日前，宇樹科技公開了新品預熱海報（見下圖），這款即將發布的人形機器人以“芭蕾舞者”形象示人——寬肩窄腰，體形纖長，正踮著腳尖似乎要翩翩起舞。

此番首次亮相的“31個關節自由度”，是宇樹科技人形機器人此前從未達到過的。

機器人有時給人以“笨重”之感，而此次海報上，Agile（敏捷的）和Elegant（優雅的）兩個簡潔的單詞引入矚目。

身高180厘米、兼具敏捷和優雅的人形機器人，會是怎樣的？解放日報記者專訪了機器人專家、上海大學國家級工程訓練示范中心主任郭帥教授。

關節自由度是否越多越好

在談論人形機器人的關節自由度時，不妨先來看看人體有多少關節自由度。

在人體解剖學和生物力學中，自由度指的是一個關節在空間中能夠獨立運動的方向數量。簡單來說，就是關節能朝幾個方向“自由”地活動。因為存在個體差異，計算人體總自由度數非常復雜，且不同學者的計算方式略有不同。

最常被提及的答案是：一個沒有手指和腳趾細節的人體模型，其自由度總數在200到300之間。

一般而言，自由度高的機器人本體有更加靈活的動作表現。一個仿人機器人需要分配足夠的自由度來模仿人類的動作，比如行走、抓取等。

那么，人形機器人自由度是不是越多越好？

“并非如此。”郭帥說。首先要看自由度的設計與控制，這決定了機器人的靈活性和能力。如果無法精確模仿人的主要動作，再多自由度也是冗余。其次，要看成本與復雜度。更多自由度，也就意味著更多的驅動器（比如電機）、更復雜的結構和更困難的控制算法。

因此，人形機器人自由度需要在功能性和復雜性之間取得平衡。這也是為何人形機器人當前主流自由度一般為30個左右（不算靈巧手自由度）。比如，小鵬的Iron：32個；智元的靈犀X2探索版：31個；逐際動力的LimX Oli：31個；星動紀元的星動L7：31個；特斯拉的擎天柱：30個；優必選的Walker S1：29個……

此前，宇樹科技在春晚扭秧歌的人形機器人有19個自由度，上個月發布的第三款人形機器人R1配備26個自由度。

對于即將發布的“芭蕾舞者”31個關節自由度分布情況，郭帥預測“6×2+3+7×2+2”分別對應腿、腰、臂、頸，主要增加了手臂和腰部的自由度數量，將大大提高上肢的運動能力。

值得一提的是，頸部2個自由度和腰部3個自由度的設計，使得機器人能夠做出更加自然的頭部和軀干運動。這在與人類互動、情感陪伴等場景尤為重要，機器人能更流暢地與人類進行眼神交流和體態互動。

“31個關節自由度將給宇樹科技帶來更高的硬件平臺，加上其原先的軟件和算法能力，我們可以期待新一代機器人將擴展出新的功能。”郭帥說。

“芭蕾舞者”是否真的能像專業舞者一樣跳芭蕾？郭帥認為可能性不大，因為“腳的自由度沒有那么高”。

未來會朝著更仿人的方向進化

“芭蕾舞者”身高180厘米，與宇樹科技之前發布的H1都是大高個，但從海報上的剪影來看，“芭蕾舞者”在形態擬人化上有了不小的突破，線條更纖細、更流暢。

在郭帥看來，“31個關節自由度+180厘米的身高”很好地實現了仿生學設計理念，再加上具有“敏捷、優雅”的身姿，這款人形機器人與相同身高的H1“工業場景應用”不同，可能會融入服務、醫療、陪伴等復雜多變的社會場景，使機器人逐步走向“通用化”。

就像蘋果手機每年推出新版本，硬件系統公司的研發同樣需要小步快跑，而技術迭代往往朝著降本和提效兩個方向。宇樹科技會翻跟斗的R1一大亮點是降本，售價3.99萬元起，而宇樹科技也因多次擊穿行業底價，在機器人行業被稱為“價格屠夫”；即將發布的“芭蕾舞者”，顯然主要是在提效上下工夫。

“這種密集迭代反映宇樹科技的研發已進入一個非常好的良性循環，未來人形機器人的設計會朝著更仿人的方向進化。”郭帥認為。

第一個方向是自由度結構會發生變化。比如肩關節要實現3個自由度，現有的技術只能裝置3個關節，未來一定是3個自由度集納在一個關節里，這時它的外形會更小巧，運動能力也會更接近人類。

第二個方向是給機器人減重。對于機器人而言，能效比是最重要的指標。能效比越高，意味著機器人用更少的能量就能完成更多工作。正如特斯拉Model YL和理想i8搭載的都是三元鋰電池，為何前者里程可以跑得更遠？主要是因為電控效率更高且車身輕了522千克。

一個臃腫的機器人難以做到“敏捷優雅”。郭帥猜測，“芭蕾舞者”具有更高能效比的本體結構，有些部件可能改用更輕的復合材料替代傳統的生鐵或鋁，從而把自身重量降下來。此外，他估計這款機器人在減重、瘦身方面做了大量人性化設計。

展望未來，機器人產業鏈會有什么新機遇？

“當大家都統一用30個左右的關節自由度時，關節就會標準化，這對機器人產業來說是一個利好消息。”郭帥說，因為現在每個關節用的電機不一樣，成本自然也高。此外，隨著人形機器人的提效，將逐步開始真正融入人類的生活，開發出更多的場景，這對產業而言意味著一大波新的機會。

原標題：《從宇樹“芭蕾舞者”預熱海報，我們可以期待什么|科創觀察員》

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作者：解放日報 黃海華