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100%復刻人類肌肉骨骼，這家波蘭機器人公司要打造真實的《西部世界》
近期，復刻人類肌肉骨骼的知名仿生機器人公司Clone Robotics，宣佈將於2025年開放預訂其仿生機器人Clone Alpha系列。這款機器人的獨特之處在於，它全身的每一處細節都逼近人類的生物結構，它擁有和人類一樣的骨骼系統、肌肉系統和血管系統。
回顧過去一年人形機器人的發展歷程，AI大模型讓各家都嘗試將人形機器人變得更智能。
OpenAI、波士頓動力、特斯拉等接連展示人形機器人智能化的成果：OpenAI將大模型嫁接於Figure01，實現機器人與人類順暢對話；波士頓動力聯合豐田研究推出機器人“行為大模型”，幫助機器人獲得泛化能力；馬斯克在X上展現Optimus自主行走與疊衣功能。
就在全世界的人形機器人企業都在探索機器人的“大腦”怎麼無限接近人類的時候，Clone Robotics這家企業卻在安靜地思考怎麼讓機器人的“身體”無限逼近人類。
並且它走的是一條與其它人形機器人公司完全不同的道路。
大多數人形機器人都依賴電機、齒輪和馬達驅動機器人的運動，在結構上使用硬質金屬或塑料作為骨骼，依賴電腦演算法和外部感測器來進行動作控制。Clone Robotics沒有使用剛性執行器和馬達，而是選擇柔軟的人造肌肉來實現類似人類的運動。
那麼，Clone Robotics是一家什麼樣的公司？它復刻人類肌肉骨骼做機器人的路線，有那些核心價值？
01 起底Clone Robotics，一家神秘的波蘭機器人公司
坐落於波蘭西南部的Clone Robotics，一直不走尋常路。
最大的不尋常在於定位，全世界的機器人幾乎都在用鋼鐵材料做本體，而Clone Robotics要用人造肌肉做機器人的身體。它的創始團隊曾對《Robotics Reports》提到，自己幾乎不花費太多精力去設計機器人，通過翻閱教科書，並完全復刻和照搬人體解剖結構，便開始做機器人。
如此定位的起源來自於一位波蘭小哥的一次隨機性的靈感，2014年，來自波蘭的Łukasz只是從一本教科書看到人造肌肉驅動腿的圖片，就決定也要做一款擁有類似人類肌肉的機器人。2021年，Łukasz遇到了從小就酷愛發明並正在研究機器學習的Dhanush Radhakrishnan，他們一拍即合成立Clone Robotics.
在不到3年的時間裡，Clone Robotics對外公佈了3款產品：仿生機械手Clone Hand，仿生軀幹Clone Torso和預購的仿生機器人Clone Alpha系列。
其中，最先公佈的是Clone Hand，這款機械手的尺寸和生物學特徵都與人類完全相同，包括半個臂骨、完整的前臂和手掌。它由團隊自制的人造肌肉技術McKibben製作，可以承受7公斤的操作負載，並且反應快速靈活，這款機械手的肌纖維收縮率27%，收縮時間0.3秒，可以執行各種複雜的操作任務。
雖然Clone Hand是在公司成立不久之後公佈，但實際上，創始人Łukasz已經為研究機械手付出六七年的時間。在這個過程裡，Łukasz遇到了很多困難，其中最大的阻礙來自於做仿生機器人的原材料困局，也就是，從那裡尋找類似人類肌肉纖維組織的材料。
Łukasz曾經試圖從德國自動化公司Festo購買人造肌肉，但Festo人造肌肉採用的是氣動驅動方式，氣動肌肉由於依賴壓縮空氣，必須連接到一個大型壓縮機或氣源裝置才能工作，它更適合用於機器人手臂或工業裝置等大規模應用，而不適合需要精密和小型化設計的手部肌肉驅動。
由於找不到合適的原材料，Łukasz只能自己探索適合這類機器人的肌肉骨骼技術，2021 年，Clone Robotics團隊終於研發出人造肌肉技術McKibben，它使用Clone Robotics開發的聚合物材料和腱肌，讓人造肌肉實現拉伸和收縮。McKibben 摒棄氣動驅動的方式，轉而採用液壓驅動，通過向肌肉內部注入或抽出液體，來控制其膨脹或收縮。
得益於Clone Hand的經驗，僅僅花費2年左右的時間，Łukasz和Dhanush就推出了他們的第二款產品，仿生軀幹Clone Torso，同樣復刻人類的解剖學結構，Torso的“皮膚”下有完全驅動的腰椎和910條肌肉纖維，可實現164個自由度，并包含182個用於反饋控制的感測器。它能夠安靜、逼真的運動，比如它可以和人類一樣聳肩，同時伴隨著肩胛骨的旋轉。
在整個的運動過程裡，Clone Torso十分安靜，因為它的動作通過一套電池驅動的泵和閥門系統實現。這個系統讓水在內部循環流動：軀幹內建一個水容器，通過液壓推動水在管道中流動，從而帶動“肌腱”收縮或彎曲，模仿人類肌肉的動作。
Clone Robotics並不是第一個嘗試液壓驅動的人形機器人，波士頓動力Atlas也曾採用液壓驅動方式，但液壓Atlas在運動過程中會發出“嗡嗡”的噪聲，Dhanush曾在一段訪談中透露，Clone Robotics採用和液壓Atlas完全不同的閥門來控制和調節液體的流動，從而降低噪音。
研究完仿生機械手和軀幹，Clone Robotics基本完成對人形機器人“上半身”的探索，接下來，他們將目光轉移到“下半身”。
2024年 年底，Clone Robotics發佈第三款產品，全人形機器人Clone Alpha。
比機械手和軀幹更精進的地方是，Clone Alpha配備了一套仿生合成系統，它擁有複雜的合成器官，Clone Alpha的“心臟”是一台微型500W電動泵，能夠以6.8巴的壓力將“血液”（實際為液壓油）輸送到全身各部位。
Clone Alpha的聚合物骨架中包含206個類似人類骨骼的結構，整個系統由一台緊湊型500瓦泵提供動力，形成液壓“血管網路”以支援運動功能。
根據Clone Robotics官網表示，他們將會生產279台限量版Clone Alpha，這些機器人將專門用於家庭場景，會被提前預裝如對話、與朋友握手、倒飲料、做三明治等16項技能。
但目前公司還沒有進一步展現Clone Alpha在實際應用場景中的表現。
至此，從機械手到上半身，再到復刻人類肌肉骨骼的全身機器人，Clone Robotics完成了一幅西部世界草圖。
02 機器人需要無死角像人嗎？
大多數仿生機器人的產品都屬於“部分仿生”，雖然都有一定的成果，但它們的機器人還沒有探索出可以量化使用的場景。而Clone Robotics對於仿生的極致追求，會給仿生機器人的應用場景帶來不一樣的價值嗎？
仿生機器人分為兩個派別，分別是“表情派”和“全身派”。“表情派”追求機器人面部與人類“神似”，更注重通過表情向人類傳遞出更自然的精神交流；而“全身派”則對仿生的追求更加極端，要求機器人渾身上下都和人類相似。
Hanson Robotics和Engineered Arts是“表情派”的兩家代表公司。
Hanson Robotics建立了世界上第一款擁有表情的雙足機器人Albert HUBO、第一個獲得阿拉伯公民身份的機器人Sophia。
Albert HUBO結合了愛因斯坦的頭部和人形機器人HUBO的身體，它可以調動眼睛和眉毛的動作，傳遞出一種深邃與思考的表情，讓外界覺得這張臉充滿“智慧”。但自從2005年在亞太經合組織會議上亮相引發討論之後，關於它的消息逐漸減少，直至目前已經被新的機器人所取代。
Sophia長著一張成熟女性的臉龐，可以變換62種表情，她的定位是一位全球形象大使，在全球各地參與演講和展示，交流氣候變化、藥物濫用和法律等多方面的問題。
另一家用類似路線做機器人的公司是Engineered Arts，2021年推出的表情機器人Ameca除了擁有豐富的表情，還能夠模仿不同人物的聲音和語調，包括公眾人物和卡通角色，它的應用場景集中在商場、展會等招待場景以及學術交流場景。
與它們比起來，Clone Robotics是一家十分孤獨的公司，它是執著於讓機器人“無死角”像人的“全身派”企業，不僅要求長得像，還要求機器人“有血有肉”。
而這一差異的原因之一，在於它們對仿生機器人應用場景的思考不同。“表情派”們常常以娛樂和形象大使的定位出現，“全身派”則更希望能夠在場景變化豐富的家庭之中服務人類。從Clone Alphia預裝的功能來看，家庭場景是其重點突破的領地。而“安全”和“有用”，是家庭場景的機器人最關注的兩個因素。
雖然“表情派”們會採用與人類皮膚接近的材料來製作機器人的臉部，但它們的身體依舊由冰冷的鋼鐵和執行器製造而成，這樣的本體結構在喧囂的公共場合或許很合適，但一旦用於家庭場景就會面臨諸多挑戰，比如散熱和噪音。
採用鋼鐵材料的機器人本體主要通過電機驅動，電機長時間運行會產生熱量，特別是在高負載情況下，機器人需要做額外的散熱設計，為了擴大散熱面積，通常需要更厚的材料或附加裝置，一個笨重的機器人在家庭場景行走，不僅會發出更大的噪音，對老人和兒童的人身安全也會產生隱患。
而仿生機器人通常使用低熱導性的柔性材料，內部發熱元件較少，散熱需求更低。其內部採用的液壓或氣動驅動方式，比鋼鐵材料本體的齒輪驅動系統更安靜。
從這個角度來看，Clone Robotics這種“全身派”的仿生機器人，比只有面部仿生的“表情派”更符合家庭使用場景，這或許也是Clone Robotics追求無限像人的價值所在。
03 結語
人類目前的構造本身是百萬年來自然進化的產物，直立行走帶來視野提升，解放雙手為工具使用和複雜勞動提供了可能。但從另一個角度來看，這樣的構造也是人類與自然妥協的結果，雙腳站立並不是唯一的最優選擇，其它四足生物的運動效率可能更高；人類雙手適合精細操作，但相比較於靈長類動物握力和攀爬能力明顯減弱。
可見，人類的身體並非完美的設計，而是一種環境適應的產物。同樣，機器人無限像人，也並不一定是一個最優解。
但不可否認的是，擁有類似人類外形的機器人更容易被接受，因為它們契合了人類的心理預期和情感需求。
所以，機器人設計的目標可以不限於模仿人類，而是找到技術最優與人類需求之間的平衡點。
Clone Robotics的仿生追求雖然十分極端，但這也是需求平衡點的一種嘗試，只是，它的商業價值還有待市場驗證。 (騰訊科技)