人形机器人结构图_人形机器人设计指南

马斯克的产品设计再一次横扫我们的视野，这次是人形机器人。

特斯拉“擎天柱”产品设计路径

9月30日，旨在“重塑劳动力的未来”的擎天柱发布，为人形机器人的产品设计加入了更多变量。

在特斯拉之前的8月11日，小米发布了自己内部代号为“铁大”的人形机器人CyberOne。国内知名的人工智能解决方案商，优必选则在去年10月，也发布了新一代的Walker X。

“擎天柱”与其他大型产品设计的等比尺寸图

然而，如果把本次发布的DEMO拿给五十年前的日本人看，恐怕产品设计师是大失所望的。早在1972年，日本早稻田大学已经做出了第一台全尺寸人形机器人WABOT，能够用日语交流，进行室内导航，抓运物体。

Wabot与“擎天柱”的DEMO高度相似

横跨五十年后，人形机器人似乎还停留在前沿技术的空中楼阁，很难从实验室出圈落地。抛开特斯拉的品牌光环，人形机器人的未来设计之路，到底通往何方？

本田ASIMO产品设计编年史

从心理学到艺术学，从产品应用到舵机成本，人形机器人可能是人类历史上，学科跨度最多，挑战最大的产品设计。

挑战恐怖谷

在经典著作《跨越鸿沟》中，杰弗里·摩尔认为：“高科技产品面世过程中，最危险，最关键的一点，就是由少数有远见者所主宰的早期市场，向实用主义者占支配地位的大批顾客所占据的主流市场的过渡。”

特斯拉CyberTruck的未来感离不开工业设计

和特斯拉之前的CyberTruck、Model电动车相比，人形机器人更依赖工业设计。才能实现从实验室原型到商品化的惊险一跃。

恐怖谷理论，是属于人形机器人工业设计的天堑。人形机器人如果从各种特征上试图逼近真实人类，用户对外观设计的期望也会高不可攀。

机器人设计中的“恐怖谷”心理学理论

一旦设计师过度重视外观和情感化表达，例如试图复刻人类的肌肉和皮肤，就很容易跌入恐怖谷，和谷底躺满的无数实验室DEMO的“尸体”一样，成为折戟的失败商品。

IEEE上的“吓人机器人”排行榜

奈扬创意设计总监张浩崇表示：无论从设计趋势还是当今产品工艺来看，比较有效的设计思路都是不挑战“恐怖谷”，克制设计的冲动，把机器人当成“数码产品”“家电产品”来设计，避免对真实人类的对号入座。

这意味着恐怖谷的左侧，仍有广袤的设计空间，证明消费价值。

设计梦想中的人形机器人商品，还有多少障碍需要跨越？

攻克莫拉维克悖论

人形机器人的设计，其实一直不受AI行业待见。

2012年，李开复老师就曾发表评论：人形机器人将马上进入千家万户的说法，简直是无稽之谈。

Paypal创始人彼得·蒂尔的结论一致：“仅仅是让机器人从筐里拿出脏衣服，放进洗衣机这样一个简单的动作”，在他沟通过的工程师看来，“有生之年是看不到的。”

AI前辈们的抨击并非毫无根据。其根基其实就一条：莫拉维克悖论。

人形机器人聪明，但运动能力永远跟不上算法——因为现有的电机和传感器精度不够，四肢极端不发达。它可以无数次复制AlphaGo的故事，在数据计算和智力竞赛轻松击败人类，但却无法扭动一个门把手，精确拿起一个水杯——不如一个三岁的小孩。

全部小孩运动本领：捡起铅笔、跑跑跳跳、拧紧瓶盖——全都是人形机器人目前为止最难解的问题。一句AI行业的冷笑话是：园丁、接待员和厨师等体力岗位三十年内，都不用担心被取代。

莫拉维克悖论的限制，是所有机器人设计师需要正视的。

令人生畏的设计成本

人形机器人的工业设计，需要雄厚的资金来浇灌。

特斯拉“擎天柱”的关节，包含大量的电机。

要打造一个完美的机器人设计，ABS塑料外壳和配色，只是小头中的小头，还需要大量关节和伺服舵机，才能支撑外观设计。

小米CyberOne髋部电机结构分解图

优必选CEO周剑曾透露：伺服舵机系统的成本，占运动型机器人的 40%至50%。实现人类动作设计所需的多级舵机，叠加高昂的配件价格，迫使人形机器人在消费端彻底告别质优价廉。

淘宝上常见的伺服舵机，售价高昂

特斯拉在发布会喊出了2万美元的客单价，但这仍然不是一个消费市场能接受的价格。即使在儿童领域，考虑到玩具机器人更低的客单价，电机造价的高昂也不会因其大小而改变，高度压缩成本空间。

儿童玩具的小型舵机同样昂贵

对特斯拉和任何一个机器人来说，全身需要无数个舵机驱动，任何一点电机的成本波动，都是设计产品时无法忽视的因素。

家居领域

如果您希望为家居领域设计人形机器人，那第一要考虑的还是材质和配色。

白色材质和工业设计中，是家居家电的常用颜色。它也同样成为了人形机器人的居家配色规范。

优必选Walker产品设计，始终紧扣家居产品线白色。

然而，莫拉维克悖论的诅咒，在家居领域最为强烈。

虽然人形家居机器人一直是万众瞩目的设计，但一直以来跟设计师期望相去甚远的是：自问世之日起，人形机器人就在经受各种“不那么像人”的居家机器人狙击。

2021年至2022年，Aqara绿米和欧瑞博分别完成了总金额10亿元的融资。成为智能家居近年来最大的两笔融资。人形机器人和智能家居都是重资金行业，但前者是研发需要，盈利遥遥无期；后者的产品装机量则有据可查。

Aqara的各类专业家居机器人矩阵

在ASIMO家居机器人诞生的日本，有一家独辟蹊径的SwitchBot公司。

其产品设计风格，是用小型的电机快速控制家中常见的按钮，门把手。人形机器人要实现同样的功能，需要几十个伺服电机的识别、定位和联动。

人形机器人扭动门把手，需要几十个舵机联动解决。

大量小微动力的机器人直接跳过了莫拉维克悖论的防线。当人形机器人还在钻研如何大中小多种舵机组成机械臂，高精度按下开关，旋开门锁时，物联网机器人选择了降维打击。

在港澳台和日本畅销的按钮机器人

这是工业设计史上多次出现的瞬间：19世纪，德国人曾经雕琢出艺术品一样高质量的枪，至今是设计收藏的典范；英国人设计了廉价、简洁、适合快速大批量工业化制造的枪。当低成本的小舵机，就能快捷实现几十个重型舵机联动的家居场景时，战争的天平必然会向人形花瓶的另一侧倾斜。

家居机器人Google Trend搜索量

2011年后显著高于人形机器人

很少有人知道的是，在特斯拉和小米的机器人之前，曾经叱咤一时的本田ASIMO家居机器人，已经在2022年3月正式引退了。

2022年3月31日，本田ASIMO机器人正式退休

人形机器人在家居舞台的表演，还未开始就已终结。

尽管这样表述有些残忍，但很难不认为：今天特斯拉的“擎天柱”和小米的CyberOne们，背后的设计方案，不过是家居战场上的昔日败将的翻版。

力不从心的教育场景

在智能家居舞台外，人形机器人本可以另辟蹊径，以“教育机器人”身份攻占孩子们的课桌。

设计机会开始于2017年，国务院发布的人工智能教育政策。

这一政策极大刺激了机器人教育需求。摆在优必选、乐聚、能力风暴们面前的，是一个宏大的蓝海市场。2018年，优必选重金聘请了曾设计过RoBohon机器人的高桥智隆，作为首席产品官执掌产品设计。

著名机器人设计师高桥智隆加盟优必选

中国和日本的机器人工业设计师们，在教育赛道上汇合了。

Robi教育机器人原型、和以此为参考的悟空

人形教育机器人的一切看起来都很美好。

以2019年发布的“悟空”为例，迷你的体型让它不会被当做真人，避开了恐怖谷效应的大坑；人形作为最容易被儿童接受的交互载体，可以扮演幼儿学习同伴的角色，促进学生与其他人沟通、了解情感以及表达的社交能力。还可以打通各类教育IP，成为流量入口。

然而，一直有专业的教师声音在反对着人形设计。

究其原因，还是熟悉的莫拉维克悖论：人形机器人的教育科目更多以数理化和工程项目学习为主，合理而高效的教育产品造型，其实不被人形束缚。

美国亚马逊热卖的机器人，通常为轮式或者履带设计

一位童心制物前机器人产品设计师，举了个挖掘机的例子：假设在小学课程要教授机械臂和机械手原理，产品形态就应体现挖掘的语义。现代课堂教学中，在进行机器人的科普介绍时，孩子们拿到人形机器人后的反应必然超出预期：“它能不能帮我搬东西？”“这两个机器人能不能赛跑？”

Motionblock模块化机器人

是典型的按项目拆分设计的思路

这其中所需的行走、运动能力，一开始就远远超过了人形机器人能满足的天花板。

曾使用过Alpha和悟空机器人编写课程的程老师说：“人形机器人性价比非常一般，支撑不了几节课。” 育智科创董事长叶永浩则透露：“人形机器人通常对场地和师资有要求，机构不会用人形。中小学校极少引入。即使有，也是教育局牵头的展示用途。”

占领市场的模块化教育机器人

教育界达成的共识除了教学不应当被人类设计限制外，也包含情感化表达的需求。

2001年4月，在美国洛杉矶，一个叫Cozmo Robot的工作室成立了。它的产品将成为许多机器人教师，设计师，乃至东莞玩具厂小老板们赞许的产品，在机器人和教育玩具的设计史上，将占据极重的分量。

Vector虽然不是人形设计，但引入LED面板

将情感化设计发挥到了极致。

让Cozmo闻名的是极度丰富的表情情感化设计，“这才是机器人该有的样子，请停止制造梦魇一样的人形机器人吧！” 成为代表消费市场的好评。

Unbox Therapy测评下的高赞产品评论

Cozmo的设计思路，拉低了市场对人形的依赖，转向更丰富的表情设计，以满足更好的儿童内容输出量。带动人形机器人的头部表情，往丰富细腻的方向发展。

优必选和乐聚的教育机器人

面部的表情提升都是非常显著的。

后续的发展就与人形无关了：2020年后，在线教育的爆发，叠加屏幕部件成本的下降，设计趋势就是表情面板进一步放大，砍掉昂贵的人形关节。这一阶段的工业设计，本质上就是一个拖着身体和音箱的平板电脑。

图片来源：作者整理

曾经参与过Corbit、mTiny和Codey Rocky的张浩崇指出了原因：无论是舵机成本，工艺可行性，还是实际的成本，其内容量都不可能承担人形机器人作为教育的主要职责。

从学校到家庭，从课桌到餐桌，大量的模块化和套件化玩具和教具，占领了高桥智隆和人形机器人们曾经梦想的领域。

缺少专业B端用户的支持，仿人造型在教育产品线的占比不可避免地走向衰落。以优必选为例，2019年以后，就有多个优必选的员工反馈：高桥智隆的办公室基本空置，本人不再介入日常研发事务。在他之后，悟空和人形机器人的业务占比持续下降，人形机器人作为一种教育方案不再成为主流。

商业展演和接待场景

在特斯拉“擎天柱”关注具体的体力劳动场景不同，中国大陆的商业展览和接待，是人形机器人们无可置疑的产品主场。

每年春节联欢晚会对于中国互联网公司们，是各类流量运营的必争之地；而对于优必选等人形机器人而言，则是展现产品设计的橱窗。

优必选曾连续3年登上春晚的舞台。

2016 年，540 台 Alpha人形机器人登陆猴年春晚，在孙楠《冲向巅峰》的歌声中完成了产品亮相；3年后，6台Walker机器人再次登陆春晚深圳分会场。随后，优必选获得由鼎晖、中信金石的1亿美元投资，公司整体估值达到10亿美元。

这是一场事先张扬的产品展演。一方面，作为新兴产品，设计走向消费市场需要一个教育过程，春晚和是产品设计最好的市场推手。另一方面，外观优秀，调性符合商务场景的人形机器人有助于帮助综艺节目、线下商场引流，讲述一个更科技的品牌故事。

进驻世博会的人形接待机器人

然而，与融资光环表现相去甚远的是：国内租赁领域，销量表现较好的产品设计，反倒是国内达闼机器人为主的轮式平板机器人。

与达闼类似的软银Pepper接待机器人

作为对照，优必选销量最好的商业接待机器人也不是人形，而是同样顶着大号平板电脑，提供信息咨询的Cruzr机器人。

在居然之家服务的优必选Cruzr机器人

企业们的选择旗帜鲜明：回避现阶段成本更高，且更加不稳定的人形设计，更多通过AI语音和内容，实现线下的服务提效。至于产品设计是否双足，符合设计师和工程师们的人形理想，不是企业们要考虑的。

无论如何，B端产品撑起了行业的估值信心。2019年4月，国内人形机器人代表优必选在深圳证监局开启备案辅导，开启IPO上市的征程。

这一刻，距离新冠疫情的全面爆发，只有不到10个月了。

防疫医护，失败的答卷

当疫情传播全球，人形机器人设计路线也随之颠覆。

面对如此规模的疫情，以及新出现的海量服务机器人设计需求，设计师们猛然发现：轮式机器人才是当下，快速应对疫情的方案。

中智卫安的医疗机器人，没有显著的人形双足设计

结果毫无疑问，各类无人车发挥出了远超人形机器人的产品价值。

优必选除了在本土设计中心开展防疫机器人外，也在北美研发中心成立了医疗保健行业，面向老龄化场景部署产品设计。2020年后，无论是防疫服务机器人，还是在2022年发布的康养服务机器人中，人形机器人都是缺位的。

图源：优必选北美设计研发中心

来自大洋彼岸的欧美设计师们，没有中国和日本对双足方案的执著，而是“务实”地采用了轮式的设计方案。至此，防疫和医护服务的舞台，完成了与人形机器人的设计脱钩。

新冠疫情的肆虐看似与人形机器人无关，却严重透支了设计经费——短期难以盈利、突破技术瓶颈的人形机器人，在产品应用上更加落后了。

娱乐和IP

人形设计的退潮，似乎并没有影响到IP和影视产品周边。

今天的人形设计为什么还能在占据一席之地？本质上是因为人形机器人仍然在享受着各类资本，媒体和IP的余晖。深刻影响制造业产品设计的，一直是全球的动画、影视行业，而不是相反。

优必选与漫威、星球大战联名的机器人

当前文的设计师高桥智隆还在京都立命馆大学就读时，《新世纪福音战士》就已红遍东亚，而这一刻，距离人形机器人《阿童木》首次连载，也过去了足足30年。

IP对大众认知和产品设计的影响巨大

当人形机器人的设计缺乏深度，达不到大众对各类经典IP的期望值，再多的设计努力都会变成市场失败。当一个又一个消费故事演绎完毕，人形机器人除了IP舞台还坚持着，其他舞台的观众已经走空了。

设计的唯一目的，似乎只剩下拉动投资了。

讲述愿景的品牌橱窗

作为人形设计技术的天花板，波士顿动力大概是拉动投资的坎坷示范。

很早之前波士顿动力就声明过：自己以前是、现在是、并将长期是一家烧钱的公司。

尽管已足够好地解决人形运动性能问题，但7年三度易主，先后辗转于Google、软银、现代的历程，精确地说明了人形设计缺乏盈利的尴尬处境：企业更倾向于将它当成调动投资价值想象工具，一旦它营收未达预期，则会果断切割。

这和小米先后立项造车、机器人产品的底层逻辑类似——发布人形机器人产品在商业有啥影响姑且不论，在股价和未来愿景上肯定是及时的。

小米CyberOne 设计发布会现场

这意味着小米的品牌想象力，有了新的短期锚定对象。

今天的特斯拉，也学会了这个股价拉动抓手。

无论是腾讯对乐聚机器人的投资，还是优必选以前的各类操作，都让马斯克清晰地知道，讲述特斯拉下一个十年的品牌故事长什么样了。

Optimus产品设计发布现场

今天的工业设计，还无法解决人形机器人叫好不叫座的困境，特斯拉也并不乐观。各种成本和场景应用难题，也会是特斯拉的设计师们亟待解决的问题。

面临未知的擎天柱Tesla发布会截图

日薄西山的设计红利

在全世界工业设计史上，没有一个设计团队完整跑通人形机器人艰难的设计之路。人形机器人到底如何设计？马斯克、彼得·蒂尔、李开复们没有答案，工业设计史里没有答案，仿生设计学里没有答案，电机参数里没有答案，数据算法里更没有答案。

无论如何，人形机器人给工业设计师的启发永远深刻：尽可能不要让落后的产品形态和观念，引导产品外观和创意。

和而泰资深产品经理李剑认为：未来前景主要在于陪伴向的服务场景功能。人形从来不是高效的生产力形态，所以设计产品时，不要被碳基生命进化的过程束缚，这样就能让机器人的效率不拘于人形了。

奈扬创意设计运营总监Nina表示：iPhone面世后，一切触屏滑盖直板等旧时代的工业设计，都摧枯拉朽消失不见了。“智能手机”这一品类也在多年争夺后归于尘埃落定。如果特斯拉的“擎天柱”能成为iPhone般经典的设计，并深远地影响产业界，哪怕它换成轮式的，或者模块化可拆卸的，跟消费者想象中的“人形”相差很大，只要市场打开了，大家也就慢慢接受新设计了。

在人类造型的设计命题前，不只是特斯拉的设计师，全世界的产品设计师们可能都在思考：人形机器人到底能不能去掉不该有的观念束缚，打破原有的外观思路？

这个设计命题的答卷，恐怕将影响特斯拉和其他人形机器人的下一个十年甚至二十年。