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大小脑协同架构跑通网球场景,工业设计如何定义机器人的技术路线
阅读:7   更新时间:2026-08-24 10:41:26

网球场上,一颗时速上百公里的球从对方半场飞来,落在银河·星仔的反手位。几乎在球落地的同时,机器人已经侧滑到位,反手挥拍,球被稳稳地送回了对面。整个过程不到一秒钟。

旁观者可能只觉得"打得不错",但对机器人行业的从业者来说,这背后的技术含量远超想象。要在这么短的时间内完成视觉感知、轨迹预测、策略决策、全身运动控制,中间任何一个环节哪怕只有几十毫秒的延迟,结果就是漏球。

银河通用的解法,是一套被称为"银河星脑"(AstraBrain)的大小脑协同架构。简单来说,就是把机器人的智能系统拆成两部分:一部分叫"大脑",负责理解场景、判断局势、制定策略;另一部分叫"小脑",负责把大脑的决策翻译成具体的全身动作,控制平衡、协调肢体、精准执行。

这种架构思路本身并不新鲜——人类的神经系统就是这么运作的。大脑皮层做决策,小脑管运动协调和平衡,两者各司其职,配合默契。但把这个思路工程化,放到一台真实的人形机器人身上,让它在网球这种高动态场景中跑通,难度就完全不一样了。

从工业设计的视角来看,这个架构的选择本身就是一个设计决策。不是说技术上只能这么做,而是设计思维决定了团队选择了这条技术路线。因为从场景需求倒推,网球这个场景对实时性的要求极高,如果所有计算都集中在一个"大脑"里,很容易出现延迟。把运动控制下沉到"小脑",让底层动作就近处理,只把高层决策留给大脑,这是一个典型的"分层设计"思路。

分层设计在工业设计中是一个非常核心的方法论。做任何复杂产品,都不能把所有功能堆在一个层面上,而是要拆成不同的层次,每层有明确的职责和接口。上层只需要知道下层能做什么,不需要知道下层具体怎么做。这样做的好处是,每层都可以独立优化,整体系统的灵活性和可维护性都会大大提升。

这个原理在软件行业早就是常识了。从操作系统的分层架构,到互联网的七层网络模型,再到云计算的IaaS、PaaS、SaaS分层,本质上都是同一个思路——通过分层来降低复杂度,每一层只关心自己的事情,层与层之间通过标准化的接口通信。这样的系统,更灵活、更稳定、更容易迭代。

但在机器人和硬件产品领域,分层设计的理念还没有得到足够的重视。很多团队做机器人,还是习惯把所有功能揉在一起,感知、决策、控制都在一个大程序里跑,牵一发而动全身。这样的系统,初期可能跑得快,但越到后期越难维护,加一个新功能都可能导致整个系统出问题。大小脑架构的价值,就在于从一开始就把系统分层做对了,为后续的迭代和扩展打下了好的基础。

AstraBrain-Agent智能体架构就是这个思路的产物。大脑层面对的是"打什么球"的问题——是打正手还是反手,是打斜线还是直线,是进攻还是防守。这些决策需要综合来球信息、对手位置、场上局势,属于认知层面的判断。而小脑层面对的是"怎么打到球"的问题——脚步怎么移动、身体怎么转、手臂挥多少角度、手腕怎么控制。这些属于执行层面的动作,需要的是精确和快速。

更有意思的是"小脑"的训练方式。它不是简单地把人类动作数据灌进去然后复现,因为机器人的身体结构和人类毕竟不同。关节的数量、分布,电机的力矩特性,整体的重心位置,这些都有差异。直接照搬人类的动作,轻则看起来僵硬,重则失去平衡摔倒。

所以银河通用的做法是,用超过10万小时的人类动作数据——包括高清动捕和互联网视频——来训练AstraBrain-WBC模型,但目标不是让机器人"模仿"人类,而是让它"学会"适应自身结构的运动策略。这有点像人类学打球的过程——你看职业选手打球,不是照着一模一样地做,而是理解其中的原理,然后用自己的身体去实现。

这个训练思路的设计,体现了一个很重要的设计原则:好的系统设计,不是把所有细节都规定死,而是定义好规则和目标,让系统自己在约束条件下找到最优解。LATENT智能规控算法也是同样的逻辑。传统的做法是给机器人输入完整的专业动作数据来训练,但银河通用的团队设计了一种只用零散动作片段——移动、挥拍、步伐——就能构建可组合、可泛化技能体系的方法。

打个比方,传统方法像是让机器人死记硬背一整本英语词典,然后指望它会说英语。而LATENT算法像是给机器人建立了一套"词根词缀"系统,学会了基本的词汇单元和组合规则以后,就能自己生成无限多的句子。前者看似直接,但泛化能力差,遇到没见过的场景就傻眼;后者看似间接,但一旦体系建立起来,适应能力要强得多。

这种"从整体分解到单元,再由单元组合出整体"的设计思维,在工业设计中也是核心方法。设计任何复杂产品,第一步都是拆解——把一个大问题拆成若干个小问题,每个小问题有明确的定义和边界,然后逐个解决,最后再整合起来。关键在于拆的方式,拆得好,后期整合就顺利;拆得不好,各个模块之间会打架,怎么调都调不通。

拆解的本质,是对问题的理解深度。你对一个问题理解得越深,就越能找到正确的拆解方式,把复杂问题变成若干个简单问题的组合。反过来,如果理解得不够深,拆解就会变成"切香肠",看起来切了很多段,但每一段之间还是有千丝万缕的联系,最后还是一团乱麻。很多产品开发不顺,根源就在这里——前期的系统拆解没做好,后面越做越拧巴。

创品千乘在做整案设计的时候,对这一点深有体会。比如设计一台医疗设备,不能上来就画外形,而是要先做系统拆解:人机交互系统、结构支撑系统、电子电气系统、散热系统、消毒清洁系统、运输维护系统……每个系统有各自的设计目标和约束条件,但又互相影响。设计的核心工作,就是在这些系统之间找平衡,做取舍,让最终的整体表现最优。

再比如,散热系统和结构系统就经常打架。为了散热好,需要开更多通风孔,但通风孔多了又会影响设备的防护等级和清洁便利性。这时候就需要设计师在两个系统之间做协调,找到一个既能满足散热要求、又能满足防护和清洁要求的方案。这种跨系统的权衡和协调,才是设计工作中最有价值、也最考验功力的部分。

再回到网球机器人。还有一个值得注意的设计细节是"隐空间动作屏障机制"。简单来说,就是在机器人的动作生成过程中,设置了一个安全屏障,确保生成的动作都是自然的、合理的、不会导致失控的。这样做的目的是,在高速对抗的环境中,即使遇到突发情况,机器人的反应也不至于走形,始终保持稳定的运动风格。

这个机制的设计思路,和工业设计中的"容错设计"异曲同工。好的产品设计,一定会考虑用户误操作的情况,在可能出错的地方设置保护机制。比如按钮的防误触设计、接口的防呆设计、软件的确认对话框,都是在为"可能出现的错误"设计防护栏。不是假设用户不会犯错,而是承认人总会犯错,然后让犯错的代价降到最低。

这个原理放到机器人身上就更重要了。因为机器人有物理身体,一旦出错,后果可能不只是软件崩溃,而是设备损坏、人员受伤。所以安全设计、容错设计、故障安全设计,这些在机器人设计中是底线级的要求,绝不是可有可无的锦上添花。动作屏障机制,就是在算法层面为机器人的运动安全设置了一道防护栏,确保即使在极端情况下,动作也不会失控。

而且,除了算法层面的安全机制,硬件层面的安全设计同样不可或缺。比如关节的力矩限制、外壳的圆角处理、急停按钮的位置和大小、碰撞检测传感器的布局,这些都是安全设计的一部分。真正好的安全设计,是多层防护的——软件层有一道关,硬件层有一道关,机械结构层还有一道关,任何一关生效都能保证安全。这种多层安全体系的设计,需要非常深厚的系统设计功力。

网球机器人身上体现的技术路线选择——大小脑分层、数据驱动而非动作复制、组合式技能体系、动作屏障安全机制——本质上都是设计决策。技术当然是基础,但选择什么样的技术、怎么组合这些技术、用什么思路去驾驭这些技术,这些是设计要回答的问题。

创品千乘在多年的设计实践中,对此有深刻的体会。同样的技术方案,交给不同的设计团队来做,最后出来的产品可能天差地别。有的团队做出来的产品,技术参数很漂亮,但就是不好用、不可靠、不好生产;而有的团队做出来的产品,技术参数不一定最顶尖,但综合体验就是好,用户就是愿意买单。差距就在系统设计能力上。

这种能力不是凭空来的,而是在一个又一个项目中积累出来的。做过的产品越复杂、踩过的坑越多、接触的行业越广,系统设计能力就越强。因为每做一个新项目,都会遇到新的问题、新的约束、新的权衡,而解决这些问题的过程,就是在打磨系统设计的内功。具身智能作为一个全新的领域,没有成熟的设计范式可以照搬,对团队的系统设计能力提出了更高的要求。

很多人以为工业设计就是做外观、做造型。但实际上,真正深入的工业设计,是从系统层面定义产品——定义它的架构、定义它的行为逻辑、定义它和环境交互的方式、定义它出错时怎么恢复。外观只是这些深层设计决策的外在表现。

这就像冰山,露出水面的只是很小的一角,大部分体积都藏在水下。用户看到的是外观、是界面、是功能,但支撑这些的,是看不见的系统架构、设计逻辑、权衡取舍。而决定产品竞争力的,恰恰是水下那些看不见的部分。很多企业只看到水面上的一角,以为设计就是做外观,所以不愿意在设计上投入,最后产品总是差那么一口气,原因就在这里。

具身智能时代的到来,会让越来越多人意识到这一点。当机器人有了身体、能在真实环境中自主行动,它的"设计"就不再是外壳的事情,而是深入到系统的每一个层面。谁能在系统设计上建立优势,谁就能在这个新赛道上跑在前面。

而大小脑协同架构,只是系统设计在机器人领域的一个开始。随着技术的不断成熟,还会有更多架构层面的创新涌现出来。未来的机器人,可能不只是有大小脑,还会有专门负责感知的、专门负责情感交互的、专门负责学习进化的,形成一个多层次、多模块的智能体系。而这一切的起点,都在于我们能不能用正确的设计思维,去构建这个复杂的智能系统。

从更宏观的角度看,这其实也是中国制造业转型升级的一个缩影。过去我们靠成本优势取胜,靠的是别人设计、我们制造的模式。但未来的竞争,一定是设计和制造并重的竞争。谁既能设计出好的产品,又能高效率、低成本地把它造出来,谁才能真正站在产业链的顶端。而大小脑架构这样的技术路线创新,正是中国设计能力崛起的一个信号。
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