艺术与机器人技术的融合：IEEE机器人与自动化杂志特刊研究综述

《IEEE Robotics & Automation Magazine》：Special Issue on Arts and Robotics [From the Guest Editors]

　　

技术始终塑造着人类创造和艺术体验的方式。从摄影到3D打印再到数字创作，每一种新技术工具都在重新定义创造力的含义。机器人技术是这场漫长对话中最新的、或许也是最具挑衅性的前沿领域。艺术与机器人技术的融合为艺术表达提供了前所未有的可能性，允许在物理世界中实现新的艺术创作形式、交互方式和表演形式。这一交叉领域不仅重塑了创作过程，还引发了关于艺术本质的深刻讨论。为了理解艺术与技术机器人学这一新兴领域，本期特刊汇集了跨学科研究者，展示了一系列丰富的方法、系统以及对工程与表达交汇之处的深刻反思。

艺术与机器人技术的融合为艺术表达提供了前所未有的可能性，允许在物理世界中实现新的艺术创作形式、交互方式和表演形式。

本期特刊是更广泛社区努力的结果。在众多艺术与技术机器人学研讨会的早期工作基础上，客座编辑、IEEE机器人与自动化学会认知机器人技术委员会（TC）下的艺术与机器人技术工作组以及软体机器人技术委员会一直通过在旗舰会议上举办机器人艺术展览来推动这一交叉领域的发展，包括ICRA 2025、Humanoids 2025和RoboSoft 2025。本期特刊将这一对话延伸到印刷领域，汇集了一系列广泛的研究成果，涵盖可穿戴表演系统、动态装置、人形舞者、触觉叙事和协同创作绘画。

当机器人成为协同创作伙伴时，人类艺术家如何看待它？关于艺术家对机器人参与绘画创作看法的文章[A1]探讨了这一问题。尽管人类艺术家在与另一位人类艺术家合作时感到更强的情感联系，但他们也从机器人那里获得更多鼓励。艺术家们通过将机器人的行为融入自己的创作过程来进行适应，从而产生更具反思性和探索性的交互。与机器人协同创作还激励用户开发新策略来应对系统限制。在协同创作的另一个角度上，Companion[A2]是一个配备视觉词汇的上下文学习的绘画机器人，通过专家共识证明，机器人协同创作者可以超越工具角色，成为真正的创作伙伴。

另一项关于情感体验的研究来自关于触觉叙事的软体机器人装置研究[A3]，该研究探索了物理感觉（如刚度、温度和执行器的脉动）是否能承载情感内容。这一探索为情感计算和人机交互（HRI）开辟了引人入胜的问题，其影响远超画廊之外。将这些体验报告与系统分析联系起来，一个三轴框架[A4]覆盖了交互程度，包括交互循环和操作逻辑，为该领域提供了一个急需的词汇表，用于在不同背景下比较机器人艺术系统。

几篇贡献围绕现场表演发展研究问题，重点转向时机、具身化和协调。当一台机器被绑在人体上并一起运动时，谁控制谁的问题就变得真正难以回答。可穿戴机器人系统研究[A5]的作者将此框架为分布式能动性。通过一系列表演作品，文章展示了此类配置如何影响具身化和协调，同时也提供了关于HRI中更广泛挑战的信息，如共享控制和同步。编舞框架[A6]解决的是在即兴实时设置中协调多个人类和机器人的问题，在这种情境中，预设行为是不够的。该系统将实时编程与自主机器人相结合，这是一种真正新颖的组合，通过表演收集的观众反馈提供了一种实验室研究无法提供的评价形式。舞台远程机器人[A7]展示了一个通过远程机器人操控的舞台机器人木偶，论证了完全的自主性对于表达性表演可能并不是必要的，一个设计良好的控制界面（而非易于使用的界面）可以实现复杂的表达，尽管掌握它可能需要大量的练习时间。

当一台机器被绑在人体上并一起运动时，谁控制谁的问题就变得真正难以回答。

所有表达性表演背后都是一个技术问题：如何让机器人身体自然生动地运动？两项贡献直接解决了这一问题。人形舞蹈的基于模型框架[A8]将运动生成和实时执行的关注点分离开，使用离线轨迹优化和在线预测控制来同时实现平衡和表现力。结果是令人信服的，且该架构可以迁移到舞蹈应用之外的领域。将人类运动实时映射到机械臂的增量主成分分析方法[A9]采用了一种替代方案，在实时交互中将人类动力学转化为机器人运动。该方法融入了时间结构并允许在实时交互中持续更新，使机器人运动更好地反映人类表演的时机和动力学，同时保持物理可行性。

最后一组贡献聚焦于艺术和设计过程的物理实现。Prompt-to-Product系统[A10]将设计生成与物理组装分离开，同时强制约束稳定性、可用资源等条件。这展示了生成式模型如何与机器人操作相结合以生产实物制品。关于缆绳悬挂艺术品振动阻尼的动态装置研究[A11]解决了大型装置带来的独特挑战，例如如何抑制欠驱动系统中的振荡，这种振荡会同时降低美观性和交互性。动态建模和输入整形方法可以推广到其他悬挂机器人应用中。最后，软体机器人心脏装置[A12]根据环境光线调节心跳频率。这项工作将软体机器人、机器学习和反馈控制联系起来，展示了机器人艺术作为复杂系统集成成果的一面。

"机器人"这个词本身就是一种艺术创造，最早出现在卡雷尔·恰佩克1920年的戏剧《R.U.R.》中，而今天的机器人技术正在重新定义艺术表达的边界。该领域吸引着富有创造力和实验精神的人才，他们渴望开发新的艺术形式，同时应对伴随而来的技术挑战。本期特刊展示了艺术与机器人技术这一不断增长的领域的广度和深度，我们希望它能鼓励更多研究者追求这一令人兴奋的方向。

附录：相关文章

1. F. Cocchella, N. R. Choudhury, E. Chen, and P. Alves-Oliveira, "艺术家对机器人参与绘画创作的看法：关于抽象绘画中人-机器人艺术合作的纵向调查", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第6–16页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3693128.

2. P. Tresset and M. Wulfmeier, "视觉叙事：一个具身的同伴", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第17–26页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3714296.

3. C. Silva-Plata, A. Villavicencio-Carmona, M. S. Plata, S. Escaida, and R. Fernandez, "运动中的文学情感：一个用于触觉叙事的软体机器人装置", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第27–35页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3693101.

4. B. Akta? and F. Ru?en, "体验与工程机器人艺术：一个三轴框架", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第36–43页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3712363.

5. L.-P. Demers, "可穿戴机器，集体身体：机器人表演中的协同创造共生", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第44–54页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3712774.

6. P. J. Martin and K. Sicchio, "编排合作：现场人-机器人表演中的创作过程与技术", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第55–64页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3703694.

7. E. Dertien, "重新映射你的机器人：舞台远程机器人策略", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第65–73页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3711521.

8. S. Zhang 等人, "人形机器人动态全身舞蹈：一种基于模型的控制方法", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第74–86页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3687281.

9. A. Villani, G. Saviano, and D. Prattichizzo, "用机械臂增强人类舞蹈表演：一种增量动态映射方法", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第87–103页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3687439.

10. R. Liu 等人, "从提示到产品：通过双手操作实现生成式组装", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第104–115页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3693138.

11. M. Goubej, L. Clarke, M. Hraba?ka, and D. Tolar, "欠驱动缆绳悬挂艺术品中的振动阻尼：飞行带运动控制", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第116–126页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3687282.

12. F. Xiao 等人, "通过心跳表达情感：一个集成软体传感器用于机器人艺术的软体机器人心脏", IEEE机器人与自动化杂志, 第33卷, 第3期, 第127–137页, 2026年9月, doi: 10.1109/MRA.2026.3687384.