四足機器人（Quadruped Robot或Four Legged Robot），是基於仿生學，採用4條步行腿構成的四腿仿生機器人。
20世紀60年代，四足機器人研究工作起步，當時，機器人主要以機械和液壓控制實現運動，McGhee研製了世界上第一台四足機器人。20世紀80年代，隨著計算機技術和機器人控制技術的廣泛研究和套用，四足機器人進入廣泛研究階段。其中，MIT Leg-Lab開展的腿足動態運動控制研究，為後續波士頓動力公司的四足機器人開發奠定了基礎。2005年，美國波士頓動力公司推出的BigDog是四足機器人發展的一個重要里程碑，BigDog採用伺服液壓缸作為其腿部的驅動器，配套了汽油發動機，為負重型四足機器人的研製提供了新思路，成功地實現了雪地、冰面、瓦礫等複雜地面下的穩定行，且在受到側向強擾動的情況下仍能保持平衡。此後，LS3進一步改進了身體結構設計，實現了更大的負載能力，對野外複雜地形的通過能力和適應性有了進一步提高。2010年，中國國家863計畫先進制造技術領域啟動“高性能四足仿生機器人”項目，山東大學、國防科技大學、哈爾濱工業大學和上海交通大學均展開了液壓驅動的四足機器人研究工作。之後，中國的四足機器人得到快速發展。
四足機器人有著外形更易接受、普適陸地移動等優勢。作為一種多足機器人，它比雙足機器人承載能力強、穩定性好，比六足、八足機器人結構簡單，因此受到國內外研究人員的重視。可以用於軍事物資運輸、危險環境探測、教育和娛樂等領域，有著非常廣闊的套用前景。
基本介紹
- 中文名：四足機器人
- 外文名：Quadruped Robot
four legged robot - 所屬類型：機器人
- 來源：仿生學
- 常見類型：機器狗、機器貓、機器豹等
發展歷史,背景淵源,起步階段,廣泛研究,新的突破,套用階段,分類方式,特徵分類,驅動分類,控制分類,設計原理,結構設計,步態規劃,關鍵技術,機械本體,機器步態,控制技術,驅動能源,套用領域,工業領域,軍事領域,應急救援,環境監測,建築測繪,家庭服務,娛樂表演,景區服務,科研教育,農業監測,體育領域,日常巡邏,輻射探測,驅離海鷗,各國發展,中國,美國,日本,研究趨勢,
發展歷史
背景淵源
利用機器將人類從繁忙的工作中解放出來一直是人類的美好願望。早在中國隋唐時期，發明家就製造了許多用於工作或娛樂的自動化機械裝置。雖然輪式車輛已經使用了幾千年，但在丘陵地帶或沙漠地區，與馬、騾等有腿的運輸工具相比，對路面粗糙度的要求更高。經過億萬年的進化，自然選擇對陸生動物運動方式的影響，充分顯示了四足哺乳動物在崎嶇地形上優異的適應性、機動性和承載能力。
19世紀70年代，許多科學家對以馬為代表的四足哺乳動物的行走步態產生了興趣，並通過連續拍攝來測量哺乳動物的步態特徵。19世紀末，機械馬的設計理念出現。這一時期對四足哺乳動物的運動進行了初步探索。
起步階段
四足機器人的研究工作開始於20世紀60年代，這個時期機器人進入了以機械和液壓控制實現運動的發展階段。20世紀60年代，McGhee研製了世界上第一台四足機器人。美國學者Shigley(1960)和Baldwin(1966)都使用凸輪連桿機構設計了機動的步行車。這一階段的研究成果最具代表性的是美國的Mosher於1968年設計的四足車"Walking Truck"。
世界上第一台真正意義的四足步行機器人是由Frank和MeGnee於1977年製作的。該機器人具有較好的步態運動穩定性，但其缺點是，該機器人的關節是由邏輯電路組成的狀態機控制的，因此機器人的行為受到限制，只能呈現固定的運動形式。
廣泛研究
20世紀80年代，隨著計算機技術和機器人控制技術的廣泛研究和套用，機器人具有了一定的智慧型化特徵，真正進入了具有自主行為的現代足式機器人的廣泛研究階段。美國在該領域的研究最具代表性與先進性。複雜的視覺和姿態採集運算可由機器人內部的處理器獨立完成，機器人已經可以根據自身的實時運動狀態進行自我或線上調整，並能夠對一些突發情況進行準確判斷和精確控制，使其真正開始具有一定的"意識"。
20世紀80年代，MITLeg—Lab開展了腿足動態運動控制研究。他們在研製成功單腿機器人的基礎上，將控制算法拓展套用到了四足機器人中。四足機器人類似於將四個單腿機器人前後兩兩結合在一起，並在該機器人上實現 了踱步、對角小跑以及跳躍三種步態，這是早期運動性能最為出色的四足機器人。這項研究為後續波士頓動力公司的四足機器人開發奠定了基礎。
20世紀80、90年代，最具代表性的四足步行機器人是日本Shigeo Hirose實驗室研製的TITAN系列。1981~1984年Hirose教授研製成功腳部裝有感測和信號處理系統的TITAN-III。它的腳底部由形狀記憶合金組成，可自動檢測與地面接觸的狀態。姿態感測器和姿態控制系統根據感測信息做出的控制決策，實現在不平整地面的自適應靜態步行。TITAN-VI機器人採用新型的直動型腿機構，避免了上樓梯過程中各腿間的干涉，並採用兩級變速驅動機構，對腿的支撐相和擺動相分別進行驅動。
2000年至2003年，日本電氣通信大學的木村浩等人研製成功了具有寵物狗外形的機器人Tekken-IV。它的每個關節安裝了一個光電碼盤、陀螺儀、傾角計和觸覺感測器。系統控制是由基於CPG的控制器通過反射機制來完成的。Tekken-IV能夠實現不規則地面的自適應動態步行，顯示了生物激勵控制對未知的不規則地面有自適應能力的優點。它的另一特點是利用了雷射和CCD攝像機導航，可以辨別和避讓前方存在的障礙，能夠在封閉迴廊中實現無碰撞快速行走。
新的突破
2005年，美國波士頓動力公司推出的BigDog是四足機器人發展的一個重要里程碑。BigDog採用伺服液壓缸作 為其腿部的驅動器，配套了汽油發動機，為負重型四足機器人的研製提供了新思路，成功地實現了雪地、冰面、瓦礫等複雜地面下的穩定行，且在受到側向強擾動的情況下仍能保持平衡。LS3進一步改進了身體結構設計，實現 了更大的負載能力，對野外複雜地形的通過能力和適應性有了進一步提高。在快速性方面，Cheetah的室內奔跑 速度達到45.5km／h，而WildCat在運動時可以實現小跑、跳躍和奔跑間的相互切換。
BigDog出現後，掀起了四足機器人高度自適應動態穩定性控制的研究熱潮，各國科研機構相繼推出了多款四足機器人，包括義大利理工學院開發的HyQ系列、蘇黎世聯邦理工學院開發的ANYmal、山東大學開發的SCalf系列等。
套用階段
2010年左右，小型電動四足機器人出現，被用於室內巡檢、家居服務等。隨著定位導航技術的發展，機器人可以實現自主決策，同時由於電機的力矩伺服能力比液壓執行器高，機器人成為各種針對電機力矩伺服能力提升的力控制算法的驗證平台。隨著基於全身動力學模型的控制方法的改進，電動四足機器人實現了在樓梯、岩石地面等崎嶇地形中具有較強的魯棒運動，在工業和農業領域得到套用。例如，BDI公司開發的SpotMini機器人表現出較高的運動靈活性，可穿越叢林、樓梯、山地等複雜地形，在室內辦公室、工廠和自然環境中實現環境感知和自主導航，搭載的機械手可實現抓取物體、開門、拖動重物等動作。
2013年10月，波士頓動力公司的四足機器人“野貓”在美國麻薩諸塞州劍橋市接受測試，速度達到了25千米/時。雖然“野貓”跑得很快，但其液壓傳動結構存在設計缺陷，所以十分笨重（154千克），而且噪聲很大。為了提高其性能，波士頓動力公司隨後將研究重點放在“強化學習”控制系統的套用上面，採用全電動設計方案，最後推出了電動機器人“Atlas”。2018年7月4日，“MIT迷你獵豹”家族的大塊頭兄弟，自重45.3千克的獵豹3型機器人，僅用兩條後腿就跳了78.74厘米高。創造了四足機器人跳躍最大高度的吉尼斯世界記錄。它實現了四足機器人首次後空翻，為小型電動四足機器人的發展帶來了重要的里程碑。
2022年3月，由麻省理工學院團隊研發的一台“迷你獵豹”能以14千米的時速移動，刷新了電傳動機器人的最快速度紀錄；12月，浙江大學的設計團隊又打破了電傳動機器人的最快速度，他們以“迷你獵豹”為基礎，研發出時速18千米的機器人，創造了金氏世界紀錄。
2025年2月，兩台“機器狗”正式列裝山東青島市消防救援支隊。這款機器狗續航里程超15公里，可持續工作3.6小時。在功能配置上，這款機器狗配備了雷射快速掃描、氣體感測器、雙光雲台等設備，可以實時傳輸高清現場畫面、精準檢測並回傳可燃有毒氣體數據、穿透煙霧追蹤熱源等功能，幫助指揮人員實現遠程可視化監控，提前預判潛在危險，為搜救工作提供智慧型化支持。四足機器人在杭州建德千島湖通用機場“上崗”，擔任圍界巡檢任務，為浙江省內首次在民航領域試點套用四足機器人。6月6日，據央視新聞報導，在自然資源部與中央廣播電視總台戰略合作框架協定簽約暨大型系列節目《自然中國》啟播活動上，總台“5G+8K + 機器狗”探秘哀牢山融合套用全球首發。
由浙江大學交叉力學中心、航空航天學院和杭州國際科創中心人形機器人創新研究院聯合研發的四足機器人“白犀”，它以16.33秒完成百米衝刺，成功打破原由韓國機器人“獵狗Hound”保持的19.87秒成績，刷新“四足機器人最快的100米”金氏世界紀錄。
分類方式
特徵分類
按照所模仿的動物特徵來分，四足機器人可分為類狗四足機器人、類羊四足機器人、類馬四足機器人、獵豹型四足機器人等。目前市面上的四足機器人大多都是模仿狗的特徵，這是因為狗的四肢膝一致朝後，為腿部提供了更大的無碰撞工作空間，這種設計有助於“狗形”四足機器人完成上下樓任務。而且，狗的重心往往較低，低重心不僅可以提高機器狗在平地上行走時的平衡性和穩定性，還可以增強在崎嶇地形上行走時的適應性和靈活性。此外，狗的步態多樣而高效，可根據不同的速度和地形，採用不同的步態，比如行走、小跑和疾馳。機器狗可以通過模仿狗的步態，實現不同的移動模式，以適應不同的場景和需求，提高其效率和性能。
但是，四足機器人模仿的對象卻並不僅僅局限於狗，也包括羊、馬、貓、獵豹等四足動物，以滿足特定場景及套用的需求。例如，在2022年日本東京國際機器人展會（iREX ）上，川崎重工就展示了一款四足機器羊Bex，其命名和造型都源於生活在西亞和非洲山地的羱羊，可用於運載輕型貨物、工廠巡檢等。小鵬鵬行曾發布一款智慧型機器馬，模仿的是小馬的形態，可用於騎乘。大象機器人曾推出一款火星仿生貓MarsCat，能夠獨立完成走、跑、坐、伸懶腰、招手,以及標誌性的蹭臉、埋貓砂等動作，主要作為電子寵物。美國麻省理工學院的科研團隊則推出了名為迷你獵豹（Mini Cheetah）的獵豹型四足機器人，奔跑速度非常快。
驅動分類
按驅動方式，四足機器人可分為液壓驅動四足機器人、電力驅動四足機器人、氣動驅動四足機器人等。
其中，液壓驅動四足機器人採用液壓系統作為動力源，具有強大的驅動力和較高的負載能力。例如，波士頓動力的Spot Mini就是典型的液壓驅動四足機器人，它通過先進的液壓系統實現複雜的動作和良好的地形適應能力。液壓四足機器人依靠其落足點離散,實現對地形的靈活適應性的優勢，廣泛套用於地形勘探、武器裝備、物資運輸等領域。
電動四足機器人使用電動機作為動力源，通常具有結構簡單、維護方便和噪音低等特點，在能耗和環保方面表現較好，適合在需要低噪音和低排放的環境中工作。例如，小米公司推出的四足仿生機器人CyberDog和CyberDog2，就是電力驅動的四足機器人。
氣動驅動四足機器人具有製造成本低、設計輕、靈活性好優點，但卻面臨控制精度低等挑戰，使其難以實現高精度控制和低能耗。鑒於四足機器人套用場景複雜，對高動態回響和精度的需求高，且氣動四足機器人具有低阻抗特點，在行走過程中容易出現不必要的振盪行為，目前氣動四足機器人還處於研究階段，套用尚未普及。
此外，也有混合動力驅動的四足機器人。例如，義大利技術研究院的動態腿足系統實驗室（Dynamic Legged Systems，DLS）開發的HyQ系列，是電液混合動力驅動的四足機器人。
控制分類
按照控制方式分類，四足機器人可分為自主控制四足機器人和遙控操作四足機器人。自主控制四足機器人配備了高級的感測器和控制系統，能夠實現自主導航、環境感知和動態決策，可以在沒有人為干預的情況下獨立完成任務。遙控操作四足機器人通過人工遙控的方式進行操作，通常用於探測、救援等需要實時人為判斷的場景，依賴於操作者的指令來完成具體的動作。
設計原理
結構設計
四足機器人是一種仿生機器人，仿生結構設計是關鍵。四足動物的腿部一般包括骸關節、膝關節和踝關節。在行走過程中，髖關節包括兩個自由度，可實現前後的擺動和側擺運動；膝關節有1個自由度，實現前後擺動；踝關節有1個自由度，也是實現前後擺動。腿部的這些自由度使得四足動物可以在複雜的環境下靈活運動和高速奔跑泡。
四足機器人由一個軀體和四條腿組成，軀體設計為剛性整體。為了方便控制，忽略踝關節的自由度，保留髖關節的一個自由度、膝關節的一個自由度，所以每條腿有兩個舵機，舵機之間用舵機支架剛性連線，通過控制各個舵機的轉動實現四足機器人的運動。
步態規劃
動物運動的基本原理是通過抬腿和放腿到新的位置來移動。行走時，為了讓身體穩定，所有的腿必須協調運動。抬腿和放腿的協調運動稱為步態。四足機器人的步態有多種，常用的有慢走、對角小跑、單側小跑、雙足跳躍等，不同的步態適用於不不同的機器人速度。
一個周期分成兩個相位，即擺動相和支撐相。擺動相是足被抬起處於懸空且尋找下一個支撐點的階段，支撐相是足與地面接觸且支撐和推動軀體的階段。足抬起是擺動相的開始，依靠腿的屈曲，足脫離地面。 膝和踝開始屈曲，將腿移動到一個更前的位置。在腿的移運過程中，膝和踝開始伸展，直到足與地面接觸。足的放置是支撐相的開始。在足與地面接觸後，腿開始伸展。膝和踝輕微地屈曲在軀體的重量下。整條腿在支撐期間繼續伸展，推動軀體前移，直到下一個擺動相開始才結束。
四足機器人慢走是三角步態，該步態是四足步行機器人實現步行的典型步態。下圖是四足機器人三足步態直線運動的步態規劃圖。其中，長方形表示機器人軀幹部分，假設機器人的質心就是長方形的幾何中心，實心圓點表示處於支撐腿狀態的足端，空心圓點表示處於擺動腿狀態的足端。四足機器人按照1-4-2-3的抬跨次序完成一個周期的步行運動。
四足機器人初始狀態如下圖(a)所示，此時機器人的4條腿均為支撐腿。當機器人向前運動時，如下圖(b)所示，以2、3、4腿為支撐腿，1腿向上抬起，先向前擺動，然後放下。如下圖(c)所示，以1、2、3腿為支撐腿，4腿向上抬起，先向前擺動，然後放下，支撐腿支撐軀幹部分重心向前移動。如下圖(d)所示，以1、3、4腿為支撐腿，2腿向上抬起，先向前擺動半個步長，然後放下，機器人軀幹部分向前移動。如下圖(e)所示，以1、2、4腿為支撐腿，3腿向上抬起，先向前擺動，然後放下，支撐腿支撐軀幹部分重心向前移動，四足機器人回到初始狀態，這樣就完成了向前行走的一個周期。
關鍵技術
機械本體
四足步行機器人是機電一體化系統，涉及到機構、步態、控制等，而機械機構是整個系統的基礎。在機械本體的設計中腿部機構設計是關鍵。目前，研製的四足步行機器人的腿部機構形式主要有縮放型機構、四連桿機構、並在線上構、平行桿機構、多關節串在線上構和緩衝型虛擬彈簧腿機構。其中，並在線上構可以實現多方位運動，且負載能力強，所以具有較好的套用前景，但控制系統較為複雜。另外，含有彈性元件的緩衝型虛擬彈簧腿機構，利用彈性元件把剛性連線變為柔性連線，減緩機器人在動態行走時的衝擊以及由此產生的振動，因此該機構套用越來越廣泛。行走穩定性和步態規劃是研究足式機器人不可分割的兩個基本問題。機械結構是機器人的基礎，其結構設計是保證機器人運動穩定的前提。尤其是腿機構的設計，需考慮腿部結構是否穩定、材料剛性是否滿足要求、運動是否會消耗不必要要的能量等多方面因素。
機器步態
步行機器人幾種典型步態有：爬行、對角小跑、溜蹄、跳躍、定點旋轉、轉向等。爬步態被證明具有最大的靜穩定性。對角小跑步態屬於動態穩定步態，能夠提高運動速度。跳躍式步態較其它步態在前進的效率上具有明顯的優勢，但是由於受到腿機構的擺動慣性力和關節處大衝擊力的影響，因此需要較大的瞬時驅動力。另外，跳躍持續的時間是短暫的，為了保證機器人實時可控，必然需要在極短的時間內採集多種信號，這對目前的驅動元件和感測器都提出了極高的要求。目前所研究的各種步態中，跳躍步態的研究是最具挑戰性的難點問題。在機械結構穩定的前提下配合適當的步態規劃，可以使整個機器人系統穩定工作。
控制技術
複雜四足步行機器人的控制系統是非線性的多輸入和多輸出不穩定系統，具有時變性和間歇動態性。目前四足機器人的步行運動大多數是基於步態的幾何位置軌跡規劃、關節位置控制的規劃和控制策略。而對機器人進行單純的幾何位置規劃與控制，則會由於慣性、腳力失衡等因素而導致機器人失穩。解決這個問題的關鍵就是突破單一的位置規劃與控制策略，實施機器人力、位置混合控制。在步態生成和控制方面，有理論突破意義的是基於生物中樞模式發生器（CPG）原理的運動控制方法。突破單一的控制方法，採用多種控制手段相互補充的控制策略更有助於系統的穩定。隨著控制理論的發展，新的運動控制方法被提出與套用，四足機器人的控制手段也將會更加豐富。
驅動能源
四足機器人的野外持續工作對能源供給提出了要求。線上提供能源受到空間的限制，而蓄電池組受體積和重量的限制，因此尋求提供持續可靠的離線自帶電源就成了必須。隨著新型電池的研發，新型太陽能電池、燃料電池、鋰電池等成為較為理想的能量供給來源。另外，通過微波對微型機器人提供能量和控制信號也是一種較為可觀的方法。
套用領域
工業領域
憑藉越障能力強，適應各類複雜的地形，具有較強的結構穩定性、較高的負重能力和靈活的機動能力等優勢，四足機器人在工業領域套用潛力巨大。目前，四足機器人在工業領域的典型套用包括工廠巡檢、電力巡檢、金屬冶煉巡檢以及物流運輸等，而且未來也有望擴展到石油化工巡檢、天然氣管道巡檢、煤礦勘探等場景。
- 工廠巡檢
四足機器人能夠在高溫或高壓的有毒有害環境中進行全自動化巡檢，減少人員安全威脅，降低人力成本和減少人為誤差；能夠利用智慧化巡檢模組及技術，採集相關數據上傳至後台進行分析處理，實現全自主智慧一體巡檢。例如，在韓國，某工廠與雲深處科技達成合作，其生產線管理項目將採用雲深處四足機器人進行產線表計識別、托盤搬運、零件夾取。
- 電力巡檢
四足機器人通過搭載智慧型感測器、線上式聲學成像儀、操作機械臂等先進設備，可代替或輔助巡檢人員完成諸如變電站、風電場、光伏電站、水電站、核電站、電力管廊地下空間以及其他重要場所的巡檢作業，在提高巡檢效率的同時，也能降低操作風險。
例如，宇樹科技、雲深處科技等四足機器人廠商攜手福祿克公司推出了四足機器人智慧型巡檢解決方案，可代替巡檢人員進入密閉空間或危險環境進行巡檢和搜尋，快速完成對設備的檢測，解決運維難題，提高巡檢頻率，並降低風險。在2022杭州亞運會和亞殘運會舉辦期間，雲深處科技的絕影X20四足機器人就在亞運村地下8米電力管廊深處守護亞運村的供電安全。
- 金屬冶煉巡檢
在鋼鐵冶煉流程中，有數量龐大的原料皮帶機通廊，這些地方巡檢作業強度大，工況較惡劣危險，不僅狹窄崎嶇，粉塵巨大，而且路面泥濘濕滑，多管纜、多障礙，人員作業有安全事故風險。而四足機器人則能在這些複雜環境實現無人巡檢勘察，大幅度減少人工巡檢安全風險，能夠全天候作業，提高巡檢效率，提前預防設備故障；並能夠不間斷收集巡檢數據，覆蓋巡檢死角盲區。而且，高準確率的數據分析報告也能夠為管理人員提供決策支持，減少生產過程安全事故發生。寶鋼股份中央研究院成功研發了首台套通廊四足巡檢機器人第一代樣機，並已在寶山基地運輸部碼頭原料進廠中心和煉鐵廠原料工場上線實戰測試。
- 物流運輸
四足機器人可以在複雜的環境下運輸貨物，提高物流效率和安全性，減少人工成本和風險，特別是在需要在不平坦或崎嶇的地形上移動時；而且通過加裝機械臂，也能實現開關門、拾取重物等動作。義大利技術研究院（IIT）曾發布一段視頻，視頻中其四足機器人HyQReal自重只有130公斤，卻能拉動重達3.3噸的飛機，這也充分體了四足機器人的負重能力。而且，在杭州亞運會上，四足機器人出現在鐵餅賽場，用於將鐵餅從落點搬運到靠近場邊的指定位置。而這種靈活的搬運能力，也可以複製到工業場景之中。
軍事領域
機器狗在一些特定環境中極具套用價值。例如，為其配備探測裝置、機槍，或者其他武器裝備，能在巷戰中發揮出尖刀作用。巷戰條件下，特別是當對建築物進行逐層、逐屋爭奪、清繳時，敵人在暗處，進攻的一方在明處，執行這類任務，如果先派出機器狗進行偵察，就能極大提高進攻一方的態勢感知能力。如果同時再搭載武器，就更能有效殺傷對方，避免或減少己方人員的傷亡。而且，在狹窄空間內，對方並不能在更遠距離上發現、攻擊機器狗，難以發揮其火力優勢。此外，機器狗的出現，從心理上就是一個很大的震懾，摧垮對方的心理防線。攜帶自動步槍等武器的機器狗尤其適合執行低成本多次打擊任務。搭載自動步槍的機器狗，不僅可以多次使用，降低成本，而且可以搭載其他武器，比如火箭筒、榴彈發射器，甚至可以專門為其研製適合它使用的武器，提高殺傷效率。此外，機器狗還勝任在崎嶇、複雜地面運輸的任務。美國起初研製機器狗，一個重要目的就是運輸。它的承載能力、待機時間超過同等體量的無人機，越障能力又超過無人車輛。
機器狗當然也有弱點，比如，在相對平坦或者沒有那么複雜的地面行駛時，輪式無人平台因為結構簡單，行動效率會比較高；機器狗行動時的平穩性也不如輪式和履帶式底盤的平台。它的機械結構的複雜程度也比無人車輛更高，因此效率相對較低。其複雜性甚至比一些無人機更高，成本也會高一些。如果比拼在開闊地帶的速度、機動性、越障能力以及視野，機器狗也肯定不如無人機，尤其是機動性方面。無人機被大量使用，一個重要優勢就是其機動性強，可以以小打大、以高打低、以快打慢。這是地面機器人所不具備的特點。在國際衝突中，小型無人機被廣泛運用，而地面機器人、無人車輛的套用相對有限。
2024年8月，英國提供的“機器狗”被部署到烏克蘭戰場上。這是機器狗首次被用於實戰。
應急救援
在複雜和高危(如濃煙、有毒、缺氧、廢墟等)的環境中進行偵察搜救工作，能夠提前深入複雜結構環境，全方位智慧型偵察物體及有害氣體，同時運送救援物資及裝備協助救援。
2024年6月，2024廣州國際應急安全博覽會上，搭載電磁繩網抓捕器的機器狗亮相，該產品基於電磁發射技術、AI和機器人技術結合，實現安保巡邏與拒止犯罪的整合。可對要保護的區域進行24小時全天候智慧型安保。
環境監測
在人類難以到達的地區進行環境監測，如森林、山地、濕地等收集數據，以監測生態環境變化情況。
2024年6月，深圳市可飛科技有限公司推出一款全新的環境監測工具——靈嗅P1-X機器狗，可實時採集和傳輸環境數據，為環境監測提供更加全面、高效的解決方案。
2025年3月，浙江省杭州生態環境監測中心首次使用機器狗在現場開展實地監測。這台機器狗是集地形征服者、晶片極客、數據“閃電俠”於一身的智慧型體，是杭州生態環境對於智慧型科技的一次全新探索與嘗試。可實現5分鐘內完成pH值、COD、硝酸鹽、氨氮、總氮等5項監測指標的採樣、分析及數據傳輸。
建築測繪
針對複雜測量環境進行輔助測繪工作，結合AI智慧型算法及其越障避障功能，按照任務路逕自動進行現場掃描、測繪、工程進度監控等複雜性重複性任務。
2023年2月，雲深處與天寶耐特聯合對四足機器人在測繪領域中的套用展開全面測試，探索絕影X20四足機器人搭載實景複製、GNSS等測繪技術的協同作業，以期在未來協助或代替人工在複雜高危地形、惡劣天氣、應急救援中執行高精度測繪任務。
家庭服務
用於安防監控、家庭陪伴、戶外跟隨陪伴、取快遞或外賣等；或作為家庭智慧型助手，監控家庭成員(尤其是兒童、老年人)的安全；而且也有潛力成為智慧型家居的控制中樞。
2024年10月，在2024中國移動全球合作夥伴大會上，中國移動展示了主打溫馨陪伴的小狗機器人。
2025年4月，在第五屆中國國際消費品博覽會上，雲集了中外企業推出的新產品，會上展示了擁有智慧大腦的炒菜機器人、四足機器狗。
娛樂表演
在娛樂演出中作為機器人演員、舞者，帶來別樣的演出體驗。
2021年，在2021年中央廣播電視總台春節聯歡晚會中，四足機器人“犇犇”亮相，它們在舞台上變換隊形、跳舞、翻跟頭，整齊又活潑，這是國內首次高性能四足機器人進行集群舞蹈表演。
2022年，在2022年中央廣播電視總台春節聯歡晚會上，四足機器人生威虎“泰哥”和機器狗“道哥”，參與節目活動。
景區服務
在主題公園、景區或在展覽展會等場景中作為機器人導遊，提供導遊導覽、展示等功能。此外，四足機器人還能在景區中，負責垃圾清運、重物搬運等工作。
2024年10月，機器狗亮相泰山盤道，引發網民關注。這是泰山文旅集團物業公司測試的用來清運垃圾和搬運貨物的四足機器人。這次測試有望找到一條解決山嶽型景區垃圾清運難題的新路徑。
科研教育
開源四足機器人平台可以用於教育和研究目的，幫助研究人員和學生學習機器人技術和控制算法，開展創新實驗；四足機器人還可以套用於外太空探索，在複雜地形下探索未知地區，收集數據和樣本。
農業監測
在農田中進行監測和維護工作，如作物監測、害蟲檢測和自動施肥等。
2024年11月12日，在浙江省農業科技創新成果展上，由宇樹科技與浙江理工大學共同研發的農業四足機器人亮相，該機器人專攻丘陵等複雜地形下的採摘工作，移動狀態下最大能夠載重20公斤。
體育領域
四足機器人可用於體育賽事中，幫助人們運輸比賽器材，提供賽事支持等。
2023年10月，在杭州第19屆亞運會田徑項目鐵餅比賽的賽場上，四足機器人承擔起啦啦隊隊員與鐵餅運輸員的職責。這是全球範圍內，機器狗首次在體育賽事中作業。
2024年11月3日，四足機器人擔任2024杭州馬拉松配速員，配速約為9分24秒，奔跑速度最高可達6米/秒。這是杭馬首次引入機器人配速員，也是國際馬拉松歷史上的首次舉措。
2024年11月，在韓國慶尚北道舉行的第22屆尚州柿餅馬拉松賽上，由韓國科學技術院開發的四足步行機器人“RAIBO2”耗時4小時19分52秒，完成了全程42.195公里的馬拉松。這是全球首款完成全程馬拉松的四足機器人。
日常巡邏
2024年12月，由成都高新區企業成都鼎橋通信技術有限公司和四川具身人形機器人科技有限公司聯合研發的四足機器狗入列成都市公安局高新區分局巡警大隊，並在金融城天府雙塔、交子大道、玉林西路等場景開展日常巡邏和反詐宣傳。
2025年3月，在雲南省曲靖市第一國小開展警用新裝備‘機器狗’崗前測試和訓練”。
輻射探測
2025年5月16日訊息，由廣州海關自主研發完成的全國海關首個輻射探測“機器狗”已在佛山市珠江貨運碼頭、北滘港等地投入使用。
驅離海鷗
2025年8 月 4 日訊息，全球披薩連鎖巨頭達美樂在2025年夏天在英國市場開展了一項小型試點：在海灘區域投放基於波士頓動力 Spot 平台的送餐機器狗 Domidog。該機器狗搭載立體攝像頭、360° 視覺感測器，同時擁有適宜沙灘環境的足式行走機構。調查數據顯示，喜歡“碼頭整點薯條”的海鷗是英國人在沙灘上討厭的十大事物之一，而 Domidog 可幫助驅離在沙灘上俯衝“掠奪”人類食物的海鷗，保障客戶的進食體驗。
各國發展
中國
中國四足移動機器人的研究從20世紀80年代開始。1991年，上海交通大學機器人研究所開展了JTUWM系列四足步行機器人的研究。1996年，該研究所研製成功了JTUWM-III。該機器人採用開式鏈腿機構，每條腿有3個自由度，具有結構簡單、外形靈巧、體積小、重量輕等特點。它採用力和位置混合控制，腳底裝有PVDF測力感測器，利用人工神經網路和模糊算法相結合，實現了對角線動態行走。但其步行速度較慢，極限步速僅為1.7kmh；另外，其負重能力有限，故在實際作業時實用性較差。2010年，中國國家863計畫先進制造技術領域啟動“高性能四足仿生機器人”項目，山東大學、國防科技大學、哈爾濱工業大學和上海交通大學均展開了液壓驅動的四足機器人研究工作。2018年，山東大學面向教育與娛樂的小型電動四足機器人初步完成產品化和小批量試製工作，並成功亮相2017年RobCup中國區比賽。
2025年1月13日，浙江大學杭州國際科創中心人形機器人創新研究院聯合鏡識科技有限公司、杭州凱達爾焊接機器人股份有限公司研發的四足機器人“黑豹 2.0”發布。據介紹，這是世界上跑得最快的“四足機器人”，速度可達到10米/秒。
2025年7月1日上午，山東威海高區火炬八街，一支女警巡邏隊與警用機器狗“笨笨”一同巡邏，吸引眾人目光。“笨笨”由高區公安分局投入使用，當日與女警隊共執首日勤務。
2025年7月7日訊息，在“智繪光谷”CMG世界機器人技能大賽的首賽上，“新一代黑豹2.0”憑以10.3米/秒的速度打破由波士頓動力WildCat創造的8.89米/秒的機器狗紀錄。
美國
美國的四足機器人的典型代表是卡耐基美隆大學的Boston dynamics實驗室研製的BigDog，BigDog是國際四足機器人領域的翹楚，其涵蓋了機械、電子計算機、控制等多個領域，通過技術的集成，使得機器人的智慧型程度顯著增加。該機器人可在負載的情況下行走於複雜地形，自適應能力比較強。隨後世界各研究機構在BigDog原機的基礎上進行改進，衍生出各具特色的產品。2013年12月底，由於BigDog噪音極大，該項目停止。
日本
現代四足機器人研究最系統和取得研究成果最多的是日本東京工業大學的広癩茂男等領導的広癩·福田機器人研究室(hirose·fukushima robticslab)，該實驗室從20世紀80年代開始四足機的研究，共試製成功3個系列、12款四足機器人。
除広癩·福田機器人實驗室之外，日本電氣通信大學的木村浩等人還研製成功了具有寵物狗外形的機器人Tekken-IV。該機器人的關節安裝了陀螺儀、傾角計、觸覺感測器等多種感測器，能夠實現自適應不規則路面，同時利用高速攝影完成避障行為。該機器人具有創新性的成果是採用基於神經振盪子模型CPG(central patterngenerator)的控制策略，這是足式機器人近10年來在控制方面取得的最具突破性成果。
2025年4月6日訊息，川崎重工（Kawasaki Group）在日本召開發布會，公布了旗下一款四足仿生概念車“CORLEO”，這款越野車徹底顛覆了傳統概念，配備了四條獨立運動的機械腿，並利用氫能驅動。
研究趨勢
隨著足式機器人的研究日益深入和發展，四足步行機器人在速度、穩定性、靈活性和對地面的適應性等方面的性能將不斷提高，自主化和智慧型化將逐步實現。綜合分析，在未來的研製中四足步行機器人有以下幾個發展趨勢：
(1)實現腿機構的高能、高效性。
動物的肌腱肌肉均是高效儲能和節能的元件，能夠解決高速穩定行走和能量利用率的問題。而四足步行機器人的腿機構和關節均為剛性連線，不但不能儲能，且因觸地的衝擊，要消耗掉許多能量。因而高功率密度且具有緩衝儲能措施的腿機構是未來的研究熱點問題。
(2)輪、足運動相結合。
足式移動方式與輪式技術的結合，既可通過輪式調節控制移動的效率，也可利用腿機構實現越障、避障等高效運動。國內外已開展了輪、足相結合機器人的相關研究，在以後的研究工作中輪、足相結合的研究力度會進一步加大。
(3)步行機器人微型化。
微型步行機器人有著廣闊的套用前景，它可以廣泛套用於各類科學探索、工業作業中，例如可在狹小的空間如管道內行走、作業和維修等。
(4)增強四足步行機器人的負載能力。
目前四足步行機的研究主要集中在小型輕便、易於控制等方面，距離低能耗、高負載的要求還有一定的差距，在進行野外實際作業時實用性較差。基於此，開展負載能力強、步行機構能耗低的四足機器人的研究也是未來研究的一個重要的方向。
(5)機器人仿生的進一步深化。
仿生四足機器人不能僅僅限制在模仿機構上，還應該模仿生物的一些功能，如蝙蝠的聽覺、狗的嗅覺、蜻蜓的視覺等。
(6)機器人智慧型化的加強。
機器人行業融合人工智慧、大數據等新興技術向智慧型化方向快速發展。
