南方科技大学研发出“半人马机器人”与人连接

仟音一心

南方科技大学机械与能源工程系付成龙教授团队在穿戴式助行机器人领域取得研究进展。相关成果于今年 2 月在机器人领域权威期刊 International Journal of Robotics Research（IJRR）发表。


负重行走是军事活动、应急救援、日常生活中的常见活动，高强度负重行走不仅会导致人体代谢急剧上升、作业效率下降，还极易引发肌肉骨骼损伤等健康风险。现有以外骨骼为主的穿戴式机器人，其助力方向与人体行进方向夹角大、助力效率低。与背包负重的方式相比，人体新陈代谢率仅能降低约 10%。

针对外骨骼助力形式的局限性，付成龙团队原创提出了穿戴式半人马负重助行机器人。该机器人通过独特的软化弹性耦合机构与人机协同控制策略，兼具高负载能力与高运动灵活性，实现了助力与平衡的动态解耦。

实验验证，该机器人可使人体行走代谢成本降低高达 35%，为负重助行提供了全新的高效解决方案。


研究团队从自然界四足动物负重形态汲取灵感，提出了一种全新的人机协作模式：机器人不与人腿刚性并联，而是作为独立的肢体，借助穿戴式弹性耦合接口与人背部连接。此构型构建了“人类智能领航 + 机器人力量负重”的人机混合四足系统，既保留了人类在复杂环境下的导航决策能力，又发挥了机器人分担重量并高效提供行进方向推力的作用。

为解决人机之间复杂的动力学耦合难题，团队设计了基于菱形连杆与拮抗弹簧的“软化弹性耦合机构”。此机构具备非线性刚度特性，即在作用力小时刚度大、响应快，在作用力大时刚度小、缓冲强。该设计实现了人机动力学的动态解耦，使机器人能够像独立个体一样稳定控制，同时通过接口精准输出助力。

结合所提出的“行走-交互（Loco-interaction）协同控制框架”，半人马机器人能够实时感知人体运动意图，在无需人工指令的情况下实现高精度全向跟随运动，并在维持自身平衡的同时，向人体提供稳定的水平行进推力。


▲ 半人马人机行走-交互协同控制策略框架
基于所提出的半人马系统，研究团队开展了多维度的综合实验验证。在机动性方面，机器人展现了卓越的灵活性与良好的地形适应能力，不仅能在 1 米狭窄空间内连续完成“8”字绕桩，还能利用视觉感知自主规划策略，顺畅通过台阶、斜坡及户外复杂路面。


▲ 半人马机器人在真实环境下行走，为多位受试者提供助力辅助


在负重效能方面，人体实验数据表明：相较于背负 20kg 重物（约占体重 29%）的情况，穿戴半人马机器人并具有水平助力条件下，人体净代谢成本显著降低了 35%，足底压力减少了 52%。

此外，步态分析结果显示，受试者穿戴该机器人后，步宽变异性显著降低，其稳定性指标与零负载空载行走无显著差异，这表明半人马人机四足构型能有效缓解负重力对人体带来的行走扰动，并进一步显著提升了负重行走的侧向稳定性，充分验证了“垂直负载分担 + 水平质心助力”复合助力范式的高能效优势。


▲ 半人马人机系统负重行走实验结果
南方科技大学机械与能源工程系博士生涂志鑫和江轶豪为论文共同第一作者，付成龙为论文唯一通讯作者，南方科技大学为论文唯一署名单位。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目、教育部联合基金创新团队、深圳市科技创新局及南方科技大学高水平专项资金的资助支持。

枯风瘦雪

妈的，天才想法

9号单开道岔

为啥不做成四条腿的，可以托举人体重量，做老弱病残人士的轮椅替代品
这样市场更大
两条腿的，短期内我看不到销量

随风来去

9号单开道岔 发表于 2026-3-10 11:05
为啥不做成四条腿的，可以托举人体重量，做老弱病残人士的轮椅替代品
这样市场更大
两条腿的，短期内我看不 ...

体积和成本啊，半人马有人类协调平衡性，难度低多了

精钢魔像

赛博木牛流马。

当年的木牛流马可能就是这样的。

Headless

看起来很累，很别扭

—— 来自 vivo V2243A, Android 15上的 S1Next-鹅版 v2.1.2

yuialon

这玩意下一步应该增加人转身取物功能

蓝色火焰

9号单开道岔 发表于 2026-3-10 11:05
为啥不做成四条腿的，可以托举人体重量，做老弱病残人士的轮椅替代品
这样市场更大
两条腿的，短期内我看不 ...

做成四条腿的，然后背上有个底座，可以让下半身截肢的残疾人坐在上面移动是吧

fneasag

可以尥蹶子么？

samusialan

奇幻的本质是科幻

a4ac7

这不是 STORMBILLY吗



让豆包设计了下，不如这样



—— 来自 HUAWEI PLA-AL10, Android 12, 鹅球 v3.5.99

死宅真恶心

所以半人马裤子之争有结论了

蕾丝控

没有四个柰子，差评！

濡鸦之羽_

半挂

cleaner

猫屎盆子 发表于 2026-3-10 11:18
那么它与小推车有什么区别呢？

小推车走不了台阶

—— 来自 HUAWEI DEL-AL20, Android 12, 鹅球 v3.5.99

星花

我想多了，忏悔。

syndrome2032

把前面那个人优化掉改组成机器人，然后老年人坐中间上下楼更合适吧。

星花

脑子瓦特了，直接机器狗啊。

真草稚京

猫屎盆子 发表于 2026-3-10 11:22
但是小推车便宜，遇到台阶架个木板就是了

？？？

来重庆试试加木板

—— 来自 HONOR BKQ-AN90, Android 16, 鹅球 v3.5.99

lubo

负重的问题外骨骼不能解决吗？

屁怒铝

完蛋，我的第一反应是人马娘可以实现了。我脑子坏了。        Re:Source

topia

怎么不搞个无人机挂在身上与人连接

猫?魔铃

猫屎盆子 发表于 2026-3-10 11:18
那么它与小推车有什么区别呢？

小推车不能发paper

雷诺4001

马屁股上放一个武器站，马身里面塞发电机组或者其他供能模组，马背上和侧面可以挂一些负载，前面的人身和动力装甲可以脱离马身单独行动，合体时自动充电

这是我以前设想过的机设，就是把动力装甲塞不下的部分放到马身里面去

大金刚剑桥鼓掌

这不是我想看的“半人马机器人”与人连接，退钱！

midearth

不如机器狗加个自动跟随

harukage

这玩意有地形角度限制吧？斜坡上滚下来后果非常严重

正切的苹果

钢铁杰克的人马模式

隰有苌楚

［煌野一人］Man Eater

wakener2

那为啥不做成直接骑呢？

棍机凹升龙

以后半人马只能参加半马，全人马才能参加全马

lin2004

整这么多有的没的还是不如直接瞄准大脑甚至意识让人机飞简单有效，将就人体这个屎山代码增加新的外设图啥，机器在给力你操作的本体还是要吃饭看病发养老金.jpg

小乔の达人

是不是去鳌太线能带更多物资

—— 来自 S1Fun

zerona

lubo 发表于 2026-3-10 11:25
负重的问题外骨骼不能解决吗？

这个应该能用更大些的电机吧

—— 来自 HUAWEI SGT-AL10, Android 12, 鹅球 v3.5.99

zerona

lin2004 发表于 2026-3-10 12:12
整这么多有的没的还是不如直接瞄准大脑甚至意识让人机飞简单有效，将就人体这个屎山代码增加新的外设图啥， ...

你写写字就完了。正经实现远了去了

—— 来自 HUAWEI SGT-AL10, Android 12, 鹅球 v3.5.99

圣血天使

电助力版骆驼祥子？

龙骑士尹志平

蓝色火焰 发表于 2026-3-10 11:09
做成四条腿的，然后背上有个底座，可以让下半身截肢的残疾人坐在上面移动是吧 ...

龙骑士！

yoki42

可以表演舞狮吗

—— 来自 鹅球 v3.5.99