谁不想要一条会飞的鱼呢？他们造个会捣蛋的机器人拿下最佳论文奖

在一次学术会议的 demo 展示上，一个鱼形浮空机器人意外飘向一位围观者，轻轻撞上了对方的手臂。操控它的几位研究者瞬间紧张起来，盯着那人的表情，但对方只是淡淡的笑了一下。

“它每次闯祸我们都特别紧张，观察人家是生气还是觉得可爱，”徐铭阳说，“有点像自家孩子在外面惹了事，赶紧看看要不要收拾残局。”他是庆应义塾大学媒体设计研究科（KMD）的三年级博士生，研究软体浮空机器人（Soft Floating Robots，SFR）已有数年。在他看来，这个不受控的瞬间恰好浓缩了这类机器人最核心的特质：它会闯祸，但无害；不精准，但温柔。

2026 年 6 月，徐铭阳和香港城市大学博士生李彦衡作为共同第一作者，在 ACM DIS 2026（Designing Interactive Systems Conference，设计交互系统会议）上发表了论文 Floating Companion，并获得了最佳论文奖（Best Paper Award）。

图丨李彦衡与这项研究所选用的原型飞飞鱼（来源：受访者）

浮空机器人其实并不是一个新鲜的产物，德国 Festo 公司的飞行企鹅和飞行水母早在十多年前就已问世，学术界也陆续出现过各种原型，有的用螺旋桨驱动，有的模仿鱼类摆尾，有的像水母一样蠕动。但这些工作大多停留在“造一个、验证一个想法、然后收工”的阶段，彼此之间缺乏对话。

没有人退后一步问过一个更基本的问题：这一整类机器人，到底能和人发生什么样的关系？它该怎么靠近人，在什么高度停留，用什么方式表达自己的存在？徐铭阳和李彦衡的这篇论文试图给出第一份系统性的回答。

柔软带来的安全感

虽然都飞在天上，但如果把一个软体浮空机器人和一架四旋翼无人机放在一起，二者的差别一目了然。无人机靠高速旋转的螺旋桨克服重力，升力强、速度快、载重大，但螺旋桨带来的噪音和危险性也大大限制了它和人的近距离交互。在中国、日本等多地，无人机被禁止在人流密集的场所飞行。

（来源：Designing Interactive Systems Conference）

软体浮空机器人走了完全不同的路。它靠氦气提供浮力，不需要螺旋桨维持悬浮，身体由充气的柔软材料构成。两者最根本的区别可以用一个场景概括：无人机失控会砸下来，浮空机器人失控只会慢慢飘下来。

“即使螺旋桨被外壳罩住，噪音问题依然很难解决，”徐铭阳说，“五分钟十分钟的嗡嗡声可以忍，但如果一个机器人要在你家长期共存，这个噪音大部分人应该都受不了。但浮空机器人就不需要任何马达一直转，仅凭氦气就能一直飘在那儿。”

李彦衡从体验的角度补充了另一层区别：“无人机不管大的还是小的，螺旋桨的声音都会让人本能地想离远一点。但我们的扑翼机器人给人的第一感觉是：我是不是可以去碰碰它、抱抱它？”

论文将这种差异概括为 “safety through compliance”，安全不靠闪避，靠柔软本身。这不只是材料选择的问题，它从根本上改变了交互设计的起点。设计师不再需要花大量精力在避障算法上，因为碰到了也没关系。碰到墙就弹开，碰到人也无害。触碰不再是系统故障，而是交互的一部分。

基于这个前提，团队开始系统性地追问：浮空机器人独特的物理特性，还能催生哪些交互可能？

善意的混乱

为了回答这个问题，他们找到了 12 位跨学科专家，覆盖人机交互、设计和机器人三个领域，分布在七个国家，经验从 2 年到 40 年不等。由于硬件尚不成熟，团队没有选择先做用户实验，而是让从业专家在观看 SFR 视频后进行共同推测：如果未来真有这样一个机器人住在你家里，它可以做什么、该怎么存在？

访谈最终提炼出十个设计维度。这些维度不是关于怎么造机器人，而是关于机器人怎么和人相处。徐铭阳强调这个区分：“它本质上是互动设计的空间，我们讨论的是机器人如何更好地展现生命力。”

（来源：Designing Interactive Systems Conference）

其中几个维度和日常直觉的关联最强。

第一个是垂直高度。浮空机器人可以在不同高度运作，而不同高度意味着完全不同的关系。贴近地面时，它可以像小狗一样蹭你的腿；在眼睛高度，它可以展示信息、碰碰你的肩膀做提醒；升到头顶之上，它就变成一种环境性的存在，在那里，但不打扰。

"这个机器人能不能有一个家就在天花板上？就像燕子筑巢一样，"徐铭阳说。头顶以上的空间至今是一个未被利用的交互资源。地面机器人够不到，无人机占据又太吵，浮空机器人恰好可以安静地悬停在那里，提供一种不打扰的陪伴。

第二个有意思的点藏在“交互对象”这个维度的一个特殊类别里：自身。当一个浮空机器人什么任务都不执行、什么指令都没收到时，它不会像扫地机器人那样回充电桩变成一块静物。因为空气的流动，它会轻微漂移、缓慢旋转、偶尔碰到墙壁后弹开。一位受访专家的原话是：“扫地机器人回充电桩就变成了死物，但浮空机器人什么都不做也有一种生命脉动。”

什么都不做，本身就是一种交互。

这也引出了论文中最有启发性的概念：benevolent chaos，善意的混乱。

专家们在访谈中反复提到一个类比：宠物。人喜欢宠物，一个重要原因恰恰是宠物不完全听话。猫会赖在键盘上不走，狗会叼走你的袜子。这些小麻烦构成了性格，引发更深的情感连接。

软体浮空机器人天然具有这种不可预测性。它会被气流吹偏，行为轨迹不完全可控。开门带来的风、空调的气流、甚至人走过时带起的空气扰动，都会影响它的运动。在研究团队的很多演示场景中，这种不可控反而成了积极的催化剂。

李彦衡讲了一个典型的例子：“当飞飞鱼在空气中不受控地飞向另一个人，那个人会觉得‘我是不是需要帮它一下’，两个人的联系可能就由此产生了。”团队有意识地想把浮空机器人身上这些看似消极的品质，比如不稳定的飞行、不可控的漂移，转化为设计资源。

论文的建议是：不要完全消除这种随机性，而是有意保留它。关键在于浮空机器人的柔软和轻盈为不可预测性划定了安全边界。它可能飘到你意想不到的地方，可能撞到你，但绝不会伤害你。混乱是善意的，因为载体是安全的。

除了不可预测性，情感连接还有另一个来源。他们的原型被设计成鱼的形态，而鱼在很多文化传说中有一种介于亲近和神秘之间的气质。“大家接触到这个机器人的时候，会觉得既想触碰又不敢触碰，有很多有意思的情感动态在里面，”李彦衡说。

同时，气球材质本身是易碎的，当人面对一个脆弱的物体时，会本能地产生同情和关怀。“无人机给人的印象是强大的、智能的，但浮空机器人是脆弱的，需要人去照顾。这种脆弱性反而能建立起更深的情感体验。”

这和论文中引用的“弱机器人”（weak robot）理论一致：示弱是一种关系资源，能引发人主动投入关怀。

徐铭阳把所有这些特质归结为一个词：生命感。“它会犯错、会调皮捣蛋、会惹出麻烦，这些就是生命感的体现。它不是完美的，就像我们人一样。”

对他和李彦衡而言，人机交互不应止步于让机器完成任务，更在于探索如何让机器人以更具生命感的方式进入人的生活。

但生命感需要物理载体，而物理载体受物理定律约束。让一个充气机器人在空中维持“活着”的状态，远比想象中困难。

1 升氦气，1 克升力

标准大气压下，1 升氦气只能提供约 1 克净升力。想加一个 10 克的摄像头，就需要多 10 升的气囊体积。更大的气囊意味着更大的空气阻力，需要更强的推进力，需要更大的电池，电池更重又需要更大的气囊。论文将这种循环称为“浮力-质量循环”（Buoyancy-Mass Cycle），一个牵一发动全身的级联约束。

“你想让它更智能、性能更好，但又没法加很重的设备，”徐铭阳说，“它没法做到完美，能找到最佳平衡点，就需要非常多的探索和努力。”

他们的参照系是德国 Festo 公司的飞行企鹅和飞行鱼，早期浮空机器人的标志性作品，但体积巨大，企鹅接近 4 米长，翼展 2 米。徐铭阳曾专门去迪拜未来博物馆看过飞行企鹅实物，“非常巨型，在普通室内空间根本飞不了”。他们的核心工程目标之一，是把机器人做小到能穿过门框。“能穿过门框，室内交互才成为可能。”

经过多代迭代，他们的 Cuddle-Fish（飞飞鱼）原型已经比最初版本小了很多。它使用氦气囊体配合扑翼推进，翅膀由 3 克微型舵机驱动，对称扑翼提供前进动力，差速扑翼控制方向。

论文中基于这个平台演示了七个概念验证场景：SFR 在设定时间缓缓降落到用户身上实现“轻柔唤醒”、降落在大腿上充当近乎无重量的“阅读支撑”、飘过来轻拍肩膀提醒久坐的用户站起来活动、在音乐中同步扑翼频率与节拍成为“舞蹈伴侣”。

（来源：Designing Interactive Systems Conference）

不过，Cuddle-Fish 当前仍处于遥控操作阶段。徐铭阳的一位在东京大学工作的同事正在尝试加装极小的低功耗摄像头，通过视觉识别实现基本的空间感知。“初步的自主性不是一个特别难的问题，知道人在哪、墙在哪、不要迎面撞上去，”徐铭阳说。

但更高阶的能力，比如识别人的情绪、接入物联网设备、根据用户状态主动做出反应，“可能还需要走一段路。这也不只是我们的目标，是整个陪伴机器人行业都在努力的方向”。

李彦衡提到了一个容易被忽视的实用问题：充放气。扫地机器人可以自己回充电桩，浮空机器人目前还需要人手动充气。未来能否自动完成充放气、让用户觉得使用成本足够低，也是关键挑战。

这个问题反过来也打开了一种有趣的设计可能。徐铭阳想到了自己高中时期最喜欢的动漫角色大白：“大白需要的时候出现，不需要的时候自己缩进一个小包里。充气机器人也可以这样，需要的时候充起来，不需要的时候放气收好，不占空间。如果未来真能自动充放气，那就是真正的大白了。”

他认为浮空机器人更可能率先出现在公共空间而非家庭。“在博物馆、商场这些地方，作为一种创造生命力的氛围存在，这其实已经有人在做了。”而在五年内，普通人也很有可能在家里见到这样的机器人。

团队透露有将研究推向产品化的意向，但没有急于入场。“服务机器人不是单独存在的，它很依赖其他技术并行发展。我不认为越早进场越好，需要一个时机，把所有条件一起推起来。”

图丨徐铭阳（左）与李彦衡（右）（来源：受访者）

团队对浮空机器人最终形态的想象，和工程指标无关。徐铭阳想做一个浮在肩膀旁边的小精灵。“和你聊天，和你抱抱。不光是助手，更多是一种治愈，一种 wonder。你可以感受到魔法走进现实。”

李彦衡进一步提到：不是把机器人做成人的附属品，不是替人干活的工具，而是一个有自己生命的并行个体。“我们共同生活在一个家里，彼此支持，彼此陪伴。它有它自己要干的事情。”

徐铭阳笑着接过话：“有点像家里养了一种魔法形式的猫。猫有自己的心思，猫并不是因为服务人而存在的。人要服务猫。”

在一个机器人越做越强大、越做越精准的行业里，这群研究者赌的是相反的方向：软的、慢的、会被风吹跑的、需要人照顾的。它不完美。但或许，完美从来不是机器人住进人类生活的前提。

参考资料：

1.https://www.youtube.com/watch?v=6qrZC1kF7Kc

2. https://dl.acm.org/doi/10.1145/3800645.3813051