英國網紅打造星戰機器人 專家剖析機器人作動器挑戰與未來
Can robots ever be graceful?
作者: Chris Baraniuk | 時間: Fri, 06 Feb 2026 00:05:05 GMT | 來源: BBC
f t
英國網紅詹姆斯布魯頓想建造一台來自《星際大戰》的巨大步行機器人，並在其朋友的網球場上駕著它四處遊覽。「我的目標是打造一些會讓人點擊的東西，」他說。
為了實現這一構想，他需要為這台被稱為「艾特·艾特」（At-At）的機器人建造四條強而有力的腿——該機器人著名地首次出現在《帝國大反擊》中——並能精準控制它們。
「我不想要那種龐大且搖晃不定」的東西，他解釋道，這點也合乎情理。於是布魯頓設計了一套複雜的馬達與齒輪系統，作為伺服馬達運作，控制那些位置可被監測並調整的活動部件。完成後，他拍攝自己身穿風暴兵裝甲、駕著艾特·艾特繞場遊覽的影片。「其實它跑得相當慢，」他承認。
現在，他正在開發雙腳版本的機器人，這需要更靈活的腿部來維持平衡，同時負載著布魯頓移動。他設計的某些零件類似「變量彈簧」，運動控制部件能夠反向操作並吸收來自地面的衝擊。「它能根據需要動態吸收負荷。」
要使機器人活起來，運動激活組件或稱作動器至關重要。通常來說，作動器可以進出或旋轉，方法多種多樣。將作動器與人工身體或肢體結合，可製造機械手臂、機器狗或仿生人。若要讓機器人更精進，作動器必須更高效、精準且智能。
目前能大規模製造高精度作動器的企業寥寥無幾，而這些組件距離能讓動物優雅且高效移動的精密工程肌肉仍有很大差距。新一代作動器在理論上可實現從搖搖欲墜的機器人到更優雅機器的過渡。「長期以來，機器人專家一直使用直流馬達讓機器人移動」，加州大學聖地亞哥分校的麥克·托利表示。
這類馬達若用於電扇很好，因其在高速下提供低扭矩表現良好。但托利指出，人類移動方式並非如電扇旋轉。「我們希望能提起重物、推擠物品，並執行需要大量力量與扭矩的動作。」此外，若機械手臂朝你揮來，出於安全考量，您希望能立刻停止並將其推回而不傷害自己，即刻逆轉該動作。這其中需要可反向驅動之作動器。缺乏此能力的簡單作動器有點像手排車，需要換入倒檔。「目前機器人的另一問題是電池很快耗盡」，Aria 技術資助機構機器人靈巧性項目總監珍妮·雷德補充道。「電動馬達在這方面表現極差。」最後，使用傳統電動馬達製成的小型作動器容易過熱——又是另一個麻煩。
總部在德國的舍弗勒公司正為英國機器人公司 Humanoid 研發作動器。舍弗勒的目標是開發讓高度能效、控制良好的運動成為可能的組件，這對於雙腳機器人能與人類安全地移動和工作至關重要。「我們必須努力測試以找到摩擦力和可反向驅動能力的優化，」仿生機器人負責人戴維·凱赫表示。「這真是一個大謎題。」舍弗勒希望在自己的工廠使用這些機器人，例如將剛生產好的零件從輸送帶裝載到洗衣機中，在包裝發貨前。「我們已經面臨勞動力短缺，」凱赫表示。我詢問目前執行此任務的人員是否會接受再培訓於工廠其他角色，凱赫說：「絕對是。」
美國領先機器人公司波士顿動力已轉向南韓現代摩比斯尋求新一代作動器，該公司主要製造汽車零件。「作動器由馬達控制器與減速齒輪組成。它非常類似電動助力轉向系統」，現代摩比斯機器人事業部副總裁薛赫·奧表示。他補充這是首次供貨給仿生人用。「品質與可靠性對人類安全至關重要。我們在那方面有許多技術與經驗。」
現有的作動器，即使是尖端的，仍主要由金屬、硬塑膠和電子元件製成。但也還有其他構思。托利及其同事正在探索截然不同的方法。「我們有由空氣供能的軟體機器人，可於陸地行走再進入水中——我們無需擔心物體遇濕的問題」，他解釋道。在某案例中，一個無電子元件的六腳機器人在氣流進出管子的時候移動腿部行走。托利的團隊甚至嘗試用汽車碾過其中一台機器人。「我們希望證明它足夠柔軟且可以壓縮，」他希望能承受許多不同的損壞。
雷德的機構目前資助各種機器人創新方法，部分涉及彈性體製成的作動器——類似塑膠橡胶。這類材料可夾在電極間，施加或移除電壓時收縮或擴張。「這已研究多年」，雷德表示，承認彈性體尚未徹底革新作動器技術。「通常這類技術，您必須持續推動。」最終目標，她說，是製造比今日更「優雅」的機器人。「機器人 […] 有這種笨重感與重量感」，她說，「這与我们移動的方式截然不同。」