什么樣的機器人能真正走進千家萬戶？《超能陸戰(zhàn)隊》里的大白機器人展示了一種可能——柔軟、安全、會擁抱。

現(xiàn)在，南方科技大學(xué)王宏強教授團隊帶來了現(xiàn)實版本：一個受人體骨骼啟發(fā)的可生長、可變形、可靈活移動的軟體人形機器人。

這個名為GrowHR的機器人，擁有一系列特殊技能。比如，它可能是第一個不怕被扔進泳池的人形機器人——不僅不會"淹死"，還能悠哉悠哉地游泳：它的設(shè)計頗為巧妙：它采用PVC材料制成的柔軟氣室用于變形，兩端配有剛性連接器，外部包裹不可拉伸的織物覆蓋層以顯著提高軸向剛度。

還能施展“輕功水上漂”，在水面上穩(wěn)穩(wěn)行走：

厲害的是，這家伙能上天，遠程空投作業(yè)不是夢：

遇到狹窄空間？“縮骨功”一開，輕松穿過：

彈性腿部還能蓄力踢球：

最關(guān)鍵的是，它足夠安全，一個6歲小孩都能輕松舉起它，即使發(fā)生跌倒碰撞也不怕：

它的才藝可不止這些。近日，相關(guān)研究登上國際頂級期刊Science Advances，為更安全、更多功能的人形機器人走入工廠或家庭等場景提供了全新的解決思路。

▍仿生骨骼：能屈能伸的秘密

傳統(tǒng)人形機器人為什么難以普及？質(zhì)量太大、結(jié)構(gòu)太剛硬是主要原因。它們?nèi)菀鬃驳饺嘶蛑車h(huán)境，造成人身和財產(chǎn)風(fēng)險，機器人自身也容易被撞壞。

研究團隊從人體骨骼找到了靈感。人類骨骼具有生長性、輕質(zhì)高強、能吸收沖擊等多功能復(fù)雜結(jié)構(gòu)?；谶@一觀察，研究團隊提出了一種基于氣動膨脹結(jié)構(gòu)與多維穩(wěn)定機制的新型仿骨變形柔性機構(gòu)

這種仿生連接結(jié)構(gòu)在重量僅為350克的情況下，卻擁有高達315%的可伸展性

當(dāng)傳統(tǒng)機器人在追求更大力量、更高負載時，GrowHR選擇了另一條路——通過柔性、輕盈和變形能力，實現(xiàn)安全、靈活的人機共存。從實驗室到千家萬戶，它展示了軟體機器人的獨特潛力。

基于這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，GrowHR的身高可以在0.49米至1.36米之間自由變化，覆蓋了從幼兒到成人的高度范圍。它甚至可以從一個狹小的包裝箱中自主出來，然后"成長"到全高狀態(tài)開始行走。

為了確保充放氣過程中的穩(wěn)定性，研究人員還獨創(chuàng)性地設(shè)計了同步電纜約束機構(gòu)——通過四根等長電纜確保兩端始終平行。加入的線性導(dǎo)向桿進一步增強了抗彎曲能力，讓機器人在站立時也能安全地變換高度。

正是這種仿生設(shè)計，讓GrowHR的“骨骼”實現(xiàn)了真正的剛?cè)岵?/strong>

▍上天入水，解鎖多模態(tài)運動

基于以上設(shè)計，GrowHR展現(xiàn)出了傳統(tǒng)人形機器人所不具備的多模態(tài)運動能力，打開了更多應(yīng)用場景的想象空間。

首先是極強的形態(tài)適應(yīng)能力。它能通過變形走過僅為原身高36%的矮洞，通過收縮肚子擠過僅為原身寬度61%的狹縫，顯著提升了在復(fù)雜地形中的通行性。

這種變形能力還解鎖了一種獨特的爬行模式。通過可生長連接結(jié)構(gòu)與伺服電機的協(xié)同工作，GrowHR能類似蚯蚓一樣蠕動，爬行速度較僅使用電機或軟驅(qū)動器時提升1122倍，從而可以進入極小的洞穴。

不止于陸地，它的能力還延伸到了水域。由于密度僅為水的5.8%，它不僅能在水中漂浮游泳，還能負擔(dān)自身16倍的重量，借助腳蹼和質(zhì)量塊，它甚至能實現(xiàn)輕功"水上漂"，可用于水上救援等、水面清理等任務(wù)

由于僅重4.5千克，借助涵道風(fēng)扇或無人機，GrowHR可以實現(xiàn)空中運輸，實驗中最遠飛行距離達到5.5公里，展現(xiàn)了在偏遠地區(qū)執(zhí)行搜救任務(wù)的巨大潛力。

▍本征安全：6歲小孩都能舉起來

對于一個可能進入家庭、與人朝夕相處的機器人來說，安全永遠是第一位的。GrowHR的設(shè)計從一開始就將“本征安全”刻在了DNA里。

雖然擁有1.36米的身高，但GrowHR重量僅有4.5公斤，不足同尺寸傳統(tǒng)剛性機器人重量的20%。這種超輕設(shè)計意味著即使發(fā)生碰撞，其產(chǎn)生的沖擊力也遠小于傳統(tǒng)機器人。

實驗數(shù)據(jù)顯示，GrowHR倒地時的撞擊力僅為同等重量剛性機器人的1/1.7

在安全性測試中，我們看到了溫暖人心的一幕：GrowHR可以安全地擁抱一名兒童，即使發(fā)生跌倒碰撞，對人機雙方都非常安全。

其超輕的體重，意味著一個小孩甚至都能輕松將它舉起或拖行。這正是未來家庭服務(wù)機器人所必備的關(guān)鍵特質(zhì)，一個真正可以讓人放心依賴的伙伴。

除了安全，它的柔性結(jié)構(gòu)還帶來了意想不到的動態(tài)能力。正如前文展示的“踢球”，GrowHR的可變形腿部能在外載下存儲并釋放彈性能量，完成剛性結(jié)構(gòu)機器人難以實現(xiàn)的動態(tài)動作。

當(dāng)然，這項技術(shù)仍有提升空間。研究團隊表示，未來通過增加自由度、采用更強動力執(zhí)行器、結(jié)合先進控制策略與學(xué)習(xí)算法，此類機器人的自主性與動態(tài)性能有望進一步提升。

所以，當(dāng)年看《超能陸戰(zhàn)隊》時的愿望——擁有一個大白，現(xiàn)在有了技術(shù)基礎(chǔ)。只是這個"中國版大白"似乎比電影里的更會玩：不僅會擁抱，還會飛行、游泳、水上漂、縮骨鉆縫。

就是不知道，它會不會也像大白那樣，在電量不足時變成"醉酒"模式？

論文鏈接：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea2831