日本东北大学的研究人员开发了一种用于肌肉骨骼机器人的反射模块，它无需电子传感器和电路即可工作。研究团队利用该模块在机器人身上复现了髌腱反射——也就是人们熟悉的膝跳反射——并实现了双足行走。相关成果于 2026 年 11 月 4 日发表在《先进智能系统》（Advanced Intelligent Systems）期刊上。
反射直接内置于机械结构中
在人体中，膝跳反射是指敲击膝盖下方的肌腱时小腿会自动向前踢出。其他肌肉反射则有助于在行走时稳定双腿、在站立时支撑体重。复现这些机制是控制机器人的一条很有前景的路径，但迄今为止，这通常需要复杂的电子传感器来监测人工肌肉的状态，从而增加了系统的复杂性、计算需求和能耗。
东北大学团队的解决方案是一个机械模块，它将感知、计算和执行集成在自身的物理结构中。该模块可以机械地检测人工肌肉何时拉伸超过设定阈值，并自动使其收缩作为响应。受人体肌肉中感觉结构——肌梭的启发，该机制还可以调节其激活阈值。
从膝跳反射到行走
将该模块集成到肌肉骨骼机器人中后，研究团队成功复现了髌腱反射。随后，研究人员将机械反射与更高层级的控制系统相结合，根据运动阶段调节激活阈值，机器人由此开始产生双足步态。
东北大学工学研究科副教授大脇大（Dai Owaki）表示：“生物系统能够通过身体与环境的相互作用产生复杂的运动。通过将反射直接构建到机器人的机械结构中，我们旨在创造更简单的系统，使其无需依赖复杂的电子控制即可产生运动。”
为什么重要
研究结果表明，基本的感觉运动功能可以直接构建到机器人的机械结构中，而不必完全依赖传统的电子控制。这种方法可以为系统复杂性更低、计算需求更小、能耗更低的肌肉骨骼机器人奠定基础。
下一步，研究团队计划将机械反射模块与最少的电子控制相结合，以开发拥有更多人工肌肉的机器人。
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来源：
- Tech Xplore — Electronics-free artificial reflex reproduces knee-jerk and enables bipedal walking
- Shunsuke Koseki et al., “Purely Mechanical Muscle Length Feedback Enables Embodied Reflexive Control in Musculoskeletal Robots”, Advanced Intelligent Systems (2026)
- Tohoku University — Bipedal musculoskeletal robot project
图片来源：东北大学实验室的肌肉骨骼双足机器人。
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