仿人机器人陷入有严重的设计缺陷，机械智能或成突破关键

抖音快讯 2025年08月17日 22:23 1 admin

当特斯拉Optimus机器人优雅地折叠T恤衫，或者波士顿动力公司的Atlas执行复杂体操动作时，机器人革命似乎触手可及。然而，在这些令人印象深刻的演示背后，隐藏着一个根本性的设计缺陷：现代仿人机器人正深陷"僵硬陷阱"，其能耗效率远低于人类，实用性大打折扣。

索尼机器人部门最近发布的研究合作招募中明确指出了这一核心问题。该公司表示，当前的仿人和仿动物机器人"关节数量有限"，导致"它们的动作与模仿对象之间存在显著差距，严重降低了实用价值"。索尼正在寻求新的"灵活结构机制"来创造目前缺失的动态运动能力。

能耗悖论暴露设计缺陷

数据对比揭示了当前仿人机器人设计的根本问题。特斯拉Optimus机器人执行简单行走时每秒消耗约500瓦功率，而人类进行更高强度的快步行走仅需310瓦。这意味着机器人在完成更简单任务时却消耗了近45%的额外能源，效率低下程度令人震惊。

这种能耗差异并非偶然，而是当前"大脑优先"设计理念的直接后果。工程师们习惯于通过强大的中央处理器和精密传感器来控制一切，结果造就了物理结构僵硬、缺乏适应性的机械身体。与人体灵活的关节、柔韧的脊椎和弹性肌腱形成鲜明对比，仿人机器人本质上是由金属和电机组成的刚性装配体，连接关节的自由度极其有限。

为了对抗自身重量和惯性，这些机器人必须每秒进行数百万次微小的能耗修正以避免倾倒。即使是最先进的仿人机器人，通常也只能工作几小时就耗尽电池电量。伦敦南岸大学机械智能研究组主任哈米德·拉贾比指出，这种设计哲学导致了恶性循环：不自然的身体需要超级计算机大脑和强大执行器阵列，这反过来又使机器人更重、更耗能。

特斯拉Optimus机器人。（帕特里克·T·法伦/法新社/盖蒂图片社）

从软件思维到物理智能

当前机器人行业的领导者大多是软件和人工智能公司，他们的专长在于通过计算解决问题。全球供应链也针对这种需求进行了优化，提供高精度电机、传感器和处理器。然而，构建具有物理智能的机器人身体需要完全不同的制造生态系统，这个基于先进材料和生物力学的生态系统尚未成熟到可以大规模运营的程度。

特斯拉Optimus折叠T恤的演示恰好暴露了这一设计缺陷。人类可以不用眼睛看就能折叠衣物，依靠触觉感受面料并引导动作。而Optimus由于手部相对僵硬、传感器稀少，必须依赖强大的视觉系统和AI大脑来精确规划每个微小动作。面对床上皱巴巴的衬衫这种真实世界的不可预测状态，它很可能束手无策。

波士顿动力公司的全电动Atlas虽然运动范围令人印象深刻，几乎具有外星般的灵活性，但病毒式传播的体操视频并未展示它无法完成的任务。它无法自信地走过长满苔藓的岩石，因为其脚部无法感受表面并据此调整形状；它也无法穿过茂密的树枝丛，因为身体无法屈服然后反弹回来。

机械智能的生物启发

解决方案或许隐藏在大自然数百万年的演化智慧中。机械智能研究领域正在探索一种称为"形态计算"的原理，即身体本身就能自动执行复杂计算。

松果的鳞片在干燥条件下自动打开释放种子，在潮湿时闭合保护种子，这是一种纯粹的机械湿度响应，无需大脑或电机参与。奔跑野兔腿部的肌腱就像智能弹簧，当足部着地时被动吸收冲击，然后释放能量使步态稳定高效，无需肌肉过度用力。

人类手部同样展现了物理智能的精髓。柔软的肌肉具有被动智能，能自动适应所握持的任何物体。指尖充当智能润滑剂，调节湿度以在任何表面上获得完美摩擦力。如果将这些特征整合到机器人手部，它握持物体所需的力量和能量将大幅降低，皮肤本身就成为计算机。

目前已有研究团队证明了这种方法的价值。模仿猎豹储能肌腱设计的弹簧腿机器人能以惊人效率奔跑。拉贾比的研究团队正在开发混合铰链等创新结构，将刚性关节的精确性和强度与柔性关节的适应性、减震特性相结合。对于仿人机器人而言，这可能意味着创造出更像人类肩膀或膝盖的关节，解锁多重自由度以实现复杂的生命般运动。

机器人技术的未来不在于硬件与软件的对抗，而在于二者的融合。通过拥抱机械智能，我们有望创造出新一代机器，最终能够自信地走出实验室，步入真实世界。

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