從移動的方式來講，陸地上有多種的移動方式，輪式、履帶式、軀干式等，其中腿足式可以說是地面運動方式里最具靈活性和地形適應性的移動方式，它不僅可以適應不平整的地面，也可以適應不連續的地形，是機器人研究領域的重要課題，需要解決難建模、易失穩、能耗高等諸多挑戰性難題。浙大自2006年關注仿人機器人的挑戰，并開展一系列這方面的研究，2008-2011年在國家863重點課題的支持下，開發了兩個大型仿人機器人，身高165，重56公斤，全身有30個自由度，可以跟人或雙機器人進行乒乓球對打，跟人最大回合數是有145個回合，雙機器人也有140多個回合，可以去適應不同的球速，包括對快速旋轉飛行乒乓球的準確識別、定位和軌跡的預測，以及實時在線的全身協調運動規劃、手臂快速運動下的平衡控制等，該成果得到了美聯社、路透社、國家地理頻道等專題報道，美國自然科學基金會把該項成果做長篇幅介紹并寫進給奧巴馬政府的工作報告內。但當時機器人的行走速度只有1.2公里/小時，難以適應打球的快速度。

從2012年開始，我們主要圍繞著如何提高機器人運行速度，以及如何從室內走向室外，去適應室外不平整的地面來開展研究。我們通過在關節柔順控制、全身協調控制、未知外力擾動下的柔順平衡控制等技術突破，成功研制在室外可以適應草地鋼管等不平整地面、以及適應未知外力推動的雙足仿人機器人，行走速度最快可以達到4.5公里/小時。利用相關技術，“絕影”機器人由我們團隊畢業的學生進行了創業，打造了四足機器人“絕影”。這個機器人具有多種步態，并能完成跳躍、上下30°的斜坡、適應不平整地面、適應各種外力的擾動，目前在變電站巡檢等方面進行推廣應用。

除了這樣大型的腿足式機器人，我們團隊新引進的研究員陸博士，他的研究方向是在人體內進行送藥的機器人，把微型、軟體和多足結合起來。應用腿足對不平整應用環境的適應性，來適應人體器官內的不平整性。利用微納加工的技術，來給機器人安裝了數以百計的、非常柔軟纖細的腿，加上磁性的物質來實現在磁場控制下的機器人運動，實現了多種步態，包括波形拍打式步態與搖擺切換式步態。它可以靈活適應人體內的不平整及液態等復雜環境，攜帶藥物精確送達病變處，該微型多足軟體機器人自重只有4克，但能夠搬運42克的藥丸，搬運重量是自身重量的幾十倍，搬運的速度和重量都達到了一個很高的指標，并在模擬的人體胃環境里做了實驗，獲得了2018年中國十大學術進展獎。

從導航方式來講，它決定了機器人在環境中的自主能力，我們需要解決三個方面的問題，一是要構建環境的地圖，然后根據機器人當前的感知，在地圖上確定機器人的位置，也就是解決在哪里這個問題，然后根據要到哪里來實現，通過導航規劃來解決怎么去這個問題。由于這幾個問題的復雜性，特別是地圖構建和定位問題的復雜性，所以業內之前的移動機器人雖然也能夠實現自主移動，實際上是在技術方面做了簡化，比如RGV是用了軌道導引，AGV是用了磁釘、磁條、二維碼這樣的標識去減少定位難題，通過傳感器對這些標識的檢測，來完成定位；另外我們的家庭清潔作業機器人也是自主導航，但降低了對效率和定位精度的要求。但現在，很多像工業領域、港口碼頭等領域，對如何擺脫這些人工標識物、實現高可靠高精度的自然導航提出了重要需求。目前我們已經通過一些技術突破推動了在這些領域中的應用。

地圖構建問題在95年就被定義了，由于定位和地圖構建形成了一個雞與蛋的問題，被稱為一個難的問題。2001年研究人員用擴展卡曼濾波，在數據關聯準確的情況下，可以進行一致性求解。2007年提出的粒子濾波方法，使得我們能夠對數據關聯做多種假設，來容忍可能的數據關聯錯誤。2006至2011年，研究人員提出了圖優化方法，通過構建圖模型、建立節點之間的位置約束和觀測約束，通過形成約束最大一致性來求解問題；并通過形成圖優化問題的求解工具，來實現大規模最優問題的快速求解。在這個框架下，我們也做了一系列工作，特別是如何正確建立節點與節點之間的數據關聯。我們做的主要工作包括，怎么對三維的點云進行快速匹配，怎么在大范圍的環境建立對點云的描述，能夠快速檢索到我們又回到了這個位置，從而實現正確的位置識別。同時近幾年我們還研究了面向像腿足式機器人，它要用到的不是激光地圖，也不是視覺特征地圖，而是稠密的高度地圖，這樣的地圖構建會涉及大量的計算，而且我們現在一致性地圖的構建主要面向的是稀疏特征的地圖一致性構建，那我們要怎樣去解決這個問題，來實現大范圍一致的稠密高層地圖的構建。