 课时) | 静态步态、小跑步态、地形估计与全身运动控制 | 10 课时 | 实现多地形稳定行走 |
| 模块三 · 感知与建图(8 课时) | 4D 激光雷达、点云处理、三维建图与定位 | 8 课时 | 完成区域建图与自主定位 |
| 模块四 · 巡检应用(8 课时) | 路径规划、巡检点编排、数据记录与异常处理 | 8 课时 | 完成一个可运行巡检项目 |
| 模块五 · 算法开发(8 课时) | SDK 二次开发、步态参数自定义与仿真验证 | 8 课时 | 独立开发一个步态或行为策略 |
不讲黑箱:把关键原理拆开说明,帮助学习者理解「为什么这样设计」。
轮式机器人需要连续平坦的支撑面;四足可以「离散落脚」——每一步都把脚放在合适的位置上,因此碎石、台阶、斜坡都不构成障碍。代价是控制复杂度:每一步都要算落脚点、重心与关节力矩,这也是四足机器人长期停留在实验室、直到近年才走进工业现场的原因。
传统 2D 雷达只扫一个平面,3D 雷达扫出三维点云;4D 指的是在三维空间基础上叠加了「时间」维度——也就是更快、更高频的扫描与更广的覆盖,能减少运动中的点云畸变。对会跑会跳的四足机器人来说,感知的实时性与覆盖范围比静态精度更重要。
走路时,四条腿的动作必须协同:一条腿抬起时,另外三条腿要重新分配重量,躯干姿态也要随之调整。WBC 就是把「躯干姿态 + 四条腿的关节角 + 足端接触力」放在一个统一框架里同时求解。理解了这个框架,就理解了为什么人形、四足这类多足机器人的控制远比轮式复杂。
户外巡检任务的时长通常由续航决定而非速度。铁犬在行走状态下续航约 2 小时,站立约 4 小时,支持热插拔换电,这是为了适配「执行一段任务—换电—继续」的真实作业节奏。设计中优先保证的是「能连续作业」,而不是极限速度。
| 整机规格 | |
| 自由度 | 12 DoF(每条腿 3 轴) |
|---|---|
| 站立尺寸 | 约 700 × 310 × 400 mm |
| 趴下尺寸 | 约 760 × 310 × 200 mm |
| 含电池重量 | 约 15 kg |
| 材质 | 航空铝合金 + 高强度工程塑料 |
| 性能 | |
| 最大运动速度 | 约 3.5 m/s(极限约 5 m/s) |
| 最大关节扭矩 | 约 45 N·m |
| 额定负载 | 约 8 kg(含自身外设) |
| 最大攀爬落差 | 约 16 cm |
| 最大爬坡角度 | 约 30° |
| 感知与算力 | |
| 激光雷达 | 4D 激光雷达,360° × 96°,最小探测距离 0.05 m |
| 视觉 | 前后广角摄像头 ×2 |
| IMU | 高精度六轴 IMU |
| 主控 | 多核 AI 计算单元(支持感知算法部署) |
| 电气 | |
| 供电电压 | 28V ~ 33.6V |
| 续航 | 站立约 4 h / 行走约 2 h |
| 充电 | 专用充电器,约 1.5 小时 |
| 软件 | |
| 开发接口 | Python / C++ SDK、ROS2 驱动 |
| 算法能力 | 步态控制、地形估计、SLAM 建图、自主巡检、目标跟随 |
* 以上参数为标准配置实测值,受使用环境影响可能存在合理偏差;支持按项目需求定制配置,具体以合同技术附件为准。
按学习阶段逐步加装,一套平台可以持续用到更高阶的项目与课题。
| 配件 / 升级项 | 说明 | 参考价 |
|---|---|---|
| 双光云台相机 | 可见光 + 红外双光,用于设备测温巡检 | 询价 |
| 气体检测模块 | 可燃气体 / 有害气体检测,用于厂区巡检 | 询价 |
| 机械臂上装包 | 轻型机械臂 + 转接件,构成四足操作平台 | 询价 |
| 备用电池组(2 块) | 支持连续作业,含快充 | ¥2,999 |
| 足端替换件包 | 橡胶/金属两种足端,适配不同地面 | ¥399 |
| 运输背包与充电站 | 单人可背负转运 + 快充站 | ¥1,599 |
课堂上最常遇到的几类问题与处理办法,先自查再求助,效率更高。
| 现象 | 可能原因 | 排查 / 处理 |
|---|---|---|
| 在光滑地面打滑 | 足端摩擦不足或步态过于激进 | 更换橡胶足端;降低步幅与速度,增加落脚稳定时间 |
| 斜坡上侧倾严重 | 重心补偿不足或 IMU 未校准 | 降低斜坡行走速度;执行 IMU 校准;检查是否有单侧关节扭矩异常 |
| 激光建图出现明显畸变 | 运动中扫描导致点云错位 | 降低行走速度,或使用更高频扫描模式;检查雷达安装是否松动 |
| 续航明显短于标称 | 电池老化或低温环境 | 检查电池循环次数;低温环境先预热电池;避免长时间高功率动作(跳跃等) |
不确定选哪一套?这里是同系列产品的定位差异,也可直接咨询顾问获取推荐。
| 型号 | 定位 | 与本品差异 |
|---|---|---|
| SMG-013 铁犬·四足机器狗 | 科研 · 高级(本型号) | 12 DoF、4D 雷达、负载约 8 kg,户外科研级,¥12,999 |
| SMG-010 巡疆·SLAM 导航小车 | 科研 · 地面导航 | 平面场景更经济,适合室内建图与导航研究 |
| SMG-014 Transformer·全尺寸人形 | 科研 · 旗舰 | 双足人形全栈,面向人形方向科研与赛事 |
以下为公开资料对标的同类产品参数与参考价,用于选型参照。
| 对标产品 / 型号 | 厂商 / 生态 | 关键参数 | 参考价 |
|---|---|---|---|
| 宇树 Go2 | 宇树科技 | 12 DoF · 约 15 kg · 最快约 3.7 m/s · 4D 激光雷达 L2 · 续航约 2–4 h | 约 ¥9,997 起 |
| 宇树 Go2 EDU | 宇树科技 | 教育/科研版 · 二次开发与仿真 | 约 ¥1.2 万级 |
铁犬(SMG-013)的参数直接对标宇树 Go2 公开规格(2026 年官网),用于说明其在四足品类的配置取向;关节扭矩、负载与 4D 感知为同一量级。