“自然界创造每一条生命，不仅给他躯体，同时给他一个灵魂。”
在2025世界机器人大会的主论坛上，上海交通大学高峰教授以这句充满哲学思辨的话语，为《智能机器人创新设计的挑战与机遇》的主题演讲拉开了序幕。作为首位获得ASME达芬奇奖的华人学者，高峰教授在演讲中地提出：“虽然人类对自身灵魂的认知仍然有限，但为机器人设计’灵魂’，却是我们这个时代不可推卸的责任与使命。”
这一开创性的观点，与当前主流的人工智能研究范式形成了鲜明对比。在随后的演讲中，高峰教授系统阐述了他对智能机器人的独到见解。
▍颠覆共识，为机器人赋予“灵魂”
报告伊始，高峰教授便提出了一个独特的观点：智能的核心在于“灵魂”，而“灵魂”必须由人类设计出来。高教授从行为学角度阐释，人类智能行为分为肢体和灵魂两个部分，互相依存。自然界在创造万物时，不仅赋予生命，同时赋予灵魂，这正是人类智能行为的根源。
在高教授看来，机器人的智能并非仅仅通过数据“喂养”就能自动涌现，其根源在于设计者是否能够创造出一套基于功能需求的、可数学描述的构型理论与综合方法。这种“灵魂”设计的理念，要求研究者从根本上去思考和定义什么是智能，以及如何通过工程化的手段实现智能。
“这是我们人类的义务，”高教授强调，“如果我们设计不出灵魂，我们的机器人就永远没有智能。”他认为，相较于人类漫长的进化史，当前机器人的智能水平或许才发展了几个小时。为机器人赋予智能，这是一个需要人类持续探索的长远任务。
▍直面核心挑战，从技术难关到未来机遇
在阐述机器人智能的实现路径时，高峰教授进一提出了智能机器人创新设计所面临的核心挑战。他强调，这些挑战不仅涉及基础理论，也关乎技术实现与工程应用，具体包括功能构型、性能综合、行为智能、工程应用四大方面。
首先，功能构型是实现机器人智能的基础。高峰教授提出，必须借助数学工具对机器人的功能进行精确描述，否则所谓“功能”将无法真正落地。
其次，性能综合是在确定构型之后的关键步骤。需系统整合运动学、动力学与智能决策，以确定机器人的最优尺寸与性能参数。这要求建立跨学科的优化框架，协同处理机械结构、驱动系统与控制算法之间的复杂耦合关系。
行为智能是与物理世界交互的智能，需要解决感知-决策-执行的闭环问题，涉及实时性、安全性和适应性等多个维度。工程应用则是高峰教授反复强调的重点。“我们的挑战来自于国际竞争，各个国家之间的竞争。”他认为，工程应用是研究的前提，而不是基于兴趣的研究。
高教授特别强调，连接这一切的桥梁是机构学。机器人是物理载体，表达其物理特征的是机构，它是从科学到工程、从人工智能到机器人的关键桥梁。然而，这个至关重要的基础学科正被全世界所忽视。这种忽视导致了机器人创新能力的瓶颈，使得许多研究停留在算法层面，缺乏物理载体的支撑。
▍方法论突破：功能驱动构型与正向设计软件
面对“功能构型”这一首要挑战，高峰教授分享了其研究团队的根本性解决方案——功能驱动构型理论（GF集）。这一理论代表了机构学领域的重大突破，为解决机器人创新设计提供了数学基础。
他回顾了传统的机构学分类方法，基于螺旋理论的分类方法因为表示速度和力，不能表达移动和转动之间的逻辑关系；而基于李群的分类方法虽然数学高级，但不存在五自由度构型等分类。这些局限性限制了机器人的创新设计。而他提出的GF集理论，成功发现了26种末端运动类型，并通过求交运算法则，能够系统性地发明出所有可能的机器人构型。
基于该理论，他的团队开发了全球首个功能构型正向设计软件。这款软件的独特之处在于其“综合”能力，而非市面上常见的“分析”软件。高教授解释道：“分析是统计，综合才是创造。” 如果中国能开发出具有综合能力的大模型，才将是真正的颠覆。这项发表于2022年的研究成果，因其开创性被国际顶级期刊评为50年庆典最佳论文之一，其核心著作也已编入最新版的《机械设计手册》。
▍重大工程实践，从国之重器到智能装配
理论的价值在于实践。高峰教授展示了其团队将创新设计应用于国家重大工程的众多案例，充分体现了“工程应用是前提”的理念。
在重型装备领域，高教授团队主持设计了200吨/400吨米重型锻造机器人，与万吨水压机配套，打破了国外垄断。该项目荣获美国ASME达芬奇设计奖和中国好设计金奖。这个案例展示了机构学在极端工况下的应用价值——如何设计出既能承受巨大载荷又能实现精确运动的机械系统。
在高端制造装备领域，团队发明了四驱动伺服轧机，输出力达2500吨。这个创新解决了传统飞轮式轧机能耗高、控制精度低的问题，体现了机电一体化设计的综合优势。在航空航天领域，为嫦娥五号月轨对接设计了地面高频响模拟器，为太空望远镜研制了10吨负载、微米级精度的重载定位台。
尤为引人注目的是智能装配机器人的研发。高峰教授提出“并联协作机器人”新概念，实现三类技术突破：
·并联 并联协作系统适用于3C行业高精度装配场景；
·串联 并联系统为通用汽车开发了六维力补偿器，实现震动环境下的精密力控操作；
·足式 并联系统则面向飞机翼体组装和电池生产等大尺度协同作业需求。
▍前沿探索：智能六足机器人与具身智能
针对当前备受关注的人形机器人，高峰教授保持了审慎态度，并更聚焦于智能六足机器人的研究。他从机构学角度提出，六足构型在稳定性、负载能力和能效方面均优于两足或四足机器人。
他的团队研发了昆虫、螃蟹、蜘蛛、章鱼等多种构型的六足机器人，每种构型都有特定的应用场景。低矮构型能够钻入车底进行维修，高挑构型适合野外巡检，重型构型可负载100多公斤。这种多样性体现了机构构型对功能适应性的重要性，应用场景广泛，涵盖了消防、救援、导盲（曾登陆央视《考工记》节目）、巡检等。
其中最令人振奋的应用当属嫦娥七号月球飞跃器。高教授团队在其中发挥了关键作用，推动了四足到六足的方案演进。这将是人类首次使用六足机器人进行月球探测，是一次完全的自主创新，标志着中国在太空机器人领域从跟踪走向引领。
此外，他团队打造的冬奥会滑雪机器人和冰壶机器人是智能系统的杰出代表。冰壶机器人6投6中的背后，最具启发性的是，团队将人类冠军的经验模型与人工智能决策相结合。国际裁判提供的专业知识——2.2°提前角、3-5圈旋转——成为控制模型的核心参数。如果纯依靠机器学习算法，可能需要大量试错且难以达到如此高的成功率。
这个案例揭示了智能机器人的一个创新路径：不是用人工智能完全取代人类，而是将人类专家的经验知识转化为可计算的模型，再与机器学习相结合。这种设计理念可能是实现高性能智能系统的有效途径——这也呼应了他所提出的“灵魂”须由人设计的观点。该作品已被中国共产党历史展览馆永久收藏，是教育部二十大展品中唯一来自高校的机器人项目。
▍结语
报告最后，高峰教授借用了一个哲理故事：一支迷路的军队凭借一张错误的地图最终找到了生路。他表示，自己的演讲也正如这张地图，意图不在指明唯一道路，而在激发更多探索与反思。
无论人形亦或其他构型，机器人智能的发展仍处于早期。许多工作或许暂时“无用”，但正如莫言所说：“文学就是因为无用才有用。”敢于创新、系统实践、立足真实需求，才能在未知中埋下种子，等待未来的收获。而这正是智能机器人创新之路上最深刻的挑战与机遇。