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跳(tiào)舞(wǔ)机(jī)器(qì)人(rén)、巡(xún)逻(luó)机(jī)器(qì)狗(gǒu)……2025年(nián)开(kāi)年(nián)，各(gè)式(shì)各(gè)样(yàng)的(de)“机(jī)器(qì)人(rén)”展(zhǎn)现(xiàn)出(chū)越(yuè)来(lái)越(yuè)强(qiáng)的(de)科(kē)技(jì)硬(yìng)实(shí)力(lì)。随(suí)着(zhe)生(shēng)成(chéng)式(shì)人(rén)工(gōng)智(zhì)能(néng)取(qǔ)得(de)突(tū)破(pò)性(xìng)发(fā)展(zhǎn)，机(jī)器(qì)人(rén)能(néng)够(gòu)完(wán)成(chéng)的(de)工(gōng)作(zuò)已(yǐ)经(jīng)突(tū)破(pò)了(le)科(kē)幻(huàn)小(xiǎo)说(shuō)的(de)想(xiǎng)象(xiàng)，承(chéng)担(dān)陪(péi)伴(bàn)、护(hù)理(lǐ)、家(jiā)务(wu)等(děng)复(fù)杂(zá)工(gōng)作(zuò)的(de)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)，距(jù)离(lí)走(zǒu)进(jìn)千(qiān)家(jiā)万(wàn)户(hù)更(gèng)近(jìn)了(le)一(yī)步(bù)。

类(lèi)似(shì)于(yú)电(diàn)影(yǐng)场(chǎng)景(jǐng)中(zhōng)的(de)变(biàn)脸(liǎn)

但(dàn)是(shì)，你(nǐ)有(yǒu)想(xiǎng)过(guò)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)脸(liǎn)长(zhǎng)什(shén)么(me)样(yàng)吗(ma)？

浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué)机(jī)械(xiè)工(gōng)程(chéng)学(xué)院(yuàn)邹(zōu)俊(jùn)教(jiào)授(shòu)课(kè)题(tí)组(zǔ)，近(jìn)期(qī)研(yán)制(zhì)出(chū)一(yī)种(zhǒng)可(kě)穿(chuān)戴(dài)的(de)变(biàn)脸(liǎn)面(miàn)具(jù)，实(shí)现(xiàn)了(le)一(yī)张(zhāng)面(miàn)具(jù)在(zài)多(duō)个(gè)相(xiāng)貌(mào)之(zhī)间(jiān)的(de)无(wú)痕(hén)切(qiè)换(huàn)，为(wèi)人(rén)类(lèi)和(hé)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)面(miàn)部(bù)变(biàn)装(zhuāng)和(hé)面(miàn)部(bù)表(biǎo)达(dá)提(tí)供(gōng)了(le)全新(xīn)思(sī)路。

柔(róu)性(xìng)面(miàn)具(jù)的(de)制(zhì)造(zào)过(guò)程(chéng)。浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué) 供(gōng)图(tú)

一(yī)切(qiè)为(wèi)了(le)“人(rén)”

放(fàng)眼(yǎn)中(zhōng)国(guó)社(shè)会(huì)，老(lǎo)龄(líng)人(rén)口(kǒu)不(bù)断(duàn)增(zēng)加(jiā)、护(hù)理(lǐ)人(rén)员(yuán)供(gōng)不(bù)应(yīng)求(qiú)的(de)困(kùn)境(jìng)日(rì)益严峻(jùn)。家(jiā)用(yòng)人形机器人是产业发展大势。

邹俊课题组聚焦于流体动力柔性驱动的前沿探索研究。随着大团队对人形机器人研究的不断深入，课题组思考如何突破应用的困局，将前沿技术转化为实际价值。

机器人的“刚”与柔性元件的“软”，刚柔并济又会碰撞出什么样的火花？

“人与人(rén)沟(gōu)通(tōng)时(shí)，面(miàn)部(bù)表(biǎo)情(qíng)是(shì)表(biǎo)达(dá)真(zhēn)情(qíng)实(shí)感的重要途径，在传递人物内心思想方面有着举足轻重的作用。”邹俊说，生动的面部表情在人形机器人研究领域是个有意思的方向，这吸引他们开启“人格化”机器人探索的新篇章。

经过多年的研究，课题组于2022年研发出了人形机器人表情系统“ZJ-Face”。该项技术可实现让机器人通过眨眼、皱眉、微笑、张嘴的丰富动作，来表达惊讶、难过、喜悦等多种人类的情绪。

团队早在2019年就开始思考，这个技术可以应用在人身上吗？古有孙悟空“72变”，今朝我们是否也能够拥有科技“动态变脸”？

“研究最初的难点在于做出像‘人脸’的面具。”邹俊笑着说，最初的几代面具，面部系统都无法识别出它是“人”。机械工程背景的研究人员没有想到，制作出兼具实感和美感的面具成了第一道“拦路虎”。

“0到1确实是很难的，不懂就去学。”在没有前人经验可借鉴的情况下，研究人员迎难而上，一旦涉及学科之外的技能与知识，便主动学习补充，既拓宽了研究道路，也丰富了个人的综合能力。

从2019年开始，5年(nián)间(jiān)，团(tuán)队(duì)成(chéng)员(yuán)挨(āi)个(gè)尝(cháng)试(shì)能(néng)想(xiǎng)到(dào)的(de)方(fāng)法(fǎ)，终(zhōng)于(yú)在(zài)迭(dié)代(dài)到(dào)第(dì)7版(bǎn)时(shí)，一(yī)个(gè)可(kě)穿(chuān)戴(dài)的(de)变(biàn)脸(liǎn)面(miàn)具(jù)初(chū)具(jù)雏(chú)形(xíng)。

从(cóng)0到(dào)1

小(xiǎo)小(xiǎo)的(de)面(miàn)具(jù)如(rú)何(hé)在(zài)短(duǎn)时(shí)间(jiān)内(nèi)变(biàn)色(sè)又(yòu)变(biàn)形(xíng)？

研(yán)究(jiū)员(yuán)唐(táng)威(wēi)介(jiè)绍(shào)，当(dāng)前(qián)版(bǎn)本(běn)的(de)面(miàn)具(jù)由(yóu)变(biàn)色(sè)层(céng)和(hé)变(biàn)形(xíng)层(céng)组(zǔ)成(chéng)，所(suǒ)有(yǒu)的(de)控(kòng)制(zhì)装(zhuāng)置(zhì)都(dōu)集成(chéng)在(zài)一(yī)个(gè)仅(jǐn)有(yǒu)腰(yāo)包(bāo)大(dà)小(xiǎo)的(de)驱(qū)动(dòng)装(zhuāng)置(zhì)中(zhōng)。

“我(wǒ)们(men)先(xiān)尝(cháng)试(shì)将(jiāng)多(duō)种(zhǒng)不(bù)同(tóng)变(biàn)色(sè)颗(kē)粒(lì)嵌(qiàn)入(rù)面(miàn)具(jù)的(de)表(biǎo)层(céng)。”唐(táng)威(wēi)说(shuō)，通(tōng)过(guò)调(diào)节(jié)面(miàn)具(jù)表(biǎo)层(céng)温(wēn)度(dù)，团(tuán)队(duì)实(shí)现(xiàn)了(le)面(miàn)具(jù)从(cóng)黑(hēi)色(sè)到(dào)黄(huáng)色(sè)等(děng)多(duō)种(zhǒng)肤(fū)色(sè)的(de)过(guò)渡(dù)变(biàn)化(huà)。

面(miàn)具(jù)效(xiào)果(guǒ)图(tú)

人面部由40余块柔软灵活的肌肉组成，赋予了我们生动又独特的面部表情。用于模拟面部的肌肉在变色层(céng)下(xià)方(fāng)，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)巧(qiǎo)妙(miào)嵌(qiàn)入(rù)了(le)多(duō)个(gè)不(bù)同(tóng)大(dà)小(xiǎo)的(de)腔(qiāng)体(tǐ)，可以柔软地贴合在面部。变化腔体中气体体积的大小，调节面部的轮廓形状。

别出心裁的是，课题组自主研发了一套由可编程化学反应驱动的便携装置。“温度升高或降低使化学反应产生或者吸收气体，使得面具的‘面部肌肉’自由变换形态。”唐威介绍，可编程化学反应驱动使得整个变脸过程不仅更加静音、安全，更是可编程化，仅调节温度就能精准切换到想要面部形态。

为了使面具更加便携、具有可穿戴性，课题组在设计过程中充分考虑了体积、重量、温度、厚度等影响因素。“面具内部温度控制在室温附近，厚度已经优化到1厘米左右，能够实现贴近真实的脸部模拟。”唐威说，今后课题组将会继续追求技术突破，不断优化技术，让面具更轻、更薄、表情更生动。

柔性面具用于人形机器人的表情调控及人的面部伪装。浙江大学 供图

从1到72

研发之路艰辛漫长，却抵挡不住课题组成员奔赴“星辰大海”。

课题组利用开源网站信息，在实际操作前进行线上数字面部模拟，确保制作出的面具(jù)正(zhèng)确(què)且(qiě)美(měi)观(guān)。在(zài)制(zhì)作(zuò)了(le)近(jìn)十(shí)种(zhǒng)面(miàn)具(jù)样(yàng)机(jī)的(de)尝(cháng)试后，目前已有一张面具可以切换至少8种不同的脸型。

课题组正尝试利用现有技术进行创新，并(bìng)结合人工智能、大模型技术，为人形机器人定制外貌、音色、皮肤、年龄等个性化特征，以期实现未来变脸面具“72变”。

“梦想”正在逐步变为现实，人形机器人进入到人类日(rì)常(cháng)生(shēng)活(huó)成为不再遥(yáo)远(yuǎn)的(de)可(kě)能(néng)。未(wèi)来(lái)甚(shén)至(zhì)可(kě)以(yǐ)做(zuò)到(dào)不(bù)同(tóng)年(nián)龄(líng)阶(jiē)段(duàn)的(de)面(miàn)部(bù)切(qiè)换(huàn)，给(gěi)老(lǎo)年(nián)人(rén)群(qún)体(tǐ)带(dài)来(lái)如(rú)真(zhēn)实(shí)家(jiā)人(rén)般(bān)温(wēn)馨(xīn)的(de)陪(péi)伴(bàn)与(yǔ)呵(ā)护(hù)，提(tí)升(shēng)生(shēng)活(huó)质(zhì)量(liàng)，增(zēng)强(qiáng)人(rén)文关怀(huái)。（来(lái)源(yuán)：浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué)、潮(cháo)新(xīn)闻(wén)）