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人形机器人距离“人”还有多远?|回到「生物」

来源:丹巴新文网
人形机器人距离“人”还有多远?|回到「生物」

《爱,死亡和机器人》(第一季)剧照

8月19日到23日,2026世界机器人大会将在北京亦庄举办。今年大会的主题是“人机共生,产需共融”,300多家参展企业会带来2000多件展品加上150多项首发新品。大会还首次开设机器人消费街,届时机器人厨师、机器人服务员会出现在公众可以近距离接触的应用场景里。

在进入展馆、赛场和服务区域之前,很多人对人形机器人的第一印象可能来自舞台。2025年春晚,一群穿花棉袄的人形机器人摇着手绢、踩着秧歌步,和真人舞者一同完成整齐的合演;之后的一年,机器人又接连出现在武术、足球、短跑和物品抓取等公开表演中。

2025 春晚《秧bot》

同一年(2025),在世界人形机器人运动会上,“天工”机器人以21.50秒的成绩拿下100米短跑冠军。

2025世界人形机器人运动会100米项目

当机器人摇手绢、踢足球,或是伸手拿起物件,好奇的你也许会想:机器人是怎么做到的?

完成动作,机器人首先需要一副能活动的身体。骨架负责承重,关节决定活动范围,电机提供动力,机身和脚底的传感器不断报告姿态。它还需要一套软件系统,来处理身体状况、周围环境、下一步行动以及偏差调整等问题。

从舞台几分钟的表演,到工厂、商店和赛场上的持续行动,每个动作背后都有一条由机械结构、运动学、传感、规划与控制共同组成的长链。

2025世界人形机器人运动会武术项目

人形机器人被称为“人形”,是因为设计时以人类形态为标准。从生物学角度看,人类身体有其自身的运行原理。那么人类如何以人为“原型”,设计出一副能行动的身体?在机械骨架、关节和材料出现之前,自然界是如何解决支撑、移动、抓握和感知这些问题的?

01 自然界教会了什么?

《当自然赋予科技灵感》开篇提到:“仿生学的历史是一段不断重启的历史——在每一个时代,人们都从大自然中寻找解决技术难题的方法。”(《当自然赋予科技灵感》P8)

这样的例子比比皆是。

座头鲸胸鳍前缘的突起启发了风力发电机桨叶的设计。

带突起的风力发电机桨叶,灵感来源于座头鲸的鳍。

章鱼的柔软腕足和吸盘给软体机械臂提供了抓取新思路。

吸盘——不论动物身上或医学应用,都有吸附功能。

还有荷兰艺术家泰奥·扬森发明的“风力兽”。骨架由塑料管构成,关节能将风力转化为行走的动力,让巨大的机械生命沿着海滩移动。它没有肌肉和神经系统,材料与结构完成了大部分运动功能。

一款拥有36条腿的“野兽”,图源:Strandbees。

通过向自然学习,我们创造出一些“局部”。但要让机器人能辨识物体、适应变化并选择行动,问题还需进一步:这些“局部”如何构成“整体”?从“整体”角度看,行动是如何实现的?

自然界中的身体是怎样形成的?

02 回归人体:真人如何发育成形?

人体的发育并不简单:从受精卵到拥有头颅、四肢、器官和神经系统的身体,发育过程中始终在保持自身完整的同时进行大规模改变。《生命的成形》将其类比作“折纸”。

《生命的成形》描述了每个人出生前的奇妙过程。在这个复杂的自组织系统中,细胞会接收邻近细胞和组织释放的化学信号,感知距离、浓度与机械力量等信息,再调整自己的位置、形态和发育方向。

神经管的信号以相反方向传递,塑造着邻近组织。(《生命的成形》P108)

大量局部交流逐渐形成整体结构——“在原本单调的胚胎上创造出细节,是大量细胞互相对话的结果。”(《生命的成形》)

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