“教授，我把《具身智能機(jī)器人原理》教材背得滾瓜爛熟，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、感知算法推導(dǎo)都沒問題，可一到實(shí)驗(yàn)室操作人形機(jī)器人，連讓它平穩(wěn)走兩步都做不到！這課堂理論學(xué)了到底有什么用？” 具身智能專業(yè)大二學(xué)生陳曦把教材摔在實(shí)驗(yàn)臺(tái)旁，眼眶泛紅，語(yǔ)氣里滿是挫敗。負(fù)責(zé)實(shí)操教學(xué)的李教授撿起教材，指著上面密密麻麻的公式，嘆了口氣：“課堂理論教你的是‘應(yīng)該怎么做’的理想模型，可機(jī)器人實(shí)操面對(duì)的是‘實(shí)際會(huì)遇到什么問題’的復(fù)雜場(chǎng)景，二者看似都圍繞具身智能展開，卻在知識(shí)落地、能力培養(yǎng)上有著天差地別。” 這場(chǎng)發(fā)生在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的激烈爭(zhēng)吵，道出了具身智能人才培養(yǎng)的核心矛盾 —— 機(jī)器人實(shí)操與課堂理論雖同為人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，但在知識(shí)傳遞形式、能力訓(xùn)練重點(diǎn)、問題解決場(chǎng)景等方面存在顯著差異，只有厘清這些差別，才能更科學(xué)地構(gòu)建具身智能人才培養(yǎng)體系。
從知識(shí)傳遞的形式來(lái)看，課堂理論是 “抽象化、理想化的模型構(gòu)建”，機(jī)器人實(shí)操則是 “具象化、現(xiàn)實(shí)化的問題落地”，二者對(duì)知識(shí)的呈現(xiàn)與應(yīng)用方式截然不同。課堂理論教學(xué)中，教師會(huì)將具身智能機(jī)器人的復(fù)雜系統(tǒng)拆解為一個(gè)個(gè)抽象模型，用公式和邏輯推導(dǎo)構(gòu)建知識(shí)框架。例如在講解 “人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制” 時(shí)，教材會(huì)先給出機(jī)器人的連桿參數(shù)，通過 DH 參數(shù)法建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，推導(dǎo)關(guān)節(jié)角度與末端執(zhí)行器位置的數(shù)學(xué)關(guān)系，整個(gè)過程假設(shè) “關(guān)節(jié)無(wú)摩擦”“傳感器無(wú)噪聲”“負(fù)載恒定”。某高?！毒呱碇悄芎诵募夹g(shù)》課程中，教授用兩節(jié)課時(shí)間推導(dǎo) “機(jī)器人避障算法的最優(yōu)路徑公式”，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，得出 “在已知障礙物坐標(biāo)的情況下，機(jī)器人可通過 A * 算法找到最短路徑” 的結(jié)論，學(xué)生只需理解公式推導(dǎo)邏輯，掌握算法原理即可。這種知識(shí)傳遞方式，能讓學(xué)生快速建立具身智能的理論框架，但卻剝離了現(xiàn)實(shí)中的干擾因素，呈現(xiàn)的是 “理想狀態(tài)下的機(jī)器人運(yùn)行規(guī)律”。
而機(jī)器人實(shí)操則需要將抽象理論轉(zhuǎn)化為具象的動(dòng)作與調(diào)試，直面現(xiàn)實(shí)中的各種 “非理想因素”。在實(shí)驗(yàn)室操作 “Walker X” 人形機(jī)器人時(shí)，實(shí)習(xí)生王浩按照課堂上學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)定了機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度參數(shù)，本以為機(jī)器人能平穩(wěn)行走，可實(shí)際啟動(dòng)后，機(jī)器人卻頻繁出現(xiàn) “步態(tài)搖晃”，甚至差點(diǎn)摔倒。他反復(fù)檢查公式推導(dǎo)過程，未發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，直到李教授提醒他 “考慮關(guān)節(jié)摩擦力和地面平整度”，他才意識(shí)到問題所在 —— 課堂理論中忽略的 “關(guān)節(jié)摩擦系數(shù)”，在實(shí)操中會(huì)直接影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)精度；實(shí)驗(yàn)室地面的微小凸起，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人重心偏移。為解決這一問題，王浩通過實(shí)操平臺(tái)的力傳感器采集關(guān)節(jié)受力數(shù)據(jù)，修正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中的摩擦補(bǔ)償項(xiàng)，再反復(fù)調(diào)整關(guān)節(jié)電機(jī)的力矩參數(shù)，經(jīng)過數(shù)十次調(diào)試，終于讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)行走。正如王浩在實(shí)操報(bào)告中所寫：“課堂上的公式是‘完美的標(biāo)準(zhǔn)答案’，可實(shí)操中的機(jī)器人卻像‘調(diào)皮的孩子’，總會(huì)因?yàn)楦鞣N意想不到的現(xiàn)實(shí)因素‘出錯(cuò)’，需要不斷根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整理論參數(shù)。” 這種從 “抽象公式” 到 “具象動(dòng)作” 的轉(zhuǎn)化，從 “理想模型” 到 “現(xiàn)實(shí)調(diào)試” 的落地，正是機(jī)器人實(shí)操與課堂理論最直觀的差別。
在能力培養(yǎng)的重點(diǎn)上，課堂理論側(cè)重 “邏輯思維與原理理解”，機(jī)器人實(shí)操聚焦 “動(dòng)手能力與問題解決”，二者塑造的核心能力維度完全不同。課堂理論的核心目標(biāo)，是讓學(xué)生理解具身智能的底層邏輯，培養(yǎng)邏輯推理與抽象思維能力。例如在 “機(jī)器人視覺感知” 章節(jié)，學(xué)生需要學(xué)習(xí) “圖像識(shí)別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）原理”，理解 “卷積層如何提取圖像特征”“全連接層如何實(shí)現(xiàn)分類”，通過分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)置的關(guān)系，掌握 “提高識(shí)別準(zhǔn)確率的理論方法”?？荚嚂r(shí)，題目多圍繞 “推導(dǎo) CNN 的反向傳播公式”“分析不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)識(shí)別精度的影響” 展開，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是 “邏輯是否嚴(yán)謹(jǐn)”“原理是否清晰”。通過這類教學(xué)，學(xué)生能構(gòu)建完整的具身智能理論體系，具備 “從原理推導(dǎo)結(jié)論” 的邏輯思維能力，但無(wú)需掌握 “如何將 CNN 模型部署到機(jī)器人硬件”“如何解決實(shí)際圖像中的光照干擾問題” 等實(shí)操技能。
機(jī)器人實(shí)操則更注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與臨場(chǎng)問題解決能力，需要在 “試錯(cuò)與調(diào)試” 中積累經(jīng)驗(yàn)。某具身智能實(shí)驗(yàn)室開展 “機(jī)器人抓取物體” 實(shí)操項(xiàng)目時(shí)，要求學(xué)生讓機(jī)器人抓取不同形狀、重量的物體。實(shí)習(xí)生林悅按照課堂上學(xué)的 “抓取力計(jì)算模型”，設(shè)定了機(jī)器人手指的夾持力，可在抓取 “玻璃水杯” 時(shí)，要么因夾持力過小導(dǎo)致水杯滑落，要么因夾持力過大導(dǎo)致水杯破裂。她沒有局限于理論模型，而是通過實(shí)操觀察發(fā)現(xiàn)：玻璃水杯表面光滑，會(huì)導(dǎo)致摩擦力小于理論計(jì)算值；不同水杯的壁厚存在差異，實(shí)際重量與標(biāo)注重量有偏差。為解決這一問題，她在機(jī)器人手指上粘貼防滑硅膠墊，增加摩擦力；同時(shí)在抓取前用稱重傳感器測(cè)量水杯實(shí)際重量，動(dòng)態(tài)調(diào)整夾持力參數(shù)。經(jīng)過多次實(shí)操嘗試，她不僅成功實(shí)現(xiàn)了不同水杯的穩(wěn)定抓取，還總結(jié)出 “基于物體材質(zhì)與實(shí)際重量的夾持力動(dòng)態(tài)調(diào)整方法”，這一方法后來(lái)被應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室的其他抓取項(xiàng)目中。李教授評(píng)價(jià)道：“課堂理論能教會(huì)學(xué)生‘為什么要這么做’，但實(shí)操能讓學(xué)生學(xué)會(huì)‘遇到問題該怎么解決’—— 這種在動(dòng)態(tài)變化的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中快速定位問題、調(diào)整方案的能力，是課堂理論無(wú)法培養(yǎng)的?！?/div>
從問題場(chǎng)景的復(fù)雜度來(lái)看，課堂理論面對(duì)的是 “單一化、確定性的問題”，機(jī)器人實(shí)操則需應(yīng)對(duì) “多元化、不確定性的挑戰(zhàn)”，二者的問題處理場(chǎng)景差異顯著。課堂理論中的問題多為 “條件明確、答案唯一” 的結(jié)構(gòu)化問題。例如教材中的習(xí)題：“已知機(jī)器人末端執(zhí)行器的目標(biāo)位置（x=500mm，y=300mm，z=200mm），連桿長(zhǎng)度 L1=200mm，L2=300mm，求關(guān)節(jié) 1 和關(guān)節(jié) 2 的角度?！?這類問題給出了所有必要條件，排除了不確定因素，學(xué)生只需代入公式即可得出唯一答案，無(wú)需考慮 “目標(biāo)位置是否可達(dá)”“關(guān)節(jié)是否存在運(yùn)動(dòng)極限” 等額外問題。
而機(jī)器人實(shí)操中的問題則呈現(xiàn) “條件模糊、答案多元” 的非結(jié)構(gòu)化特征，充滿各種不確定性。在參與 “機(jī)器人服務(wù)場(chǎng)景模擬” 項(xiàng)目時(shí)，實(shí)習(xí)生鄭凱需要讓機(jī)器人完成 “從冰箱取牛奶并送到餐桌” 的任務(wù)。課堂理論中，這一任務(wù)可拆解為 “導(dǎo)航→開門→抓取→放置” 四個(gè)步驟，但在實(shí)操中，卻遇到了一系列不確定問題：冰箱門的把手因長(zhǎng)期使用出現(xiàn)松動(dòng)，機(jī)器人按預(yù)設(shè)力度拉門時(shí)，把手突然脫落；牛奶盒的擺放位置與預(yù)設(shè)坐標(biāo)存在偏差，機(jī)器人視覺識(shí)別系統(tǒng)誤將旁邊的酸奶當(dāng)作牛奶；餐桌表面有積水，機(jī)器人放置牛奶時(shí)差點(diǎn)導(dǎo)致盒子滑落。面對(duì)這些突發(fā)狀況，鄭凱無(wú)法依賴固定的理論公式，只能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況快速調(diào)整方案：更換冰箱門把手的抓取方式，增加視覺識(shí)別系統(tǒng)的樣本訓(xùn)練數(shù)據(jù)，在餐桌放置區(qū)域鋪墊防滑墊。最終，在不斷應(yīng)對(duì)不確定性問題的過程中，他成功完成了任務(wù)。鄭凱感慨道：“課堂上的問題有‘標(biāo)準(zhǔn)答案’，可實(shí)操中的問題就像‘隨機(jī)生成的關(guān)卡’，沒有固定解法，只能靠自己在實(shí)踐中摸索?！?這種從 “確定性問題” 到 “不確定性挑戰(zhàn)” 的跨越，從 “單一答案” 到 “多元方案” 的探索，正是機(jī)器人實(shí)操與課堂理論在問題場(chǎng)景上的核心差異。
盡管機(jī)器人實(shí)操與課堂理論存在顯著差別，但二者并非對(duì)立關(guān)系，而是具身智能人才培養(yǎng)中 “相輔相成的兩個(gè)階段”。課堂理論為實(shí)操提供 “原理支撐”，如同為機(jī)器人裝上 “大腦”；機(jī)器人實(shí)操為理論提供 “驗(yàn)證與修正”，如同為大腦配上 “靈活的手腳”。某具身智能企業(yè)的人力資源總監(jiān)表示：“我們需要的人才，既要能看懂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，又能親手調(diào)試機(jī)器人的關(guān)節(jié)參數(shù)；既要理解視覺算法的原理，又能解決實(shí)操中的圖像干擾問題 —— 只有理論與實(shí)操兼?zhèn)涞娜瞬?，才能適應(yīng)具身智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求?！?因此，高校在具身智能人才培養(yǎng)中，需加強(qiáng)二者的銜接：在理論課程中增加 “實(shí)操案例分析”，讓學(xué)生提前了解理論在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用難點(diǎn)；在實(shí)操課程前開展 “理論預(yù)演”，幫助學(xué)生明確實(shí)操的理論依據(jù)。唯有如此，才能培養(yǎng)出 “懂理論、會(huì)實(shí)操、能創(chuàng)新” 的復(fù)合型具身智能人才，為我國(guó)具身智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展注入核心動(dòng)力。
