重現《星際大戰》四足戰車：機器人執行器技術邁向精準新境界
Can robots ever be graceful?
作者: Chris Baraniuk | 時間: Fri, 06 Feb 2026 00:05:05 GMT | 來源: BBC
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英國YouTube創作者詹姆斯·布魯頓（James Bruton）希望打造《星際大戰》中的巨型步行機器人，並在朋友的網球場上駕駛體驗。「我的目標是做出讓人願意點擊觀看的作品，」他表示。
為實現這個構想，他必須為這款被稱為「AT-AT」的機器人——在《帝國大反擊》中首次登場的經典載具——設計四組具備精準控制能力的強力機械腿。
「我不想要龐大卻搖晃不穩的裝置，」他合理地解釋道。
布魯頓因此設計出一套精密的馬達與齒輪系統，作為可監控與控制位置的伺服機構。
完成後，他穿上風暴兵裝扮，拍攝駕駛AT-AT在場地移動的畫面。「速度確實比較慢，」他坦承。
目前他正研發雙足版本，需要更靈敏的腿部結構來維持負載時的平衡。
他設計的部分組件類似「可變彈簧」，這些控制運動的零件能反向運作，吸收地面衝擊力。「它能根據需求動態承受負載。」
讓機器人活動的關鍵在於驅動組件，亦即執行器。執行器基本功能包含伸縮或旋轉，實現方式多種多樣。
結合執行器與人工軀體或肢體，即可創造機器人手臂、機器人犬甚至類人機器人。
若機器人要更為複雜，勢必需要更高效、精準且智能的執行器。
目前少數企業能大規模生產高精度執行器，這些組件距離動物那般精妙設計、能優雅高效運作的肌肉仍有相當距離。
新一代執行器理論上將使機器人從踉蹌笨拙轉變為如芭蕾舞者般流暢。
「長久以來，機器人專家都使用直流馬達驅動機器人，」加州大學聖地亞哥分校的麥克·托利（Mike Tolley）表示。
這類馬達適用於高速低扭力的應用，例如轉動風扇。
扭力指繞軸旋轉的轉動力，能推動輪子等部件。
但托利指出，人類的動作方式與風扇截然不同：「我們需要抬舉、推動，執行高力度高扭力的動作。」
若機器人手臂向你揮來，從安全角度出發，必須能立即停止並反向推動。這需要具備反向驅動能力的執行器。
缺乏此功能的簡單執行器，類似必須掛入倒車檔的手排汽車。
「今日機器人的另一大問題是電池很快耗盡，」科技投資機構Aria的機器人靈巧度計劃負責人珍妮·里德（Jenny Read）補充道：「電動馬達在這方面表現很差。」
此外，傳統電動馬達製成的微型執行器在小型化後容易過熱，造成額外困擾。
總部位於德國的舍弗勒集團正為英國人型機器人公司研發執行器，目標是開發高能效、精準控制的運動組件，這是雙足機器人安全協作的關鍵。
部分方案涉及輸出大量即時位置數據的執行器，使電腦可即時調整運作。但硬體也需同步升級。
「我們必須反覆測試，尋找摩擦與反向驅動能力的優化點，」人型機器人公司總裁大衛·克爾（David Kehr）表示：「這確實是個龐大謎題。」
舍弗勒計劃將機器人應用於自家工廠，例如將新出爐的零件從輸送帶裝入清洗機。克爾坦言：「我們已面臨勞工短缺，」當被問及現有操作人員是否會轉任其他職務時，他回答：「當然。」
美國機器人領導廠商波士頓動力轉向南韓現代摩比斯合作開發新一代執行器。該公司主要生產汽車零件。
「執行器由馬達控制器與減速齒輪組成，類似電動輔助轉向系統，」現代摩比斯機器人部門副總裁吳世旭（Se Uk Oh）說明。他指出這是該公司首次為類人機器人提供執行器。
「品質與可靠性對人體安全至關重要。我們在這方面擁有豐富技術與經驗。」
現今執行器主要由金屬、硬塑膠與電子元件構成，但研究人員正探索其他可能。托利團隊開發了氣壓驅動的軟體機器人，能陸水兩棲移動：「無需擔心進水問題。」某款六足機器人透過氣體進出軟管驅動，完全不需電子元件。
托利團隊甚至讓車輛駛過其機器人：「我們要證明它夠柔軟、夠壓縮，能承受各種外力。」
里德所屬機構正資助多項創新機器人研究，部分採用類似橡膠的彈性體材料製成執行器。例如將彈性材料夾於電極間，透過電壓變化實現收縮或擴張，運作原理近似動物肌肉。
「這項研究已持續多年，」里德承認彈性體尚未revolutionize執行器技術：「這類技術通常需要持續突破。」
她表示最終目標是製造比現今更「優雅」的機器人：「現有機器人充滿笨拙與沉重感，與我們的行動方式截然不同。」