物理 AI 受限于硬件：人形机器人为何不能只看软件

在人形机器人逐步走入公众视野的当下，「软件将定义一切、硬件终将商品化」的预测并不少见。但业内人士指出，AI 本质上是软件，而软件必须运行在硬件之上，硬件的物理特性才是机器人能做什么、不能做什么的根本约束。现有工业自动化方案在金属加工、点焊、高速拾放等高精度轨迹任务上已经超越人类，但在崎岖地形通行、移动操作、柔性装配等需要力控与软接触的任务上，人类仍遥遥领先。单靠软件或 AI 无法跨越这两类能力之间的鸿沟。

硬件动力学决定物理边界

外观像人并不难，难的是动起来像人——尤其在与物理世界发生接触时。我们至今并不完全理解人类如何实现如此灵巧的操作与运动，也无法完整复现。即便是外形高度类人的机器人，其关节摩擦、惯量、柔顺性等动力学参数也可能与人差别巨大。任何控制算法、AI 或传统方法，都必须通过这些硬件动力学才能作用于世界。硬件动力学的重要性高于外观，它既可能成为控制的障碍，也可能成为控制的伙伴。

人类动作不只是位置的序列，还包含一整套动力学响应。生成的轨迹在静态条件下可能非常逼真，但遇到突遇下台阶之类的扰动时，机器人与人类的运动表现差异立刻显现。文章由此抛出一连串开放问题：如何让机器人在行走时自由摆动手臂以辅助平衡，同时仍能在需要时输出大力抬举重物？如何在不平整地面上轻柔落脚，承受不可完全预测的接触冲击？又该如何让手指同时具备柔顺性、强度与力感知以实现灵巧操作？

人形机器人硬件的演进方向

文章预测，未来的人形机器人仍将是双足、直立躯干、双臂结构，并具备面部等人机交互特征，但与人类的相似性也将止步于此。作者将其类比为早期重于空气的飞行器：在尚未理解飞行原理之前，许多原型机带有扑翼等仿生特征；一旦掌握了真正的物理学，行业便会涌现外形相似但本质不同的设计——飞机仍有翅膀，但不再有羽毛。

双足直立结构有其第一性原理：动态稳定性让机器人能在走廊等狭小空间中作业并够取高处；相比轮式，足式可在扰动下更快地把支撑点移到质心下方以恢复平衡；直立躯干提供窄占地、容纳算力与电池的空间；肩部位置的双臂则同时形成大工作空间、跌倒防护与惯性驱动。

执行器方面，作者认为电磁电机仍将是主流，并会沿 YASA 轴向磁通、横向磁通以及改进的径向磁通等方向继续提升扭矩密度；即使电机扭矩密度提高，大关节仍需要减速器，因为尺度律决定了机器越大、相对强度越弱。文章特别看好滚动接触式摆线针轮（cycloid）减速器用于膝、肘等大关节，认为它在摩擦、耐久、冲击耐受、体积、扭矩密度与可制造性之间具有最佳平衡，可与电磁电机集成为关节模块。新材料执行器（如聚合物人工肌肉）仍很遥远，气压或液压执行器在能效与性能上也存在固有缺陷。

（原文在讨论大关节减速器与高带宽扭矩控制时截断，以上内容已涵盖可读取的全部主要观点。）