人形機(jī)器人存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，我們需要修復(fù)它

觀看波士頓動(dòng)力公司的 Atlas 機(jī)器人進(jìn)行日常訓(xùn)練，或圖中最新的類人生物裝入洗衣機(jī)，很容易相信機(jī)器人革命已經(jīng)到來。

從外部看，似乎唯一剩下的挑戰(zhàn)是完善人工智能（人工智能）軟件，使這些機(jī)器能夠處理現(xiàn)實(shí)生活中的環(huán)境。

但該行業(yè)最大的參與者知道存在更深層次的問題。在最近的電話對(duì)于研究合作伙伴關(guān)系，索尼的機(jī)器人部門強(qiáng)調(diào)了阻礙其自己機(jī)器的一個(gè)核心問題。

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這是我家里的一臺(tái) F.02，使用 Helix 洗衣服pic.twitter.com/MXFf1o81EG

— 布雷特·阿德科克 （@adcock_brett）7月 30， 2025

它指出，當(dāng)今的人形和模仿動(dòng)物的機(jī)器人具有“有限數(shù)量的關(guān)節(jié)”，這造成了“它們的動(dòng)作與它們模仿的對(duì)象的動(dòng)作之間的差異，顯著減少了它們的......價(jià)值“。

索尼呼吁新的“靈活的結(jié)構(gòu)機(jī)制”——從本質(zhì)上講，更智能的身體——?jiǎng)?chuàng)造目前缺失的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。

核心問題是人形機(jī)器人往往是圍繞集中控制一切的軟件設(shè)計(jì)的。這種“大腦優(yōu)先”的方法導(dǎo)致了物理上不自然的機(jī)器。

運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作優(yōu)雅而高效，因?yàn)樗麄兊纳眢w是由順應(yīng)的關(guān)節(jié)、靈活的脊柱和彈簧般的肌腱組成的交響樂。相比之下，人形機(jī)器人是金屬和電機(jī)的剛性組件，通過自由度有限的關(guān)節(jié)連接。

為了對(duì)抗身體的重量和慣性，機(jī)器人必須每秒進(jìn)行數(shù)百萬次微小的、耗電的修正，以避免翻倒。因此，即使是最先進(jìn)的人形生物也只能工作幾個(gè)小時(shí)，電池就會(huì)耗盡。

從這個(gè)角度來看，特斯拉的擎天柱機(jī)器人消耗約 500 瓦每秒的功率，用于簡單的步行。人類僅使用約 310 瓦每秒。因此，機(jī)器人為了完成更簡單的任務(wù)而消耗了近 45% 的能量，這是一個(gè)相當(dāng)?shù)偷男省?/p>

遞減

那么，這是否意味著整個(gè)行業(yè)都走錯(cuò)了路呢？當(dāng)談到他們的核心方法時(shí)，是的。

非自然的身體需要超級(jí)計(jì)算機(jī)大腦和強(qiáng)大的執(zhí)行器大軍，這反過來又使機(jī)器人更重、更渴望能量，從而加深了它們想要解決的問題。人工智能的進(jìn)步可能令人嘆為觀止，但它導(dǎo)致回報(bào)遞減。

例如，特斯拉的 Optimus 足夠聰明，可以折疊一件 T 恤。然而，示威實(shí)際上暴露了它的身體弱點(diǎn)。人類可以在不真正看的情況下折疊一件 T 恤，利用他們的觸覺來感受織物并引導(dǎo)他們的動(dòng)作。

擎天柱的手相對(duì)僵硬，傳感器較差，依靠其強(qiáng)大的視覺和人工智能大腦來精心規(guī)劃每一個(gè)微小的動(dòng)作。它很可能會(huì)被凌亂床上皺巴巴的襯衫打敗，因?yàn)樗纳眢w缺乏適應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界不可預(yù)測狀態(tài)的身體智能。

波士頓動(dòng)力公司 （Boston Dynamics） 的新型全電動(dòng) Atlas 更令人印象深刻，其運(yùn)動(dòng)范圍似乎幾乎是外星人。但是病毒式雜技視頻不要表現(xiàn)出來是它做不到的事情。

例如，它無法自信地穿過長滿苔蘚的巖石，因?yàn)樗哪_感覺不到表面是否與它相適應(yīng)。它無法穿過茂密的樹枝叢，因?yàn)樗纳眢w無法屈服然后彈回來。

這就是為什么盡管經(jīng)過多年的發(fā)展，這些機(jī)器人大多仍然是研究平臺(tái)，而不是商業(yè)產(chǎn)品。

為什么行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者還沒有追求這種不同的理念？

一個(gè)可能的原因是，當(dāng)今的頂級(jí)機(jī)器人公司基本上是軟件和人工智能公司，其專長在于解決計(jì)算問題。他們的全球供應(yīng)鏈經(jīng)過優(yōu)化，通過高精度電機(jī)、傳感器和處理器來支持這一點(diǎn)。

構(gòu)建物理智能機(jī)器人身體需要一個(gè)不同的制造生態(tài)系統(tǒng)，植根于先進(jìn)材料和生物力學(xué)，該生態(tài)系統(tǒng)還不夠成熟，無法大規(guī)模運(yùn)行。

當(dāng)機(jī)器人的硬件看起來已經(jīng)如此令人印象深刻時(shí)，人們很容易相信下一次軟件更新將解決任何剩余的問題，而不是承擔(dān)重新設(shè)計(jì)車身和制造它所需的供應(yīng)鏈的昂貴而艱巨的任務(wù)。

自治機(jī)構(gòu)

這個(gè)挑戰(zhàn)是機(jī)械智能 （MI），世界各地的眾多學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)正在研究該研究，其中包括我在倫敦南岸大學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)。它源于數(shù)百萬年前大自然完善智慧體的觀察。

這些基于一種稱為形態(tài)計(jì)算的原理，這意味著物體可以自動(dòng)執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算。

松果的鱗片在干燥條件下張開以釋放種子，然后在潮濕時(shí)關(guān)閉以保護(hù)它們。這是對(duì)濕度的純機(jī)械反應(yīng)，不涉及大腦或運(yùn)動(dòng)。

奔跑的野兔腿上的肌腱就像智能彈簧一樣。當(dāng)腳著地時(shí)，它們被動(dòng)地吸收沖擊，只是釋放能量，使其步態(tài)穩(wěn)定高效，而不需要肌肉付出太多努力。

想想人的手。它柔軟的肉體具有被動(dòng)智能，可以自動(dòng)適應(yīng)它所持有的任何物體。我們的指尖就像一個(gè)智能潤滑器，調(diào)節(jié)濕度以達(dá)到任何給定表面的完美摩擦水平。

如果將這兩個(gè)功能融入擎天柱手中，它將能夠以當(dāng)前所需力和能量的一小部分來固定物體。皮膚本身將成為計(jì)算機(jī)。

MI 就是設(shè)計(jì)機(jī)器的物理結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)自動(dòng)適應(yīng)——無需主動(dòng)傳感器或處理器或額外能源即可響應(yīng)環(huán)境的能力。

解決人形陷阱的方法不是放棄當(dāng)今雄心勃勃的形式，而是根據(jù)這種不同的理念來構(gòu)建它們。當(dāng)機(jī)器人的身體具有物理智能時(shí)，它的人工智能大腦可以專注于它最擅長的事情：高級(jí)戰(zhàn)略，以更有意義的方式學(xué)習(xí)和與世界互動(dòng)。

研究人員已經(jīng)在證明這種方法的價(jià)值。例如機(jī)器人設(shè)計(jì)有彈簧狀腿模仿獵豹儲(chǔ)能肌腱的可以以驚人的效率奔跑。

我自己的課題組正在開發(fā)混合鉸鏈等。它們結(jié)合了剛性接頭的精確精度和強(qiáng)度以及柔順接頭的自適應(yīng)減震特性。對(duì)于人形機(jī)器人來說，這可能意味著創(chuàng)建一個(gè)更像人類移動(dòng)的肩膀或膝蓋，解鎖多個(gè)自由度以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、逼真的運(yùn)動(dòng)。

機(jī)器人技術(shù)的未來不在于硬件和軟件之間的較量，而在于它們的綜合。通過擁抱 MI，我們可以創(chuàng)造出新一代機(jī)器，最終可以自信地走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入我們的世界。

哈米德·拉賈比，機(jī)械智能（MI）研究組主任，倫敦南岸大學(xué)

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