日前 ，宇树科技公开了新品预热海报（见下图） ，这款即将发布的人形机器人以“芭蕾舞者 ”形象示人——宽肩窄腰，体形纤长 ，正踮着脚尖似乎要翩翩起舞 。
此番首次亮相的“31个关节自由度 ” ，是宇树科技人形机器人此前从未达到过的 。
机器人有时给人以“笨重”之感，而此次海报上 ，Agile（敏捷的）和Elegant（优雅的）两个简洁的单词引人瞩目。
身高180厘米 、兼具敏捷和优雅的人形机器人 ，会是怎样的？解放日报记者专访了机器人专家 、上海大学国家级工程训练示范中心主任郭帅教授 。
关节自由度是否越多越好
在谈论人形机器人的关节自由度时，不妨先来看看人体有多少关节自由度 。
在人体解剖学和生物力学中 ，自由度指的是一个关节在空间中能够独立运动的方向数量。简单来说 ，就是关节能朝几个方向“自由 ”地活动 。因为存在个体差异，计算人体总自由度数非常复杂，且不同学者的计算方式略有不同 。
最常被提及的答案是：一个没有手指和脚趾细节的人体模型 ，其自由度总数在200到300之间。
一般而言 ，自由度高的机器人本体有更加灵活的动作表现 。一个仿人机器人需要分配足够的自由度来模仿人类的动作，比如行走、抓取等 。
那么 ，人形机器人自由度是不是越多越好？
“并非如此。 ”郭帅说。首先要看自由度的设计与控制 ，这决定了机器人的灵活性和能力 。如果无法精确模仿人的主要动作，再多自由度也是冗余 。其次 ，要看成本与复杂度。更多自由度 ，也就意味着更多的驱动器（比如电机） 、更复杂的结构和更困难的控制算法 。
因此，人形机器人自由度需要在功能性和复杂性之间取得平衡 。这也是为何人形机器人当前主流自由度一般为30个左右（不算灵巧手自由度）。比如 ，小鹏的Iron：32个；智元的灵犀X2探索版：31个；逐际动力的LimX Oli：31个；星动纪元的星动L7：31个；特斯拉的擎天柱：30个；优必选的Walker S1：29个……
此前 ，宇树科技在春晚扭秧歌的人形机器人有19个自由度，上个月发布的第三款人形机器人R1配备26个自由度 。
对于即将发布的“芭蕾舞者”31个关节自由度分布情况 ，郭帅预测“6×2+3+7×2+2 ”分别对应腿 、腰、臂 、颈 ，主要增加了手臂和腰部的自由度数量，将大大提高上肢的运动能力 。
值得一提的是，颈部2个自由度和腰部3个自由度的设计 ，使得机器人能够做出更加自然的头部和躯干运动。这在与人类互动 、情感陪伴等场景尤为重要 ，机器人能更流畅地与人类进行眼神交流和体态互动 。
“31个关节自由度将给宇树科技带来更高的硬件平台，加上其原先的软件和算法能力 ，我们可以期待新一代机器人将扩展出新的功能 。 ”郭帅说。
“芭蕾舞者”是否真的能像专业舞者一样跳芭蕾？郭帅认为可能性不大 ，因为“脚的自由度没有那么高 ” 。
未来会朝着更仿人的方向进化
“芭蕾舞者 ”身高180厘米，与宇树科技之前发布的H1都是大高个 ，但从海报上的剪影来看 ，“芭蕾舞者”在形态拟人化上有了不小的突破，线条更纤细、更流畅 。
在郭帅看来 ，“31个关节自由度+180厘米的身高”很好地实现了仿生学设计理念 ，再加上具有“敏捷 、优雅 ”的身姿，这款人形机器人与相同身高的H1“工业场景应用 ”不同 ，可能会融入服务 、医疗、陪伴等复杂多变的社会场景 ，使机器人逐步走向“通用化”。
就像苹果手机每年推出新版本，硬件系统公司的研发同样需要小步快跑，而技术迭代往往朝着降本和提效两个方向。宇树科技会翻跟斗的R1一大亮点是降本 ，售价3.99万元起 ，而宇树科技也因多次击穿行业底价，在机器人行业被称为“价格屠夫 ”；即将发布的“芭蕾舞者 ” ，显然主要是在提效上下工夫 。
“这种密集迭代反映宇树科技的研发已进入一个非常好的良性循环 ，未来人形机器人的设计会朝着更仿人的方向进化 。”郭帅认为。
第一个方向是自由度结构会发生变化 。比如肩关节要实现3个自由度，现有的技术只能装置3个关节 ，未来一定是3个自由度集纳在一个关节里 ，这时它的外形会更小巧，运动能力也会更接近人类 。
第二个方向是给机器人减重。对于机器人而言 ，能效比是最重要的指标 。能效比越高 ，意味着机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搭载的都是三元锂电池，为何前者里程可以跑得更远？主要是因为电控效率更高且车身轻了522千克。
一个臃肿的机器人难以做到“敏捷优雅 ” 。郭帅猜测 ，“芭蕾舞者 ”具有更高能效比的本体结构 ，有些部件可能改用更轻的复合材料替代传统的生铁或铝，从而把自身重量降下来 。此外，他估计这款机器人在减重、瘦身方面做了大量人性化设计。
展望未来 ，机器人产业链会有什么新机遇？
“当大家都统一用30个左右的关节自由度时 ，关节就会标准化，这对机器人产业来说是一个利好消息 。”郭帅说 ，因为现在每个关节用的电机不一样 ，成本自然也高 。此外，随着人形机器人的提效 ，将逐步开始真正融入人类的生活 ，开发出更多的场景，这对产业而言意味着一大波新的机会。
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