在高端设备制造领域，人形机器人一直备受瞩目。迄今为止，人形机器人主要在辅助人类日常活动的体力任务上进行测试，如搬运物品、危险环境采样、照顾老人或担任物理治疗助手等。然而，其在完成创造性学科中富有表现力的体力任务(如演奏乐器或参与表演艺术)的潜力，却鲜少被探索。近日，SUPSI、IDSIA和米兰理工大学的研究人员推出了一款名为“机器人鼓手”(Robot Drummer)的新型人形机器人，为人形机器人在创造性表演领域的应用开辟了新路径。

“机器人鼓手”的创意源于论文第一作者阿萨德·阿里·沙希德(Asad Ali Shahid)与合著者洛里斯·罗维达(Loris Roveda)的一次咖啡闲聊。他们讨论到人形机器人虽在各种任务上愈发熟练，却极少涉足创造性和表达性领域，进而提出了一个引人入胜的问题：如果人形机器人能够承担创造性角色，比如演奏音乐，会怎样?击鼓因其节奏感强、肢体动作灵活且需快速协调，成为了他们探索的完美前沿领域。

沙希德及其同事的主要目标是开发一套基于机器学习的系统，使人形机器人能够演奏整首乐曲，并展现出与人类演奏者相似的节奏技巧。他们以Unitree研发的G1人形机器人为载体，成功开发并模拟评估了“机器人鼓手”系统。该系统将每首音乐表现为一系列精确定时的接触事件，即节奏接触链，这些接触目标会指导机器人何时敲击哪个鼓。通过在模拟环境中练习和改进，机器人逐渐习得了类似人类的行为，包括动态切换鼓槌、交叉双臂触及不同鼓以及优化动作以适应节奏等。

研究人员在一台模拟的G1 Unitree机器人上测试了其演奏爵士、摇滚、金属等不同类型流行歌曲的能力，包括林肯公园的《In the End》、戴夫·布鲁贝克的《Take Five》和邦·乔维的《Living on a Prayer》等。测试结果显示，该机器人能够有效地学习复杂的节奏结构，并以高精度演奏歌曲，节奏准确率通常超过90%。更令人印象深刻的是，机器人还发现了类似人类的策略，如规划即将到来的打击、执行交叉手臂击打以及动态地重新分配鼓棒等。

“机器人鼓手”的成功不仅展示了人形机器人在创造性表演领域的潜力，还可能对娱乐行业产生重要价值。沙希德表示，从长远来看，机器人鼓手可以为机器人表演者在舞台上为现场乐队伴奏铺平道路，并为在音乐以外的领域教授精准的计时技能提供一个框架。此外，这项最新研究还可能启发其他研究团队开发基于机器学习的工具，使人形机器人能够演奏乐器或从事其他表演艺术。

对于未来，沙希德透露了团队的宏伟计划。他们下一步将把“机器人鼓手”带入现实世界，将学到的技能转移到实际的硬件上。同时，他们还计划教会机器人即兴演奏，并调整其演奏风格，使其能够根据音乐提示实时调整节奏，像人类鼓手一样“感受”音乐并做出反应。这一计划的实现，无疑将为人形机器人在创造性表演领域的应用带来更加广阔的前景。

更多信息： Asad Ali Shahid 等，《机器人鼓手：学习人形击鼓的节奏技巧》，arXiv (2025)。