《科学美国人》2026年首期封面文章:我们能和机器人一起生活吗?
机器人大讲堂·2026-01-05 17:21

文章核心观点 - 机器人技术正加速从结构化工厂环境进入混乱的日常生活,其发展的最大障碍并非算力或视觉,而是触觉感知与交互能力[5][6] - 赋予机器人“触觉”是突破当前瓶颈、实现人机安全共存的关键,科学家正通过视觉模拟触觉等创新技术为机器人打造“人造皮肤”[13][15] - 前沿研究已在家庭服务与深海探索等场景取得初步应用,展示了机器人的巨大潜力,但要让其真正适应复杂动态的人类世界,仍有漫长道路[18][21] 机器人技术发展的核心挑战 - 当前最先进的机器人手大多仍停留在“钳爪”水平,难以灵巧处理柔软、易碎或不规则物体[9] - 人类手部由27块骨头和30多块肌肉构成精妙系统,使儿童在5到7岁就能掌握系鞋带等复杂任务,而机器人缺乏与之媲美的触觉与本体感觉[9] - 即便是特斯拉Optimus机器人2024年演示的空中抓网球,也常依赖于人类远程实时操控,自主离线执行此类任务仍面临困难[10] - 自1960年代重达3000磅的首台工业机器人Unimate以来,机器人长期被束缚于严格定义的结构化环境,难以应对不确定性[10] 触觉感知技术的突破性进展 - DenseTact传感器:通过为机器人夹爪装备半透明硅胶“皮肤”,利用内部摄像头捕捉物体接触造成的光影形变,将触觉转化为视觉分析问题[13] - 实验中,两台配备该传感器的机器人通过“摩擦”织物样本区分布料,在区分两、三或五种丝绸时准确率高达98%以上[14] - GelSight系统:同样利用摄像头、凝胶和光线,使机器人能通过触摸识别物体,例如仅凭触觉在一堆玩具砖中准确识别乐高积木[14] - 该技术旨在让机器人实现类似人类抓握芒果与苹果时基于触觉的自适应抓握,包裹橡胶垫的柔性手掌在抓取涂漆玩具时表现出最佳性能[14] - 两项技术的核心思想均为将触觉问题转化为视觉分析问题,为机器赋予感知纹理、软硬、形状的“第六感”[15] 前沿机器人的应用实践与潜力 - 家务机器人TidyBot:在3000平方英尺的实验室模拟卧室中,通过车载摄像头扫描、识别物体类别并规划路径进行清理[18] - 成功演示包括捡起帽子、打开抽屉放入并关闭,但也暴露局限性,如未能捡起一小块黄色乐高积木,或在复杂人群环境中无法确定盘子放置位置[18] - 一次成功的演示可能需要尝试几十次,显示机器人通过机器学习训练后仍面临现实世界的挑战[18] - 深海机器人OceanOne:拥有人形上半身与鱼形尾部,具备潜入1000米(约3300英尺)深海的能力,并能向海面操作者提供实时力反馈[19] - 已完成多项任务,包括在迪拜最深游泳池与潜水员“对弈”,以及在科西嘉岛附近由教授远程操控,从公元二世纪古罗马沉船中轻取一盏脆弱油灯[19] - 升级版OceanOneK正在研发中,旨在具备更强深潜能力,其控制系统需要巨大算力实时模拟可变形膜的交互[19][20] 行业发展现状与未来展望 - 从Unimate到OceanOne,机器人技术已取得长足进步,但让其无缝融入混乱、动态的人类世界仍有很长的路要走[21] - 破解“触觉”密码,实现轻柔而智能的物理交互,是机器人革命成功的关键,全球顶尖实验室的探索正在铺设通往“人机共存”未来的道路[21] - 文章列举了涵盖工业、服务与特种、医疗、人形机器人、具身智能及核心零部件等领域的众多企业,显示机器人产业生态正持续扩大与完善[27][28][29][30][31][32][33][34]