探索人形机器人的奥秘（开卷知新）(2)

　　驱动方式与执行动作的精准协调。人形机器人的驱动器负责将能源转换为机械运动，根据能量转换方式的不同，驱动方式可分为电机、液压、气动等，如高效电动马达、精密液压系统、气动人工肌肉等。执行器则负责具体操作，可完成抓取、搬运或其他高精度动作。驱动方式与执行动作的精准协调就像是力量与动作的完美映射，通过驱动方式的选取与执行动作的调控，人形机器人甚至能复现人类的微笑、皱眉、惊讶等表情，从而更加亲切自然地与人类互动。

　　人形机器人面临四大技术挑战

　　虽然人形机器人的科学原理不断清晰明朗，但当前还有一些技术挑战需要勠力攻克。

　　健壮灵活的四肢。人形机器人需要具备强有力且活动范围大的四肢，以做出多样化动作。由于电驱动成本低、灵活度高、动力强劲，大部分人形机器人都采用基于电机、驱动器和电池的电动关节形式。当前，电池、印刷电路板等产业链较为畅通完善，为实现电动关节的低成本制造提供便利，也为人形机器人的大规模生产奠定基础。然而，要实现更强动力、更轻重量和更高控制精度，需要对关节进行电、磁、热、机械等多维度的物理优化设计。

　　敏锐强大的神经。人形机器人神经系统的主要任务是感知外部环境并对数据进行处理，以支持智能决策的制定。实现高效感知的关键在于先进传感器技术和强大数据处理能力。有的科技企业已将无人驾驶汽车的传感器系统应用于机器人研发，使人形机器人能够实时感知周围环境并精确处理数据。比如，激光雷达系统精确测量周围环境，有效提升人形机器人感知能力；深度相机捕捉的高精度三维图像，提供详细环境信息；柔性薄膜传感器像人形机器人的“皮肤”，感知压力和触碰。随着传感器数量增加，提升传感器数据的实时性和准确性，有效整合处理数据，成为新的研究方向。

　　流畅协调的小脑。类似于人类小脑，人形机器人需要依赖先进的运动学和动力学控制算法，实现复杂动作的协调控制和流畅完成。这需要精确的运动学建模和实时的运动规划控制。我国在这一领域取得进展，特别是在运动控制算法和传感器融合方面卓有成效。然而，与传统的工业机械臂和柔性机械臂相比，由于人形机器人自由度高、动作模型复杂，其高精度运动控制和实时响应速度仍有提升空间。

　　博学智能的大脑。人形机器人真正的“灵魂”在于智能行为和决策能力，这决定了其应用的广度和深度。要实现高度智能化的行为，人形机器人需要具备强大的计算能力和先进的人工智能算法。在人工智能领域，核心算法和系统集成是我们的努力方向。要不断增强人工智能的自主学习能力，提升系统集成度，开发更为智能和自主的决策系统，以实现人形机器人的真正智能化。

　　人形机器人发展重要时期即将来临

　　人形机器人作为人工智能、高端制造、新材料等尖端技术的集大成者，其应用前景无比广阔。未来3—5年，将是人形机器人发展的重要时期。在此期间，我们有望见证关键技术的突破，如高性能核心零部件的研制、人工智能算法的深度应用等，为产业化发展奠定坚实基础。同时，随着技术日益成熟、成本逐渐降低，人形机器人有望突破成本瓶颈，实现规模化量产，从而应用于更广泛领域。