迪士尼如何讓雪寶"活"過(guò)來(lái)？一個(gè)動(dòng)畫角色走進(jìn)現(xiàn)實(shí)世界的奇妙旅程

如果《冰雪奇緣》里那個(gè)傻乎乎、總是丟掉鼻子的雪寶真的能站在你面前走來(lái)走去，會(huì)是什么樣子？這不是童話，而是迪士尼研究團(tuán)隊(duì)剛剛實(shí)現(xiàn)的真實(shí)項(xiàng)目。

2025年12月，迪士尼研究幻想工程部門的研究人員花了大量心血，終于讓這個(gè)動(dòng)畫世界里的雪人走進(jìn)了我們的現(xiàn)實(shí)世界。不是主題公園里站在原地簡(jiǎn)單揮揮手的機(jī)器人，而是能夠真正行走、轉(zhuǎn)頭、揮手、眨眼的活雪寶。

要理解這件事有多難，你可以想象一下：如果讓你用樂(lè)高積木搭一個(gè)能走路的小人，你大概會(huì)從那些比例勻稱、重心穩(wěn)定的設(shè)計(jì)開始。但雪寶呢？他有一顆巨大的腦袋，身體是三個(gè)堆疊的雪球，兩只小腳是兩團(tuán)小雪球，完全不符合任何"正常"機(jī)器人的設(shè)計(jì)原則。更麻煩的是，在動(dòng)畫片里，雪寶的腳似乎可以在身體下面自由移動(dòng)，根本看不到連接身體的腿。你要怎么在現(xiàn)實(shí)中復(fù)制這種"違反物理定律"的運(yùn)動(dòng)方式？

這正是這支研究團(tuán)隊(duì)需要解決的核心難題。他們需要在極其狹小的空間里塞進(jìn)所有機(jī)械部件，讓機(jī)器人看起來(lái)完全像雪寶而不是某個(gè)穿著戲服的機(jī)器人，同時(shí)還要讓它走路時(shí)不發(fā)出咔嗒咔嗒的機(jī)械聲，不然那種聲音會(huì)瞬間破壞角色的魔力。

當(dāng)動(dòng)畫遇上物理定律：設(shè)計(jì)一個(gè)不可能的機(jī)器人

想象你是一位建筑師，接到一個(gè)任務(wù)：設(shè)計(jì)一棟房子，但這棟房子的屋頂必須比地基還要重，而且支撐屋頂?shù)闹颖仨毤?xì)得幾乎看不見。這聽起來(lái)像是個(gè)惡作劇，但這正是雪寶機(jī)器人設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的困境。

雪寶的身體比例完全是為動(dòng)畫設(shè)計(jì)的，不是為物理世界設(shè)計(jì)的。他那顆巨大的頭需要由細(xì)細(xì)的"脖子"，也就是中間那個(gè)小雪球來(lái)支撐。在動(dòng)畫里，這完全不是問(wèn)題，動(dòng)畫師只需要畫出他想要的任何姿勢(shì)。但在現(xiàn)實(shí)世界里，你需要在那個(gè)細(xì)細(xì)的脖子里塞進(jìn)足夠強(qiáng)大的電機(jī)來(lái)移動(dòng)那顆沉重的腦袋，同時(shí)還不能讓脖子變粗，否則就不像雪寶了。

團(tuán)隊(duì)最終打造的機(jī)器人身高88.7厘米（不含頭發(fā)），體重14.9公斤，擁有25個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)。每條腿有6個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)肩膀有2個(gè)關(guān)節(jié)，脖子有3個(gè)關(guān)節(jié)，下巴有1個(gè)，眉毛有1個(gè)，眼睛機(jī)構(gòu)有4個(gè)。聽起來(lái)很多，但要讓這些部件都塞進(jìn)雪寶的身體里，同時(shí)保持他的外觀，需要非常巧妙的設(shè)計(jì)。

解決腿部問(wèn)題的方案堪稱天才之作。在動(dòng)畫中，雪寶的兩只腳似乎是獨(dú)立懸浮在身體下方的小雪球，看不到任何連接它們與身體的腿。為了復(fù)制這種效果，工程師們采用了一個(gè)聰明的策略：他們用一條柔軟的聚氨酯泡沫"裙子"包裹住機(jī)器人的下半身，把真正的機(jī)械腿完全隱藏起來(lái)。這條裙子足夠柔軟，可以在機(jī)器人走路時(shí)隨著腿部運(yùn)動(dòng)而變形，但又足夠有結(jié)構(gòu)感，能維持雪寶下半身雪球的圓潤(rùn)外形。如果機(jī)器人摔倒了，這層泡沫還能起到緩沖保護(hù)的作用。

但隱藏腿部只是問(wèn)題的一半。更大的挑戰(zhàn)是：如何在這么小的空間里讓兩條腿都能自由活動(dòng)，而不互相碰撞？傳統(tǒng)的雙足機(jī)器人通常有對(duì)稱的腿部設(shè)計(jì)，左右腿是鏡像的。但當(dāng)你把兩條對(duì)稱的腿塞進(jìn)雪寶那個(gè)小小的下半身雪球里時(shí)，它們的髖關(guān)節(jié)電機(jī)和膝關(guān)節(jié)很容易在運(yùn)動(dòng)時(shí)互相干涉。

研究團(tuán)隊(duì)的解決方案是設(shè)計(jì)了一種"不對(duì)稱腿部結(jié)構(gòu)"。左腿的髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機(jī)朝后，膝蓋朝前；右腿則相反，髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機(jī)朝前，膝蓋朝后。這樣一來(lái)，當(dāng)兩條腿在有限空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們各自的關(guān)鍵部件就能巧妙地"錯(cuò)開"，避免碰撞。而且因?yàn)閮蓷l腿其實(shí)是完全相同的零件（只是安裝方向不同），零件的種類反而減少了，簡(jiǎn)化了制造和維護(hù)。

在針尖上跳舞：如何讓細(xì)小的脖子支撐巨大的腦袋

雪寶的脖子問(wèn)題可以用一個(gè)生活中的比喻來(lái)理解：想象你要設(shè)計(jì)一盞臺(tái)燈，燈罩特別大特別重，但燈桿必須做得特別細(xì)才好看。為了讓燈罩能夠轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜，你需要在那個(gè)細(xì)細(xì)的燈桿里安裝電機(jī)。問(wèn)題是，能塞進(jìn)細(xì)燈桿里的電機(jī)都很小，小電機(jī)要驅(qū)動(dòng)大燈罩就會(huì)非常吃力，長(zhǎng)時(shí)間工作后很容易過(guò)熱。

這正是雪寶脖子的困境。那顆大腦袋需要能夠點(diǎn)頭、搖頭、歪頭，這意味著脖子里的三個(gè)電機(jī)需要持續(xù)工作。再加上機(jī)器人外面還要穿上戲服，戲服的布料會(huì)像一條厚毯子一樣包裹住脖子，阻止熱量散發(fā)。早期的測(cè)試中，脖子里的電機(jī)經(jīng)常過(guò)熱，有時(shí)候短短40秒內(nèi)溫度就能從室溫飆升到100攝氏度，到了需要緊急停機(jī)保護(hù)電機(jī)的程度。

傳統(tǒng)的解決方案可能是換更大功率的電機(jī)，或者加裝散熱風(fēng)扇，但這些方法都會(huì)讓脖子變粗，破壞雪寶的外觀。研究團(tuán)隊(duì)選擇了一個(gè)更優(yōu)雅的解決方案：讓機(jī)器人學(xué)會(huì)"偷懶"。

這個(gè)想法的核心是這樣的：與其被動(dòng)地等電機(jī)過(guò)熱然后緊急停機(jī)，不如讓控制系統(tǒng)主動(dòng)監(jiān)測(cè)溫度，在溫度升高到危險(xiǎn)水平之前就開始調(diào)整動(dòng)作，減少電機(jī)的負(fù)擔(dān)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度接近上限時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)悄悄地讓雪寶的頭回到一個(gè)更"省力"的姿勢(shì)，比如從仰頭看天空變成平視前方，這樣電機(jī)就不用那么費(fèi)力地對(duì)抗重力了。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，工程師們首先需要建立一個(gè)電機(jī)溫度的數(shù)學(xué)模型。他們發(fā)現(xiàn)，電機(jī)的溫度變化主要受兩個(gè)因素影響：電流產(chǎn)生的熱量（電流越大，發(fā)熱越多），以及向環(huán)境散發(fā)的熱量（溫度越高，散熱越快）。由于電機(jī)輸出的力矩與電流成正比，而發(fā)熱與電流的平方成正比，所以力矩越大，發(fā)熱就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增加。

團(tuán)隊(duì)收集了20分鐘的運(yùn)行數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)擬合出一個(gè)簡(jiǎn)單但有效的溫度預(yù)測(cè)公式。這個(gè)公式可以根據(jù)當(dāng)前的電機(jī)力矩和溫度，預(yù)測(cè)接下來(lái)溫度會(huì)如何變化。有了這個(gè)預(yù)測(cè)能力，控制系統(tǒng)就能提前做出反應(yīng)，在溫度真正變得危險(xiǎn)之前就開始"省著用"電機(jī)。

用"游戲訓(xùn)練"教會(huì)機(jī)器人走路

現(xiàn)在我們有了一個(gè)精心設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但機(jī)器人還不會(huì)動(dòng)。就像一輛完美的賽車還需要一位優(yōu)秀的駕駛員，雪寶機(jī)器人需要一個(gè)"大腦"來(lái)控制它的每一個(gè)動(dòng)作。

傳統(tǒng)的機(jī)器人控制方法就像寫一本詳細(xì)的操作手冊(cè)：如果傳感器讀數(shù)是這樣，就讓電機(jī)轉(zhuǎn)這么多度；如果機(jī)器人開始傾斜，就調(diào)整腿部角度來(lái)恢復(fù)平衡。這種方法對(duì)于簡(jiǎn)單的任務(wù)很有效，但對(duì)于像雪寶這樣需要模仿特定角色風(fēng)格的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，手動(dòng)編寫所有這些規(guī)則幾乎是不可能的。雪寶不僅僅需要能走路，他還需要用一種特定的、看起來(lái)像動(dòng)畫里那樣的方式走路。

研究團(tuán)隊(duì)選擇了一種叫做"強(qiáng)化學(xué)習(xí)"的方法。你可以把它想象成訓(xùn)練一只聰明的小狗：你不需要告訴它每一步該怎么做，而是給它設(shè)定一個(gè)目標(biāo)，每當(dāng)它做得好就給獎(jiǎng)勵(lì)，做得不好就不給獎(jiǎng)勵(lì)。經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)次嘗試，小狗會(huì)自己摸索出達(dá)成目標(biāo)的最佳方法。

在雪寶的情況下，這只"小狗"是一個(gè)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)里的虛擬雪寶。工程師們首先在模擬軟件中創(chuàng)建了一個(gè)雪寶機(jī)器人的數(shù)字孿生，一個(gè)在物理規(guī)律上完全模仿真實(shí)機(jī)器人的虛擬模型。然后，他們讓這個(gè)虛擬雪寶在模擬環(huán)境中嘗試各種動(dòng)作，每次嘗試后都會(huì)收到一個(gè)"分?jǐn)?shù)"，告訴它做得有多好。

這個(gè)分?jǐn)?shù)由很多因素決定。最重要的是"模仿獎(jiǎng)勵(lì)"：動(dòng)畫師已經(jīng)為雪寶設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的走路和站立動(dòng)畫，機(jī)器人的動(dòng)作越接近這些動(dòng)畫參考，得分就越高。這確保了機(jī)器人不僅能走路，還能以"雪寶的方式"走路，比如那種特征性的腳跟-腳尖滾動(dòng)步態(tài)。

但僅僅模仿動(dòng)畫是不夠的。在真實(shí)世界中，機(jī)器人需要保持平衡，避免關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到極限位置，防止電機(jī)過(guò)熱，還要避免走路時(shí)發(fā)出太大的聲音。這些額外的要求都被編碼成了額外的獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰信號(hào)。比如，如果虛擬雪寶的腳以太大的速度撞擊地面，它就會(huì)受到懲罰；如果它成功地保持在安全溫度范圍內(nèi)，它就會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)。

訓(xùn)練過(guò)程在一臺(tái)配備了RTX 4090顯卡的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，同時(shí)運(yùn)行8192個(gè)虛擬雪寶并行訓(xùn)練。經(jīng)過(guò)大約兩天、10萬(wàn)次迭代的訓(xùn)練，虛擬雪寶終于學(xué)會(huì)了如何優(yōu)雅地行走和站立，同時(shí)滿足所有這些約束條件。然后，這個(gè)訓(xùn)練好的"大腦"被移植到真實(shí)機(jī)器人的控制電腦上。

消音魔法：讓機(jī)器人的腳步聲消失

你有沒(méi)有注意過(guò)，科幻電影里的機(jī)器人走路時(shí)通常會(huì)發(fā)出沉重的"咚咚"聲？這在電影里可能很酷，但對(duì)于一個(gè)應(yīng)該是輕盈雪人的角色來(lái)說(shuō)，這種聲音會(huì)瞬間打破魔法。觀眾會(huì)立刻意識(shí)到他們看到的是一個(gè)機(jī)器人，而不是"真正的"雪寶。

研究團(tuán)隊(duì)非常重視這個(gè)問(wèn)題。早期的測(cè)試顯示，機(jī)器人走路時(shí)確實(shí)會(huì)發(fā)出明顯的腳步聲。這些聲音來(lái)自于腳與地面的碰撞，當(dāng)腳從空中落下并接觸地面時(shí)，動(dòng)量的突然變化會(huì)產(chǎn)生撞擊聲。腳落地的速度越快，聲音就越大。

解決方案的核心是在強(qiáng)化學(xué)習(xí)的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)中加入一個(gè)"降噪獎(jiǎng)勵(lì)"。這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)懲罰腳在垂直方向上速度的突然變化。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果機(jī)器人的腳以很高的速度向下沖然后突然停住（撞到地面），它就會(huì)被扣分；如果它的腳輕柔地、漸進(jìn)地接觸地面，它就不會(huì)被扣分。

這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)就像是告訴虛擬雪寶："走路可以，但請(qǐng)輕手輕腳。"經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，機(jī)器人學(xué)會(huì)了在保持整體步態(tài)風(fēng)格的同時(shí)，讓腳更加柔和地落地。測(cè)試結(jié)果令人印象深刻：在5分鐘的步行測(cè)試中，加入降噪獎(jiǎng)勵(lì)訓(xùn)練的機(jī)器人比沒(méi)有這項(xiàng)訓(xùn)練的機(jī)器人平均聲音降低了13.5分貝。對(duì)于聲音來(lái)說(shuō)，每降低10分貝大約意味著人耳感知的響度減半，所以13.5分貝的降低意味著聲音幾乎變輕了三分之二。

有趣的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)降噪獎(jiǎng)勵(lì)起到了一種"平滑器"的作用。原始動(dòng)畫參考中有一些細(xì)節(jié)，比如腳在擺動(dòng)過(guò)程中的小幅下沉，這些細(xì)節(jié)在降噪訓(xùn)練后被略微平滑掉了。但整體的運(yùn)動(dòng)軌跡，也就是觀眾真正會(huì)注意到的大動(dòng)作，基本保持不變。這是一個(gè)合理的取舍：犧牲一點(diǎn)點(diǎn)動(dòng)作細(xì)節(jié)，換來(lái)更好的沉浸感。

讓眼睛會(huì)說(shuō)話：表演系統(tǒng)的精妙設(shè)計(jì)

到目前為止，我們討論的主要是雪寶的"行走骨架"，腿、脖子和平衡控制。但一個(gè)有魅力的角色需要的遠(yuǎn)不止這些。雪寶之所以可愛，很大程度上是因?yàn)樗挥斜憩F(xiàn)力的臉：會(huì)眨的大眼睛、會(huì)動(dòng)的眉毛、能說(shuō)話的嘴巴，還有那對(duì)可以揮舞的樹枝手臂。

這些被研究團(tuán)隊(duì)稱為"表演功能"的部件，與行走系統(tǒng)是分開控制的。原因很簡(jiǎn)單：眼睛、眉毛和手臂的慣性很小，它們的運(yùn)動(dòng)基本不會(huì)影響機(jī)器人的整體平衡。既然不影響平衡，就沒(méi)必要把它們納入那個(gè)復(fù)雜的強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，用更簡(jiǎn)單、更傳統(tǒng)的控制方法就足夠了。

但"簡(jiǎn)單"并不意味著容易。以手臂為例，雪寶的手臂需要能夠前后擺動(dòng)和上下俯仰，實(shí)現(xiàn)這個(gè)需要在肩膀位置安裝兩個(gè)關(guān)節(jié)的電機(jī)。問(wèn)題是，肩膀那里的空間根本塞不下兩個(gè)電機(jī)。解決方案是使用"遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)"：把電機(jī)放在身體內(nèi)部比較寬敞的地方，然后通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)傳遞到肩膀。

團(tuán)隊(duì)使用的是一種叫做"球面五桿連桿"的機(jī)構(gòu)。你可以把它想象成一個(gè)復(fù)雜的木偶操控系統(tǒng)：操控者（電機(jī)）在一個(gè)地方拉線，木偶（手臂）在另一個(gè)地方做出相應(yīng)的動(dòng)作。數(shù)學(xué)上，兩者之間的關(guān)系可以用多項(xiàng)式方程來(lái)描述，工程師們通過(guò)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)采樣許多點(diǎn)，然后擬合出這些方程，讓控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地知道要讓手臂達(dá)到某個(gè)姿勢(shì)需要電機(jī)轉(zhuǎn)多少角度。

眼睛機(jī)構(gòu)同樣精巧。每只眼睛可以獨(dú)立地左右轉(zhuǎn)動(dòng)（眼球水平旋轉(zhuǎn)），而兩只眼睛的上下轉(zhuǎn)動(dòng)（眼球垂直旋轉(zhuǎn)）和眼皮開合是聯(lián)動(dòng)的。這種設(shè)計(jì)既節(jié)省了空間和電機(jī)數(shù)量，又能實(shí)現(xiàn)足夠豐富的眼神表現(xiàn)，比如讓雪寶同時(shí)看向某個(gè)方向，或者做出眨眼的動(dòng)作。

嘴巴的設(shè)計(jì)面臨一個(gè)特殊挑戰(zhàn)：戲服的影響。當(dāng)雪寶閉嘴時(shí)，包裹在外面的布料會(huì)被拉緊，產(chǎn)生向下的張力；當(dāng)他張嘴時(shí)，布料會(huì)起皺，又產(chǎn)生不同的阻力。這些額外的力會(huì)干擾正常的控制，導(dǎo)致嘴巴的動(dòng)作不夠準(zhǔn)確。

工程師們的解決方案是測(cè)量這些"布料力"，然后在控制系統(tǒng)中加入補(bǔ)償。他們讓機(jī)器人的下巴在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)緩慢移動(dòng)，同時(shí)記錄在每個(gè)位置維持靜止需要多大的電機(jī)力矩。這些數(shù)據(jù)被擬合成一個(gè)補(bǔ)償公式，在實(shí)際控制時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前下巴的位置自動(dòng)添加這個(gè)補(bǔ)償力矩，抵消布料的影響。

從虛擬到現(xiàn)實(shí)：訓(xùn)練成果的驗(yàn)證

一個(gè)在電腦模擬中表現(xiàn)完美的控制系統(tǒng)，移植到真實(shí)機(jī)器人上還能工作嗎？這是所有基于模擬訓(xùn)練的機(jī)器人都必須面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題。模擬環(huán)境再精確，也不可能完美復(fù)制現(xiàn)實(shí)世界的所有細(xì)節(jié)。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多項(xiàng)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證他們的系統(tǒng)。在動(dòng)作追蹤測(cè)試中，他們比較了動(dòng)畫參考與機(jī)器人實(shí)際執(zhí)行的動(dòng)作。對(duì)于站立策略，所有關(guān)節(jié)的平均追蹤誤差是3.87度，標(biāo)準(zhǔn)差是2.40度；對(duì)于行走策略，平均誤差是4.02度，標(biāo)準(zhǔn)差是2.01度。考慮到這是一個(gè)如此獨(dú)特比例的機(jī)器人，這樣的精度相當(dāng)不錯(cuò)。

溫度管理系統(tǒng)的效果也得到了驗(yàn)證。研究人員讓機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)特別費(fèi)力的動(dòng)作序列，抬頭向上看，然后慢慢地左右轉(zhuǎn)頭。這個(gè)動(dòng)作會(huì)給脖子里負(fù)責(zé)仰頭的電機(jī)造成很大負(fù)擔(dān)。在沒(méi)有溫度管理的策略下，電機(jī)溫度在40秒內(nèi)就從室溫飆升到100攝氏度，不得不緊急停機(jī)。而使用溫度感知策略的機(jī)器人，溫度上升速度明顯變慢，同時(shí)動(dòng)作追蹤精度只有很小的下降。

更有意思的是觀察機(jī)器人如何"學(xué)會(huì)偷懶"。當(dāng)溫度接近80度的閾值時(shí)，機(jī)器人會(huì)悄悄地調(diào)整頭部姿勢(shì)，讓它更趨向于水平。這個(gè)調(diào)整需要先多用一點(diǎn)力（把頭從仰望的位置移回來(lái)），但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看減少了電機(jī)的持續(xù)負(fù)擔(dān)。這種"短期投資換長(zhǎng)期收益"的行為完全是機(jī)器人自己通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)摸索出來(lái)的，沒(méi)有人明確告訴它應(yīng)該這樣做。

腳步聲的降低效果已經(jīng)提到了，13.5分貝的降噪。但數(shù)字無(wú)法完全傳達(dá)的是，這種差異在實(shí)際觀看時(shí)非常明顯。論文附帶的補(bǔ)充視頻展示了有降噪訓(xùn)練和沒(méi)有降噪訓(xùn)練的機(jī)器人走路對(duì)比，差別一目了然。

那些動(dòng)畫中理所當(dāng)然但現(xiàn)實(shí)中很難的事

讀到這里，你可能已經(jīng)意識(shí)到這項(xiàng)工作的一個(gè)有趣悖論：很多在動(dòng)畫中看起來(lái)完全自然的事情，在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻異常困難。

比如雪寶標(biāo)志性的"腳跟-腳尖"走路方式。在動(dòng)畫中，動(dòng)畫師只需要畫出腳跟先著地、然后滾動(dòng)到腳尖的動(dòng)作。但對(duì)于一個(gè)雙足機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這種步態(tài)比簡(jiǎn)單的"平腳"著地要復(fù)雜得多，因?yàn)樗婕暗侥_與地面接觸點(diǎn)的連續(xù)變化，對(duì)平衡控制提出了更高的要求。

研究團(tuán)隊(duì)使用了一種專門的步態(tài)生成工具來(lái)創(chuàng)建這種風(fēng)格化的行走動(dòng)畫。當(dāng)他們訓(xùn)練一個(gè)沒(méi)有這種腳跟-腳尖動(dòng)作的策略時(shí)，結(jié)果看起來(lái)明顯更像"機(jī)器人"，少了雪寶那種輕快可愛的感覺。這說(shuō)明這些看似微小的細(xì)節(jié)對(duì)于角色可信度有多么重要。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是機(jī)器人與戲服之間的相互作用。戲服不僅僅是被動(dòng)地穿在機(jī)器人身上，它會(huì)隨著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生各種力，拉扯、摩擦、纏繞。這些力是非常難以預(yù)測(cè)的，因?yàn)椴剂系男袨槭艿胶芏嘁蛩赜绊懀ㄋ牟馁|(zhì)、剪裁方式、甚至當(dāng)天的溫度濕度。

研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有嘗試精確建模這些戲服交互。相反，他們?cè)谟?xùn)練過(guò)程中引入了隨機(jī)的擾動(dòng)力，就像給虛擬雪寶設(shè)置一個(gè)"困難模式"，時(shí)不時(shí)有看不見的力推搡它。這樣訓(xùn)練出來(lái)的控制策略會(huì)更加魯棒，能夠應(yīng)對(duì)各種意外的干擾，包括戲服帶來(lái)的那些難以預(yù)測(cè)的力。

至頂AI實(shí)驗(yàn)室洞見

迪士尼團(tuán)隊(duì)展示了一種新的機(jī)器人設(shè)計(jì)思路。傳統(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)是"功能優(yōu)先"，先確定機(jī)器人需要做什么，然后設(shè)計(jì)一個(gè)最高效的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。但雪寶機(jī)器人的設(shè)計(jì)是"外觀優(yōu)先"，先確定機(jī)器人必須看起來(lái)像什么，然后在這個(gè)約束下想辦法實(shí)現(xiàn)功能。這種設(shè)計(jì)思路對(duì)于娛樂(lè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等需要與人類近距離互動(dòng)的領(lǐng)域非常有價(jià)值。

其次，它提出了一些有普遍意義的技術(shù)解決方案。溫度感知策略可以應(yīng)用于任何使用小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的機(jī)器人。腳步聲降低技術(shù)可以用于任何需要安靜運(yùn)行的行走機(jī)器人，想想夜間工作的倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人，或者在醫(yī)院走廊巡邏的服務(wù)機(jī)器人。不對(duì)稱腿部設(shè)計(jì)的思路可以啟發(fā)其他需要在緊湊空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)。

這個(gè)項(xiàng)目是藝術(shù)與工程的結(jié)合，需要?jiǎng)赢嫀煹膶徝姥酃鈦?lái)定義什么是"正確的"雪寶，需要機(jī)械工程師的巧思來(lái)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)這些動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，需要控制工程師的智慧來(lái)讓機(jī)器人學(xué)會(huì)如何優(yōu)雅地行動(dòng)，還需要軟件工程師把所有這些整合成一個(gè)流暢運(yùn)行的系統(tǒng)。

下次去迪士尼主題公園時(shí)，你可能會(huì)遇到一個(gè)真的能跟你互動(dòng)、看起來(lái)就像從電影里走出來(lái)的雪寶。他會(huì)朝你眨眼，揮揮他的樹枝手臂，用那種特有的步態(tài)朝你走來(lái)，問(wèn)你想不想來(lái)個(gè)"溫暖的擁抱"。而你可能完全不會(huì)意識(shí)到，在那層柔軟的戲服下面，隱藏著如此精密復(fù)雜的機(jī)械和如此聰明的控制系統(tǒng)。

論文地址：https://www.arxiv.org/abs/2512.16705

本文來(lái)自至頂AI實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)專注于探索生成式AI前沿技術(shù)及其應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室。致力于推動(dòng)生成式AI在各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新與突破，挖掘其潛在的應(yīng)用場(chǎng)景，為企業(yè)和個(gè)人提供切實(shí)可行的解決方案。

Q&A

Q1：雪寶機(jī)器人的腿為什么設(shè)計(jì)成不對(duì)稱的？

A：因?yàn)檠毾掳肷淼目臻g太小，塞不下兩條對(duì)稱的腿。設(shè)計(jì)成不對(duì)稱后，左腿的關(guān)鍵部件朝后、右腿朝前，運(yùn)動(dòng)時(shí)就不會(huì)互相碰撞了。這有點(diǎn)像兩個(gè)人在狹窄的過(guò)道里側(cè)身錯(cuò)開才能通過(guò)。

Q2：雪寶機(jī)器人走路怎么做到不發(fā)出機(jī)械聲的？

A：研究團(tuán)隊(duì)在訓(xùn)練機(jī)器人時(shí)加入了"懲罰機(jī)制"，如果腳落地太重就扣分。經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練，機(jī)器人學(xué)會(huì)了讓腳輕柔地著地，最終把腳步聲降低了13.5分貝，效果非常明顯。

Q3：雪寶脖子里的小電機(jī)怎么支撐那么大的頭不過(guò)熱？

A：研究團(tuán)隊(duì)讓機(jī)器人學(xué)會(huì)了"偷懶"。當(dāng)溫度升高時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整頭部姿勢(shì)到更省力的位置，比如從仰頭變成平視。這樣電機(jī)就不用那么費(fèi)力，溫度上升也變慢了。