日本研究團隊開發氦氣漂浮機器人，打造無聲室內陪伴新體驗

無聲漂浮的家庭伴侶

日本慶應義塾大學研究團隊與MIT媒體實驗室合作，開發出一款嶄新的軟體浮空機器人（Soft Floating Robots，簡稱SFRs），打破傳統無人機的設計思維。不同於空中嗡嗡作響的多旋翼無人機或地面滾動的輪式機器人，這款機器人在室內優雅漂浮，運作近乎無聲，宛如動畫中的生命體。

外型設計融合日本動漫文化元素，機器人靈感源自迪士尼《小飛俠》中的小叮噹（Tinker Bell）、寶可夢的傳說級寶可夢夢幻兒（Mew）以及吉卜力工作室《龍貓》中的神秘煤灰精靈，外觀宛如一頭在家中輕柔漂浮的迷你白鯨，親切感十足。研究人員相信這項設計有望開創更自然、更具情感共鳴的人機互動新時代。

革新的浮力驅動系統

軟體浮空機器人的核心創新在於捨棄傳統無人機的螺旋槳升空設計。SFR採用充氦氣囊維持飛行，浮力承擔絕大部分重量，推進系統僅負責移動與轉向。這項突破帶來三大優勢：首先，能耗極低、懸停時間更長；其次，消除多旋翼無人機令人煩擾的螺旋槳噪音；第三，完全避免強烈的下洗氣流對室內環境的擾動。

原型機以柔軟拍翼鰭取代外露螺旋槳，流暢而有節奏的動作讓整體看起來更像生命體而非機器。內部結構採用充氦氣囊、碳纖維強化拍翼、輕量化微型伺服馬達、微控制器與小型鋰電池的組合。對稱式拍翼動作產生前進推力，差速翼面動作則提供轉向控制，實現平順安靜的室內飛行。

順應性安全的人機互動

與傳統無人機相比，SFR的柔軟充氣機身帶來革命性的安全優勢。輕盈且具順應性的結構，使機器人與人、寵物及家具意外接觸時，遠比傳統硬質無人機安全。研究團隊不單純依賴碰撞迴避機制，而是採用「順應性安全」（Safety Through Compliance）設計概念，實現溫和的互動模式，例如輕柔推碰、觸覺提醒甚至模擬擁抱。

浮力設計讓機器人得以充分利用室內閒置的三維空間。它可以漂浮於家具上方、穿越樓梯間，並將自身定位於視線平齊、頭頂上方或地板附近，觸及輪式機器人無法到達的區域，同時遠比傳統無人機具有低侵擾特性。在展示影片中，機器人展示了喚醒用戶、發送提醒、在學習時陪伴身旁、隨主人起舞，以及提供趣味互動等功能。

系統性互動設計框架

研究團隊不僅打造單一原型機，更建立了「首套軟體浮空機器人系統性互動設計框架」。該框架根據機器人學、人機互動與設計領域共12位專家的意見建立，定義了涵蓋移動性、溝通方式、外型設計、動作風格、人機互動、關係角色與自主程度等十大關鍵維度，為未來的SFR設計與開發提供科學指引。

儘管每公升氦氣僅能提供約1公克的升力，有效載重仍是重要工程挑戰。研究團隊建議採用超輕量無人機級電子元件、將高運算量任務卸載至外部系統，並盡量減少機載運算需求以最大化性能。此框架亦支援多種推進系統選項，包括拍翼、魚尾式振盪、水母啟發式致動器、向量推力以及無螺旋槳超音波微型鼓風機。

研究人員設想，這些漂浮機器人未來將扮演情感伴侶、環境助理與家務輔助角色，開創人機互動的全新日常前沿，而非簡單取代智慧型手機或智慧音箱，而是設計為能自然融入室內空間的友善實體存在。