探索人形机器人的奥秘（开卷知新）

　　人们一直梦想拥有像人一样的智能机器助手。战国时期《列子·汤问》中的工匠偃师制造了能够模拟人类动作行为、能歌善舞的偶人；希腊神话中的赫菲斯托斯铸造了金属巨人塔罗斯以守护家园；经典科幻作品《我，机器人》畅想2035年机器人不仅具备高超的运动能力，还衍生出人类情感，高度融入人类生活。如今，随着人工智能与机器人技术迅猛发展，创造仿人智能伙伴的想法逐渐成为现实，人形机器人将在工业生产、医疗健康、科学探索等领域发挥重要作用，助力人类迈向更加美好的未来。

　　历经三大发展阶段，人形机器人通用化智能化进程正在加速

　　人形机器人也称仿人机器人，是指具有人类形态和功能的智能机械体。它们通常拥有头部、躯干和四肢等类人结构，具备感知决策、运动控制、肢体执行等能力，能够利用先进的传感器捕捉视觉、触觉和听觉等信息，并通过控制系统实现类似于人类神经传导的功能，用伺服电机模拟人类关节运动。这些类人特性使得人形机器人能够适应人类生活和工作的各种场景，不仅可以承担繁重危险的任务，也能通过交互协作成为人类得力助手。

　　自上世纪60年代至今，人形机器人的发展历程大致分为三个阶段。在千禧年之前的早期探索中，人形机器人可以行走，并在手部功能上实现外观仿形和简单运动。在其后10余年的智能化起步阶段，人形机器人具备初级感知功能，可以有限度地与外界环境互动，并且运动自由度有所提升。2016年至今是智能化进阶阶段，人形机器人搭载起人工智能、机器学习和计算机视觉系统等先进技术，提升了感知和认知功能，不仅能够灵活敏捷地适应外界环境，而且具备通识理解能力。当前，人形机器人在环境理解和智能交互等领域取得显著进展，通用化智能化进程正在加速。

　　从世界范围内看，全球人形机器人研发竞争激烈，很多国家和地区已将发展人形机器人产业提升至国家战略高度。我国人形机器人研究与产业尚处培育期，但已呈现出加速发展趋势，涌现出一批具有国际竞争力的人形机器人企业，部分技术成果已接近国际领先水平。

　　对人体的高度复刻需要前沿科学、尖端技术深度交叉融合

　　人形机器人的结构设计是对奇妙人体的重塑，不仅需要多学科交叉融合，更是尖端科技的集大成者。其设计原理主要包含以下几个方面。

　　仿生学与机械工程的有机融合。设计人形机器人，需要运用仿生学原理，通过模仿人类的身体结构和运动规律，为机器人创造类似骨骼、关节、肌肉和皮肤系统的机械结构。这不仅使其能够像人类一样自然地运动，还具备灵活性和适应性。机械工程理论的新发现，则保证了人形机器人结构的稳固。精确选择材料、巧妙设计结构，能够让人形机器人保持稳定高效的运行状态，从而胜任复杂任务。

　　传感技术与控制理论的集成突破。传感器扮演着人类感知器官的角色，能够像眼睛、耳朵和皮肤一样感知环境信息。视觉传感器通过摄像头捕捉环境图像，让人形机器人能够识别物体、区分颜色和形状；声音传感器接收并解析语音指令，使人形机器人能够听懂和回应人类的话语；力觉传感器仿效人体的力觉感受，使人形机器人能够精确感知与外界交互过程中的接触力；触觉传感器模仿人类触觉，帮助人形机器人精准感知物体的形状和硬度。控制系统是人形机器人的大脑，借助计算单元和智能算法，处理获取的数据并作出决策。在这个过程中，多种智能算法的应用让机器人越来越接近人类。比如，强化学习方法通过试错学习，调整行为策略；深度学习方法利用深度神经网络，处理视觉、语音识别等任务；自然语言处理方法使人形机器人能够理解人类语言并进行交互。人形机器人集成多种传感器与智能控制算法，突破了过去感控方法单一的局限性。