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BRIDGE 把人形机器人身体设计纳入控制训练,但完整开源仍待兑现

2026-09-04 / 共 2,169 字

Wang et al., BRIDGE(CC BY 4.0)

9 月 3 日,来自卡内基梅隆大学、华中科技大学和 JoyIn AI 的研究者公开 BRIDGE:一套把人形机器人的关节布局、执行器选择和控制表现放进同一设计循环的方法,以及一台按该方法制造的小型实机。论文展示了走路、单脚平衡、弯腰转体和后空翻等动作,但其更有价值的部分不是动作清单,而是让控制训练的失败反过来修改身体设计。

这项工作解决的是人类动作数据与机器人身体之间的一层错配。常见流程先把硬件定型,再训练控制器适应既定关节和动力限制;BRIDGE 则问:如果目标本来就是复现人类动作,身体应当怎样设计,才能让这些动作既容易映射,又能在真实动力约束下执行?

控制失败会触发执行器和结构重算

BRIDGE 从人体模型中保留主要活动关节,再把不适合小型硬件的自由度压缩。以腰部为例,团队先比较滚转、俯仰、偏航的两两组合,再把候选缩至只保留滚转或偏航。偏航方案的运动学误差为 0.02602,闭环动态跟踪误差为 0.02115,均低于只保留滚转的 0.02752 和 0.02311,因此最终机体保留一个腰部偏航自由度。

接下来,算法先给 21 个关节配置体积最小的候选执行器,并把实测扭矩—转速边界、质量、转动惯量和安装空间写入仿真。当某项动作反复失败,系统不会只因为某个关节接近峰值就换电机;它还要求该关节在多个随机种子下持续饱和,并验证放宽边界后动作能够完成。确认瓶颈后,执行器升级会连带改变关节间距和全身质量分布,团队需重新生成 URDF、训练策略并重跑动作集。

最终配置使用 10、25 和 55 牛米峰值扭矩的三类执行器:肩和肘使用最小一档,髋关节俯仰与膝关节使用最大一档,其余关节使用中间一档。这里的“共同优化”并不意味着一个端到端模型同时输出所有机械图纸和控制权重,而是一套由运动学筛选、受执行器约束的结构优化、闭环训练和失败分析组成的迭代工程流程。

形态—控制共同优化本身并非全新概念。2025 年发表的 BodyGen 已把形态与策略一同优化,并讨论组合搜索空间和控制耦合带来的效率问题。BRIDGE 的增量在于把这种思路约束到约 90 厘米高的人形硬件,使用校准后的执行器边界,并把选出的形态制造成实机。

94.83% 是统一仿真条件下的论文内比较

论文提出一个“类人度”分数,把人类动作重定向到机器人后的运动学误差,与策略执行动作后的动态误差等权合并。BRIDGE 的分数为 0.5252,Bumi、K1 和 ToddlerBot 分别为 0.4321、0.4198 和 0.3883。相对最接近的 Bumi,BRIDGE 高约 21.5%。这个分数由作者定义,适合检验其设计目标,不能直接替代负载、续航、耐久性或操控能力等通用机器人指标。

更容易解读的是动作跟踪实验。团队为四种机体训练同一种 SONIC 控制策略,在 MuJoCo 中用 LaFAN1 与 bones_seed 合并动作集评测。BRIDGE 的成功率为 94.83%,高于 K1 的 92.66%、Bumi 的 91.87% 和 ToddlerBot 的 88.23%。因此,相对最强基线的差距是 2.17 个百分点,而不是 94.83% 的全面性能优势。BRIDGE 的平均关节位置误差为 0.0711,比 K1 的 0.1108 低约 35.8%,但论文没有提供独立团队复现实验。

这些比较控制了策略和仿真基准,却没有控制机体尺寸、质量、自由度和采购成本。它们回答的是“在作者设定的人类动作跟踪任务中,哪种现有形态更合适”,不是同价位产品横评。论文的实机视频说明所选身体和策略能够完成若干代表动作,但没有给出长时间运行、反复跌倒、不同地面、负载或外部团队操作的数据。作者也承认,小型机体限制了工作空间和复杂操作的负载能力。

论文发布了实机,开源材料尚未形成复现闭环

论文和项目页把 BRIDGE 描述为 88 厘米、约 13 千克、21 个主动自由度的开源平台,并报告约 1500 美元成本。不过,同一论文的对比表写成 0.8 米和 12.5 千克,项目材料因此还需要一份版本一致的规格表。更重要的是,成本没有可核对的完整物料清单,外部团队无法判断它是否包含计算单元、电池、加工、装配和备件。

截至 9 月 4 日,项目页可下载一个 STEP 格式 CAD 文件,但“代码”和“教程”链接仍标注为即将发布;页面还明确说,完整装配教程、电气规格、BOM,以及遥操作和高动态动作的训练、部署代码要等论文接收后再公开。项目页上的代码入口实际指向 GitHub 首页,而不是一个包含许可证、提交历史和可运行代码的仓库。独立机器人媒体 Robot Harbour 因此把它归为研究原型,并认为商业发货状态也未得到验证。

这与成熟开源平台已有的交付层次存在明显差距。例如 ToddlerBot 的公开仓库同时提供低层控制、强化学习训练、实机部署、测试、文档和 CAD 入口。BRIDGE 已经公开了论文、项目说明、CAD 与实机演示,足以让同行审查其方法和机械外形;但“能看见设计”与“能重建系统”之间,还缺电气连接、可采购物料、控制权重、训练配置、部署脚本和逐步装配验证。

因此,当前最准确的判断是:BRIDGE 已给出一个可检验的形态—控制共同设计方法,并用实机证明这条工程路线能够落地;它尚未证明一支外部团队可以按约 1500 美元复刻,并复现论文中的 94.83% 仿真成功率和实机动作。下一项关键证据不是更多演示视频,而是作者承诺的完整仓库上线,以及至少一次不依赖原团队的构建与复现实验。

来源

  • BRIDGE: An Open-Source Humanoid Platform via Morphology-Control Co-Design for Physical AI · arXiv
  • BRIDGE 项目页 · BRIDGE
  • Bridge Humanoid Gets a Technical Paper—but Its Open-Source Stack Is Not Yet Complete · Robot Harbour
  • BodyGen: Advancing Towards Efficient Embodiment Co-Design · arXiv
  • ToddlerBot 开源仓库 · GitHub

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