在一次學術會議的 demo 展示上，一個魚形浮空機器人意外飄向一位圍觀者，輕輕撞上了對方的手臂。操控它的幾位研究者瞬間緊張起來，盯著那人的表情，但對方只是淡淡的笑了一下。

“它每次闖禍我們都特別緊張，觀察人家是生氣還是覺得可愛，”徐銘陽說，“有點像自家孩子在外面惹了事，趕緊看看要不要收拾殘局。”他是慶應義塾大學媒體設計研究科（KMD）的三年級博士生，研究軟體浮空機器人（Soft Floating Robots，SFR）已有數年。在他看來，這個不受控的瞬間恰好濃縮了這類機器人最核心的特質：它會闖禍，但無害；不精準，但溫柔。

2026 年 6 月，徐銘陽和香港城市大學博士生李彥衡作為共同第一作者，在 ACM DIS 2026（Designing Interactive Systems Conference，設計交互系統會議）上發表了論文 Floating Companion，并獲得了最佳論文獎（Best Paper Award）。

圖丨李彥衡與這項研究所選用的原型飛飛魚（來源：受訪者）

浮空機器人其實并不是一個新鮮的產物，德國 Festo 公司的飛行企鵝和飛行水母早在十多年前就已問世，學術界也陸續出現過各種原型，有的用螺旋槳驅動，有的模仿魚類擺尾，有的像水母一樣蠕動。但這些工作大多停留在“造一個、驗證一個想法、然后收工”的階段，彼此之間缺乏對話。

沒有人退后一步問過一個更基本的問題：這一整類機器人，到底能和人發生什么樣的關系？它該怎么靠近人，在什么高度停留，用什么方式表達自己的存在？徐銘陽和李彥衡的這篇論文試圖給出第一份系統性的回答。

柔軟帶來的安全感

雖然都飛在天上，但如果把一個軟體浮空機器人和一架四旋翼無人機放在一起，二者的差別一目了然。無人機靠高速旋轉的螺旋槳克服重力，升力強、速度快、載重大，但螺旋槳帶來的噪音和危險性也大大限制了它和人的近距離交互。在中國、日本等多地，無人機被禁止在人流密集的場所飛行。

（來源：Designing Interactive Systems Conference）

軟體浮空機器人走了完全不同的路。它靠氦氣提供浮力，不需要螺旋槳維持懸浮，身體由充氣的柔軟材料構成。兩者最根本的區別可以用一個場景概括：無人機失控會砸下來，浮空機器人失控只會慢慢飄下來。

“即使螺旋槳被外殼罩住，噪音問題依然很難解決，”徐銘陽說，“五分鐘十分鐘的嗡嗡聲可以忍，但如果一個機器人要在你家長期共存，這個噪音大部分人應該都受不了。但浮空機器人就不需要任何馬達一直轉，僅憑氦氣就能一直飄在那兒。”

李彥衡從體驗的角度補充了另一層區別：“無人機不管大的還是小的，螺旋槳的聲音都會讓人本能地想離遠一點。但我們的撲翼機器人給人的第一感覺是：我是不是可以去碰碰它、抱抱它？”

論文將這種差異概括為 “safety through compliance”，安全不靠閃避，靠柔軟本身。這不只是材料選擇的問題，它從根本上改變了交互設計的起點。設計師不再需要花大量精力在避障算法上，因為碰到了也沒關系。碰到墻就彈開，碰到人也無害。觸碰不再是系統故障，而是交互的一部分。

基于這個前提，團隊開始系統性地追問：浮空機器人獨特的物理特性，還能催生哪些交互可能？

善意的混亂

為了回答這個問題，他們找到了 12 位跨學科專家，覆蓋人機交互、設計和機器人三個領域，分布在七個國家，經驗從 2 年到 40 年不等。由于硬件尚不成熟，團隊沒有選擇先做用戶實驗，而是讓從業專家在觀看 SFR 視頻后進行共同推測：如果未來真有這樣一個機器人住在你家里，它可以做什么、該怎么存在？

訪談最終提煉出十個設計維度。這些維度不是關于怎么造機器人，而是關于機器人怎么和人相處。徐銘陽強調這個區分：“它本質上是互動設計的空間，我們討論的是機器人如何更好地展現生命力。”

（來源：Designing Interactive Systems Conference）

其中幾個維度和日常直覺的關聯最強。

第一個是垂直高度。浮空機器人可以在不同高度運作，而不同高度意味著完全不同的關系。貼近地面時，它可以像小狗一樣蹭你的腿；在眼睛高度，它可以展示信息、碰碰你的肩膀做提醒；升到頭頂之上，它就變成一種環境性的存在，在那里，但不打擾。

"這個機器人能不能有一個家就在天花板上？就像燕子筑巢一樣，"徐銘陽說。頭頂以上的空間至今是一個未被利用的交互資源。地面機器人夠不到，無人機占據又太吵，浮空機器人恰好可以安靜地懸停在那里，提供一種不打擾的陪伴。

第二個有意思的點藏在“交互對象”這個維度的一個特殊類別里：自身。當一個浮空機器人什么任務都不執行、什么指令都沒收到時，它不會像掃地機器人那樣回充電樁變成一塊靜物。因為空氣的流動，它會輕微漂移、緩慢旋轉、偶爾碰到墻壁后彈開。一位受訪專家的原話是：“掃地機器人回充電樁就變成了死物，但浮空機器人什么都不做也有一種生命脈動。”

什么都不做，本身就是一種交互。

這也引出了論文中最有啟發性的概念：benevolent chaos，善意的混亂。

專家們在訪談中反復提到一個類比：寵物。人喜歡寵物，一個重要原因恰恰是寵物不完全聽話。貓會賴在鍵盤上不走，狗會叼走你的襪子。這些小麻煩構成了性格，引發更深的情感連接。

軟體浮空機器人天然具有這種不可預測性。它會被氣流吹偏，行為軌跡不完全可控。開門帶來的風、空調的氣流、甚至人走過時帶起的空氣擾動，都會影響它的運動。在研究團隊的很多演示場景中，這種不可控反而成了積極的催化劑。

李彥衡講了一個典型的例子：“當飛飛魚在空氣中不受控地飛向另一個人，那個人會覺得‘我是不是需要幫它一下’，兩個人的聯系可能就由此產生了。”團隊有意識地想把浮空機器人身上這些看似消極的品質，比如不穩定的飛行、不可控的漂移，轉化為設計資源。

論文的建議是：不要完全消除這種隨機性，而是有意保留它。關鍵在于浮空機器人的柔軟和輕盈為不可預測性劃定了安全邊界。它可能飄到你意想不到的地方，可能撞到你，但絕不會傷害你。混亂是善意的，因為載體是安全的。

除了不可預測性，情感連接還有另一個來源。他們的原型被設計成魚的形態，而魚在很多文化傳說中有一種介于親近和神秘之間的氣質。“大家接觸到這個機器人的時候，會覺得既想觸碰又不敢觸碰，有很多有意思的情感動態在里面，”李彥衡說。

同時，氣球材質本身是易碎的，當人面對一個脆弱的物體時，會本能地產生同情和關懷。“無人機給人的印象是強大的、智能的，但浮空機器人是脆弱的，需要人去照顧。這種脆弱性反而能建立起更深的情感體驗。”

這和論文中引用的“弱機器人”（weak robot）理論一致：示弱是一種關系資源，能引發人主動投入關懷。

徐銘陽把所有這些特質歸結為一個詞：生命感。“它會犯錯、會調皮搗蛋、會惹出麻煩，這些就是生命感的體現。它不是完美的，就像我們人一樣。”

對他和李彥衡而言，人機交互不應止步于讓機器完成任務，更在于探索如何讓機器人以更具生命感的方式進入人的生活。

但生命感需要物理載體，而物理載體受物理定律約束。讓一個充氣機器人在空中維持“活著”的狀態，遠比想象中困難。

1 升氦氣，1 克升力

標準大氣壓下，1 升氦氣只能提供約 1 克凈升力。想加一個 10 克的攝像頭，就需要多 10 升的氣囊體積。更大的氣囊意味著更大的空氣阻力，需要更強的推進力，需要更大的電池，電池更重又需要更大的氣囊。論文將這種循環稱為“浮力-質量循環”（Buoyancy-Mass Cycle），一個牽一發動全身的級聯約束。

“你想讓它更智能、性能更好，但又沒法加很重的設備，”徐銘陽說，“它沒法做到完美，能找到最佳平衡點，就需要非常多的探索和努力。”

他們的參照系是德國 Festo 公司的飛行企鵝和飛行魚，早期浮空機器人的標志性作品，但體積巨大，企鵝接近 4 米長，翼展 2 米。徐銘陽曾專門去迪拜未來博物館看過飛行企鵝實物，“非常巨型，在普通室內空間根本飛不了”。他們的核心工程目標之一，是把機器人做小到能穿過門框。“能穿過門框，室內交互才成為可能。”

經過多代迭代，他們的 Cuddle-Fish（飛飛魚）原型已經比最初版本小了很多。它使用氦氣囊體配合撲翼推進，翅膀由 3 克微型舵機驅動，對稱撲翼提供前進動力，差速撲翼控制方向。

論文中基于這個平臺演示了七個概念驗證場景：SFR 在設定時間緩緩降落到用戶身上實現“輕柔喚醒”、降落在大腿上充當近乎無重量的“閱讀支撐”、飄過來輕拍肩膀提醒久坐的用戶站起來活動、在音樂中同步撲翼頻率與節拍成為“舞蹈伴侶”。

（來源：Designing Interactive Systems Conference）

不過，Cuddle-Fish 當前仍處于遙控操作階段。徐銘陽的一位在東京大學工作的同事正在嘗試加裝極小的低功耗攝像頭，通過視覺識別實現基本的空間感知。“初步的自主性不是一個特別難的問題，知道人在哪、墻在哪、不要迎面撞上去，”徐銘陽說。

但更高階的能力，比如識別人的情緒、接入物聯網設備、根據用戶狀態主動做出反應，“可能還需要走一段路。這也不只是我們的目標，是整個陪伴機器人行業都在努力的方向”。

李彥衡提到了一個容易被忽視的實用問題：充放氣。掃地機器人可以自己回充電樁，浮空機器人目前還需要人手動充氣。未來能否自動完成充放氣、讓用戶覺得使用成本足夠低，也是關鍵挑戰。

這個問題反過來也打開了一種有趣的設計可能。徐銘陽想到了自己高中時期最喜歡的動漫角色大白：“大白需要的時候出現，不需要的時候自己縮進一個小包里。充氣機器人也可以這樣，需要的時候充起來，不需要的時候放氣收好，不占空間。如果未來真能自動充放氣，那就是真正的大白了。”

他認為浮空機器人更可能率先出現在公共空間而非家庭。“在博物館、商場這些地方，作為一種創造生命力的氛圍存在，這其實已經有人在做了。”而在五年內，普通人也很有可能在家里見到這樣的機器人。

團隊透露有將研究推向產品化的意向，但沒有急于入場。“服務機器人不是單獨存在的，它很依賴其他技術并行發展。我不認為越早進場越好，需要一個時機，把所有條件一起推起來。”

圖丨徐銘陽（左）與李彥衡（右）（來源：受訪者）

團隊對浮空機器人最終形態的想象，和工程指標無關。徐銘陽想做一個浮在肩膀旁邊的小精靈。“和你聊天，和你抱抱。不光是助手，更多是一種治愈，一種 wonder。你可以感受到魔法走進現實。”

李彥衡進一步提到：不是把機器人做成人的附屬品，不是替人干活的工具，而是一個有自己生命的并行個體。“我們共同生活在一個家里，彼此支持，彼此陪伴。它有它自己要干的事情。”

徐銘陽笑著接過話：“有點像家里養了一種魔法形式的貓。貓有自己的心思，貓并不是因為服務人而存在的。人要服務貓。”

在一個機器人越做越強大、越做越精準的行業里，這群研究者賭的是相反的方向：軟的、慢的、會被風吹跑的、需要人照顧的。它不完美。但或許，完美從來不是機器人住進人類生活的前提。

參考資料：

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

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