7月6日，在中国科学技术大学人形机器人研究院的实验室里，蔡浩锐蹲在场地边，把一只银灰色的四足机器狗轻轻放在一块模拟月壤的斜坡上。他按了一下遥控器，机器狗的四条腿忽然像被抽走骨架一样向内收拢，整个身体蜷成一个近乎完美的圆柱体。紧接着，它顺着坡面无声地滚了下去。滚到坡底，它又自动舒展四肢，稳稳站住，像什么都没发生过。

“下坡的时候，它不耗电——全靠重力。”蔡浩锐站起来，拍了拍手上的灰，语气平淡，像是在说一件再普通不过的事。

但这个动作，他和团队整整磨了两年。

一个“不可能”的任务

蔡浩锐是中国科学技术大学精密机械与精密仪器系的博士研究生。2024年初，他所在的实验室接到一个来自深空探测项目的需求：为月球南极陨石坑探测设计一款新型机器人。

月球南极常年阴影区蕴藏着水冰资源，是人类未来登陆月面基地的关键。但那里的地形远比月球正面复杂——密布的陨石坑，坡度陡峭，坑底崎岖。传统的轮式火星车，比如“好奇号”“毅力号”，在那种地方寸步难行；而足式机器人虽然能跨过沟坎，但关节多、能耗高，在月球表面，太阳能供电有限，一旦电量耗尽就是任务终结。

“当时我们想，有没有一种办法，既能让机器人翻山越岭，又能在平地和下坡时省电？”蔡浩锐说。

这个想法听起来美好，但行业内的共识是：足式机器人和轮式/滚动式是两条技术路线，各有优劣，强行结合往往两头不讨好。更棘手的是，当时国内甚至国际上，几乎没有成熟的可变形、可滚动的四足机器人方案作参考。

蔡浩锐没有退缩。他翻遍了文献，发现自然界早就有答案。

“你看穿山甲，遇到危险就缩成一团，它本身也是四足动物。”蔡浩锐打开手机，翻出一张穿山甲蜷缩的照片，“还有金轮蜘蛛，沙漠里的，逃跑的时候会把自己变成一个轮子，翻滚着下山，比跑快多了。”

他把这两种动物的行为模式提炼成设计哲学：既能正常行走，又能变形滚动，两者用同一套腿，不增加额外重量。

这个灵感直接决定了机器人的构型——四条腿既是行走的执行器，又是滚动的“辐条”。通过精确的关节控制，机器人可以从四足站姿变形为圆柱体，滚动时，腿收在内部，外壳承受地面摩擦和撞击。

“但一开始，我们做得非常简陋。”蔡浩锐回忆道。

“滚”出来的能效革命

项目从2024年初启动，到现在迭代了四个主要版本。

第一个版本，他们只是在普通四足机器人上做了简单的蜷缩动作，能滚起来，但方向完全随机，速度也不可控。“就像一个皮球，踢一脚不知道滚到哪里去。”

第二个版本，他们改进了控制算法，但发现机器人外壳在滚动中磨损严重，而且内部结构容易松动。

第三个版本，团队引入了几何与惯量协同优化，重新设计外壳材质和曲面弧度，让机器人既能在撞击中保护内部元器件，又能顺畅滚动。

直到今年初，第四个版本才真正实现了速度闭环控制和方向精准调控。

“最大的难点不是让它滚，而是让它滚得好。”蔡浩锐说，“滚得快慢、往哪个方向滚，都要精准可控，否则在月球上滚偏了，掉到另一个陨石坑里就回不来了。”

“我们这条技术路线，跟别人都不一样。”蔡浩锐强调。目前绝大多数滚动机器人需要额外加装驱动器，比如内部偏心轮或外挂轮子，而他们的机器人行走、变形、滚动共用同一套关节驱动系统，不增加多余重量，能效比更高。

在实验室的测试数据里，这款机器人在四足行走模式下能耗与普通四足机器人相当，但在下坡滚动模式下能耗几乎为零（仅维持控制系统耗电），在平地主动滚动模式下，能耗仅为行走模式的五分之一。

“在月球上，能源就是生命。每省一度电，就能多走一公里，多采集一份数据。”蔡浩锐说。

他算了一笔账：如果一次探测任务中，有30%的路程是下坡或平坦硬质地面，机器狗采用滚动模式，整体续航能延长一倍以上。这意味着，原本只能工作一个月昼的探测器，现在可能工作两个月，或者探索范围扩大一倍。

目前，这款机器人已通过多个仿真实战场景的验证，并已与相关航天科研机构对接，计划在后续月球探测任务中承担先遣勘测角色。

不止月球，还有地球

蔡浩锐的背后是一支8到10人的年轻团队，平均年龄不到26岁，来自中国科大精密机械、控制科学、人工智能等多个专业学科方向。

“我们不是只做这一个课题，实验室还有人在研究磁流变智能材料，用来改变关节阻尼和刚度，让机器人跳得更高、负重更强。”蔡浩锐说。

但最核心的这群人，几乎这两年里所有的周末和假期都泡在了实验室。就这样在一次次失败中推倒重来直至完成机器狗的雏形。

尽管项目的“初心”是深空探测，但团队发现，这项技术在地球上也大有用武之地。

“野外探险、灾后救援，很多场景需要机器人在废墟或山地里移动，能效同样重要。”蔡浩锐说，“比如地震后的倾斜楼板，机器狗可以爬上去，然后滚下来，省电、省时间。”

目前，团队正在攻克最后一个主要技术难关：滚动状态下的稳定地形感知。因为机器人滚动时整个机体都在运动，视觉和雷达传感器会剧烈晃动，如何获取稳定的环境数据，是自主决策的前提。

“等这关过了，我们就可以做更广泛的实际应用推广。”蔡浩锐说。

实验室窗外，合肥的天已经暗了。坡面上，那只银灰色的机器狗安静地站着，像是在等着下一道指令，又像是在等着什么别的，它似乎还不急。它的研发者用了两年，才教会它“如何下坡”。

那学会“更稳出发”，大概也不远了。

·合肥日报-合新闻记者 李想·

2026年7月8日 第A03版

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