机器人利用新的 3D 测绘技术在崎岖的地形中导航

四足机器人在复杂地形安全通行领域的能力正飞速提升。香港研究人员近期取得一项突破性进展，他们为四足机器人研发出一种新型测绘模型，使其能自主爬行穿过障碍物、跳跃跨越障碍，顺利抵达目标地点

研究人员在2025年 8 月 4 日发表在 IEEE Robotics and Automation Letters 上的一项研究中描述了这种机器人，它通过多层测绘技术感知环境，精准应对复杂地形。

敏捷的两足或四足动物能轻松适应多样地形，而具备类似复杂环境通行能力的机器人极具应用价值：它们可承担对人类而言危险的任务，例如地震后不稳定废墟区域的监测与评估。但要让机器人精准测绘复杂环境，并应对各类障碍（如跨越间隙、攀爬高处物体等），仍是一大技术挑战。

机器人的先进地形测绘技术

香港大学助理教授 Peng Lu 和他的博士后学生 Yeke Chen 和其他团队成员试图创造一种能够克服这些障碍的机器人。为了帮助他们的机器人详细感知周围环境，他们开发了一个模型，可以根据机器人的传感器数据创建多层高程图。该地图可以使用激光雷达数据捕获各种地形的特征。

团队先通过模拟环境训练机器人，使其识别现实世界中可能遇到的不同地形，包括极具挑战性的场景 —— 如必须跳跃跨越的间隙、需爬行穿过的悬空障碍物等。即便传感器数据缺失，机器人也能基于训练数据通过估算在一定程度上弥补。

“通过学习模拟和知识提炼中的不同技能，机器人能够在不同的技能之间切换，以穿越不同的障碍。”Lu说。

在他们的研究中，研究人员在一系列室内和室外实验中使用 Unitree Go1 机器人测试了他们的测绘技术，它必须自主爬行、攀爬或跳跃才能克服障碍。

“结果表明，多层高程图可以有效地表示各种复杂的地形，这使得机器人能够轻松理解环境，”Lu 说，并指出机器人还成功地根据需要在模式之间自主切换——爬行、跳跃和攀爬。

他补充说，机器人无意中具有路径规划能力，尽管它没有被编程为具有这些能力。例如，当机器人遇到太高而无法通过的障碍物时，它会绕过障碍物，因此通过反复试验自行找到穿过环境的路径。

Lu 指出，虽然这种机器人的一个关键优势是能够在多样化和困难的地形中导航，但它只能依赖已经训练过的数据，而不能直接从真实世界的数据中学习。

未来，团队计划将这款机器人商业化，应用于建筑工地等巡检场景；同时，他们还将利用现实世界数据进一步提升机器人应对各类地形的能力。