马德里卡洛斯三世大学研发的辅助机器人通过观察人类动作学会摆放餐具

马德里卡洛斯三世大学（UC3M）的研究人员开发出一种新方法，使机器人能够通过结合观察学习与肢体间交互通信，自主掌握手臂动作技能。这项突破性成果近期亮相全球最重要的机器人大会IROS2025，标志着研发更自然、更易教学的家用服务机器人迈出重要一步——这类机器人能在家庭环境中完成餐桌布置/收拾、熨烫衣物、厨房整理等辅助任务。

该研究解决了当今机器人技术最复杂的问题之一：双臂协同作业的协调性。马德里卡洛斯三世大学（UC3M）正通过ADAM（自主家用双臂操作器）机器人进行相关研究，该机器人已能完成家庭环境中的辅助任务。“例如，它能布置餐桌并随后收拾餐具，整理厨房，或在指定时间为用户递送水杯或药品。当用户准备外出时，它还能协助取来外套或衣物，”马德里康普顿斯大学机器人实验室移动机器人小组的研究员艾丽西亚·莫拉解释道，该小组正致力于此项研究。

ADAM机器人旨在协助老年人完成居家或养老院内的日常事务，移动机器人小组负责人、马德里卡洛斯三世大学系统与自动化工程系教授拉蒙·巴伯解释道： “我们身边都有这样的长者：有人递杯水、帮人吃药、摆放餐具这些简单举动，对他们而言都是至关重要的帮助。这正是我们研发机器人的核心目标。” 

几周前，移动机器人小组的研究员阿德里安·普拉多斯和贡萨洛·埃斯皮诺萨在中国举行的IROS 2025会议上发表了论文，提出了一种协调机器人手臂工作的革命性方法： 先通过“模仿学习”让每只机械臂独立完成任务，再借助名为“高斯信念传播”的数学系统实现双臂“沟通”。该方法如同机械臂间持续进行的隐形对话，使其能在无需停顿重算的情况下实时协调动作，避免相互碰撞或撞击障碍物。最终实现流畅、高效且自然的运动，该技术已在模拟环境和家用辅助机器人实测中成功验证。

教机器人完成日常任务仍是机器人技术面临的重大挑战之一。传统上，编程机器人需要编写数千行代码来定义每个动作。相较于这种方法，模仿学习提出了一种更直观的替代方案：让机器人通过观察和复制人类动作来学习人类的行为方式。在此范式下，人类通过示范任务（直接移动机器人手臂或录制操作过程）来教导机器人，例如如何倒水或整理书架。然而，单纯复制动作并不足够。若机器人学会在特定位置抓取瓶子，而瓶子位置稍有偏移，仅会模仿动作的系统将重复原始动作而失败。因此，机器人操作的真正目标并非机械重复，而是动作的适应与理解。

这些研究人员开发的技术通过使学习到的动作像“橡皮筋”一样行为来解决这个问题：如果目标位置发生变化，轨迹会平滑变形以达到目标，同时保持动作的本质。这样，机器人就能适应新情况，同时保持动作的关键特性，比如保持瓶子垂直以防止内容物洒出。“最终目标是让机器人不再只是简单的动作记录器，而是成为真正的工作伙伴，能够感知环境、预判行动并在人类空间中安全协作，”阿德里安·普拉多斯指出。

感知、推理与行动

在实际操作中，机器人的运行分为三个阶段。首先是感知阶段，通过传感器收集环境数据。随后进入推理阶段，对信息进行处理以提取关键数据。最后是行动阶段，机器人将决定如何行动，无论是移动底座、协调机械臂还是执行具体任务。为此，ADAM采用了2D和3D激光传感器，可测量距离、检测障碍物并定位物体，同时配备带有深度信息的RGB摄像头，用于生成环境的三维模型。

当前最关键的挑战在于实现从“观察”物体到理解其用途及用户情境的跨越。传统上，这种理解依赖于常识数据库。目前，同样隶属于移动机器人研究组的阿尔贝托·门德斯正致力于整合生成模型与人工智能技术，使机器人能够根据具体情境和实时动态调整行为模式。

尽管ADAM目前仍处于实验阶段，造价约为8万至10万欧元，但该技术已被认为足够成熟，预计在10至15年内，此类机器人将能以更实惠的价格进入家庭生活。

除技术突破外，这项研究更凸显了机器人技术在应对人口老龄化挑战中的关键作用——这是当今社会日益严峻的课题。“社会中老年人数量逐日攀升，而照护者却日益减少，因此此类技术解决方案将日益重要，”拉蒙·巴伯总结道。在此背景下，“辅助机器人正成为提升人们生活质量和自主能力的关键工具”。

视频：https://youtu.be/Ew86EO3wWio

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