《Advanced Intelligent Systems》：Design-for-Benchmarking in Soft Robotics: Navigating Component-System Dichotomy
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本文系统性地分析了当前软体机器人评估领域存在的“组件-系统二分法”困境，并前瞻性地提出了“面向基准测试的设计”（DfB）理念。文章通过定量调研，揭示了驱动、传感与控制三大核心领域在报告系统能效、长期耐久性等关键指标上的一致性与不足。为推动软体机器人领域走向可复现、可比较的工程科学，作者提出了一个分级评估框架，倡导将可测试性内置于设计过程中，并呼吁社区共建基于共享协议和开源工具的资源，以加速创新并实现可验证的实际影响。
软体机器人领域正处在一个关键的转折点。通过将生物的顺应性与适应性原理转化为工程化的软材料，该领域在过去十年中在设计与制造方面取得了大量创新。这些进步赋予机器人前所未有的能力，使其能够在非结构化环境中实现安全的人机交互与无缝运动。然而，这些成功也带来了一个深刻的“基准测试悖论”：正是软体机器人连续体力学特性以及材料、结构与功能的紧密集成这些使其富有创新的特性，也让它们的评估与复现变得异常困难。这对于软体机器人从一个细分研究领域，迈向具有实际社会与商业影响的成熟技术而言，构成了关键障碍。
组件-系统二分法：评估的核心挑战
这一悖论源于机器人组件与完整系统之间的区别，即“组件-系统二分法”。其核心是软体机器人组件在孤立环境下（ex situ）表征的性能，与其集成到动态、顺应性系统（in situ）后的功能行为之间，存在持续且往往不可预测的性能差距。与由特性明确的组件构建的传统刚性机器人不同，软体机器人的性能是材料、形态与控制相互交织后“涌现”出的属性。目前两种主要的评估路径——组件级表征与系统级任务评估——在很大程度上是割裂的。组件级数据通常无法预测系统级的涌现性能，而将整个机器人视为“黑箱”的系统级评估，又难以剖析单个组件的科学贡献。这种脱节，加上缺乏共享协议，限制了结果的规模化与可复现性，构成了工业应用的重要壁垒。
面向基准测试的设计：一种方法论的演进
为弥合这一鸿沟，本文提出了“面向基准测试的设计”（Design for Benchmarking, DfB）理念。DfB并非将评估视为事后的补充步骤，而是将其可测试性作为一项主要的设计约束，从概念阶段就进行统筹考虑。这代表了一种方法论的演进。在实践中，这意味着从离散组件转向集成功能模块作为分析单元；设计临时但一致的机械接口以测量作动器的力曲线；在复杂任务中嵌入基准标记以解耦机身变形与传感器读数；以及创建记录弹性体属性和批次号的“材料护照”以解释性能差异。
分级框架与系统调研
DfB的理念可通过一个分级评估框架来落实，该框架倡导社区协作，共同开发共享的“基准数据库与协议”，以支持稳健的“数据聚合与分析”，从而将孤立的演示转化为累积性的工程科学。为证实这种共识驱动方法的效用，本文对近期49篇文献（2023-2025年）进行了系统性调研，覆盖驱动、传感与控制三大核心领域。
调研发现，在驱动领域，社区在组件级表征和系统级验证方面均有深厚实践，但关于功率/能量（如比功率、运输成本CoT）和耐久性/寿命等对实际应用至关重要的指标，报告频率较低。在传感领域，尽管所有研究均在受控实验室设置下进行并报告了主要性能指标，但使用标准化任务或对象以及报告统计误差的实践仍有提升空间，这影响了不同传感方案的可比性。在控制领域，研究广泛依赖定制仿真，但采用公共仿真器的比例较低。同时，评估控制器可重复性和可扩展性，以及测试其对物理损伤、外部扰动等非传统评估的稳健性，是目前相对薄弱的环节，也是未来的关键增长领域。
结论与展望：走向共识驱动的工程科学
调研数据的综合分析揭示了各领域挑战的深层互依赖性。控制领域的基准测试困难，部分根源在于物理本体（驱动与传感系统）表征的复杂性。而一个更普遍的趋势是，在所有三个领域，关于长期耐久性和能量效率等现实世界生存能力的关键指标，其报告频率都低于峰值性能指标。这种报告上的不一致，是将新颖设计从实验室转化到实际应用的重要障碍。
解决这些相互交织的挑战，需要的不仅仅是改进事后评估，更需要一场向DfB的文化转变。标准化基准并非要限制催生软体机器人创新的探索精神，而是为了建立一种共同语言，使研究人员能够将其新颖贡献置于更广阔的图景中进行量化比较。通过将可测试性内置于设计过程，社区可以减少重复劳动，加速创新，并为软体机器人技术建立可验证、可复现的坚实基础。共识驱动的基准测试，是释放这一变革性技术全部潜力的基石。
