跳舞機器人、巡邏機器狗……2025年開年，各式各樣的“機器人”展現出越來越強的科技硬實力。隨著生成式人工智慧取得突破性發展，機器人能夠完成的工作已經突破了科幻小說的想像，承擔陪伴、護理、家務等複雜工作的人形機器人，距離走進千家萬戶更近了一步。

類似於電影場景中的變臉

但是，你有想過機器人的臉長什麼樣嗎？

浙江大學機械工程學院鄒俊教授課題組，近期研製出一種可穿戴的變臉面具，實現了一張面具在多個相貌之間的無痕切換，為人類和機器人的面部變裝和面部表達提供了全新思路。

柔性面具的製造過程。

一切為了“人”

放眼中國社會，老齡人口不斷增加、護理人員供不應求的困境日益嚴峻。家用人形機器人是產業發展大勢。

鄒俊課題組聚焦於流體動力柔性驅動的前沿探索研究。隨著大團隊對人形機器人研究的不斷深入，課題組思考如何突破應用的困局，將前沿技術轉化為實際價值。

機器人的“剛”與柔性元件的“軟”，剛柔並濟又會碰撞出什麼樣的火花？

“人與人溝通時，面部表情是表達真情實感的重要途徑，在傳遞人物內心思想方面有著舉足輕重的作用。”鄒俊說，生動的面部表情在人形機器人研究領域是個有意思的方向，這吸引他們開啟“人格化”機器人探索的新篇章。

經過多年的研究，課題組於2022年研發出了人形機器人表情系統“ZJ-Face”。該項技術可實現讓機器人通過眨眼、皺眉、微笑、張嘴的豐富動作，來表達驚訝、難過、喜悅等多種人類的情緒。

團隊早在2019年就開始思考，這個技術可以應用在人身上嗎？古有孫悟空“72變”，今朝我們是否也能夠擁有科技“動態變臉”？

“研究最初的難點在於做出像‘人臉’的面具。”鄒俊笑著說，最初的幾代面具，面部系統都無法識別出它是“人”。機械工程背景的研究人員沒有想到，製作出兼具實感和美感的面具成了第一道“攔路虎”。

“0到1確實是很難的，不懂就去學。”在沒有前人經驗可借鑒的情況下，研究人員迎難而上，一旦涉及學科之外的技能與知識，便主動學習補充，既拓寬了研究道路，也豐富了個人的綜合能力。

從2019年開始，5年間，團隊成員挨個嘗試能想到的方法，終於在反覆運算到第7版時，一個可穿戴的變臉面具初具雛形。

從0到1

小小的面具如何在短時間內變色又變形？

研究員唐威介紹，當前版本的面具由變色層和變形層組成，所有的控制裝置都集成在一個僅有腰包大小的驅動裝置中。

“我們先嘗試將多種不同變色顆粒嵌入面具的表層。”唐威說，通過調節面具表層溫度，團隊實現了面具從黑色到黃色等多種膚色的過渡變化。

面具效果圖

人面部由40餘塊柔軟靈活的肌肉組成，賦予了我們生動又獨特的面部表情。用於類比面部的肌肉在變色層下方，研究人員巧妙嵌入了多個不同大小的腔體，可以柔軟地貼合在面部。變化腔體中氣體體積的大小，調節面部的輪廓形狀。

別出心裁的是，課題組自主研發了一套由可程式設計化學反應驅動的便攜裝置。“溫度升高或降低使化學反應產生或者吸收氣體，使得面具的‘面部肌肉’自由變換形態。”唐威介紹，可程式設計化學反應驅動使得整個變臉過程不僅更加靜音、安全，更是可程式設計化，僅調節溫度就能精準切換到想要面部形態。

為了使面具更加便攜、具有穿戴性，課題組在設計過程中充分考慮了體積、重量、溫度、厚度等影響因素。“面具內部溫度控制在室溫附近，厚度已經優化到1釐米左右，能夠實現貼近真實的臉部類比。”唐威說，今後課題組將會繼續追求技術突破，不斷優化技術，讓面具更輕、更薄、表情更生動。

柔性面具用於人形機器人的表情調控及人的面部偽裝。

從1到72

研發之路艱辛漫長，卻抵擋不住課題組成員奔赴“星辰大海”。

課題組利用開源網站資訊，在實際操作前進行線上數位面部類比，確保製作出的面具正確且美觀。在製作了近十種面具樣機的嘗試後，目前已有一張面具可以切換至少8種不同的臉型。

課題組正嘗試利用現有技術進行創新，並結合人工智慧、大模型技術，為人形機器人定製外貌、音色、皮膚、年齡等個人化特徵，以期實現未來變臉面具“72變”。

“夢想”正在逐步變為現實，人形機器人進入到人類日常生活成為不再遙遠的可能。未來甚至可以做到不同年齡階段的面部切換，給老年人群體帶來如真實家人般溫馨的陪伴與呵護，提升生活品質，增強人文關懷。