機(jī)器人跑半馬，展示哪些能力？

機(jī)器人跑半馬，展示哪些能力？

編者的話：19日在北京亦莊上演的人形機(jī)器人半程馬拉松比賽獲得全球關(guān)注，美國有線電視新聞網(wǎng)稱，20多臺機(jī)器人與上萬名人類選手同跑，展示了中國在人形機(jī)器人技術(shù)方面的進(jìn)步。這是全球首個相關(guān)類型賽事，最終名為“天工Ultra”的機(jī)器人以2小時40分42秒的成績奪冠。從實驗室到完全開放且復(fù)雜多變的街頭，人形機(jī)器人在這場具有歷史性意義的比賽中面臨著巨大考驗，有些機(jī)器人經(jīng)歷數(shù)次跌倒又再度爬起，有的機(jī)器人遺憾退出或無法按時完賽……這場比賽究竟有哪些技術(shù)看點？我們該如何正確看待機(jī)器人的表現(xiàn)？機(jī)器人完成半馬，又意味著什么？《環(huán)球時報》記者對此進(jìn)行了采訪和調(diào)查。

獲得冠軍的“天工Ultra”機(jī)器人。（視覺中國）

參賽的“高個子”和“小短腿”

19日早上7時30分發(fā)令槍響起，馬拉松選手如潮水般涌向賽道，另一側(cè)的機(jī)器人專用賽道，人形機(jī)器人也按次序出發(fā)。當(dāng)時的氣溫僅為10多攝氏度，對容易“發(fā)熱”的機(jī)器人來說，條件較為有利。

身高1.8米、體重52千克的“天工Ultra”機(jī)器人率先出發(fā)，一路保持較穩(wěn)定的步態(tài)，最終以2小時40分42秒的成績獲得冠軍。該機(jī)器人公司發(fā)言人魏嘉星告訴《環(huán)球時報》記者，“天工”平均跑速是每小時7-8公里，中間更換了3次電池。

本次比賽全長21.0975公里，路面存在不同坡度，且需經(jīng)過6個左轉(zhuǎn)彎和8個右轉(zhuǎn)彎。記者在現(xiàn)場看到，工程師們?yōu)榱俗寵C(jī)器人完成比賽，做了許多準(zhǔn)備。例如給機(jī)器人穿上運動鞋，用來減震和抵抗摩擦；奔跑時向機(jī)器人噴水，給電機(jī)降溫?？紤]到續(xù)航問題，主辦方每隔5公里設(shè)置了1個機(jī)器人補給站，允許更換電池甚至更換機(jī)器人。

參賽選手既有“天工”這樣腿長的“大高個”，也有身高不足1米的“小短腿”。有專家表示，機(jī)器人的速度不一定與身高成正相關(guān)，一些“小短腿”的奔跑頻率和步幅都非常大。例如在本次比賽中用時約3.5小時，最終獲得亞軍的“小頑童”——松延動力N2機(jī)器人，因其可愛的外觀以及努力奔跑的樣子，獲得網(wǎng)友稱贊。該公司董事長姜哲源告訴《環(huán)球時報》記者，N2機(jī)器人的平均跑速是每小時8.5公里，換了5塊電池，連續(xù)超越了3名競爭對手。

參賽的海派兄弟隊機(jī)器人選手

《環(huán)球時報》記者在現(xiàn)場觀察到，一些機(jī)器人在比賽時沒有選擇持續(xù)奔跑，而是快走?！拔覀円灿?xùn)練了跑步的姿態(tài)，但由于機(jī)器人個子較高且這次又是長距離比賽，如果全程用跑的姿態(tài)，發(fā)生傾倒的概率就會變高，所以我們最終決定用快走的步態(tài)，既能保證速度又能兼顧穩(wěn)定。”靈寶CASBOT機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人張淼對此這樣解釋說。

考驗機(jī)器人的哪些能力？

《環(huán)球時報》記者在觀賽時發(fā)現(xiàn)，從奔跑的自主程度來看，參賽機(jī)器人主要分為兩種類型：“天工”能自動識別領(lǐng)跑人的速度和跑步路線，跟隨領(lǐng)跑人完成比賽；對于大多數(shù)不具備自主導(dǎo)航能力的機(jī)器人，需要有工程師跟在旁邊，使用類似于手柄的操作工具控制機(jī)器人來奔跑，或者由工程師牽引。

深圳市人工智能與機(jī)器人研究院具身智能中心主任劉少山告訴《環(huán)球時報》記者，目前人形機(jī)器人的發(fā)展仍處于“嬰兒期”，最基本的走路和奔跑都面臨著諸多軟硬件挑戰(zhàn)。例如要讓機(jī)器人在不同路況下保持穩(wěn)定行走，對傳感器、執(zhí)行器和控制算法的要求都非常高。因此技術(shù)人員在參賽機(jī)器人旁邊牽著繩子，“這是一種常見的安全保障措施。一方面是為了防止摔倒帶來的高成本損壞；另一方面，當(dāng)機(jī)器人重心偏移時，拉繩可以幫助它迅速回正姿態(tài)，起到類似攀巖時‘保護(hù)帶’的作用。這也說明，目前的人形機(jī)器人還不具備完全自主、穩(wěn)定完成長距離運動的能力，但它已經(jīng)進(jìn)入‘可控范圍內(nèi)’的階段?！?/p>

“人形機(jī)器人挑戰(zhàn)半程馬拉松不僅是對其工程極限的全面檢驗，更綜合考驗了其步態(tài)穩(wěn)定性與動態(tài)平衡控制能力、能耗管理與續(xù)航水平、地面感知與自適應(yīng)調(diào)整能力，以及長時間運行下的耐久性與結(jié)構(gòu)強度?！眲⑸偕秸f，在長距離奔跑中，機(jī)器人需要持續(xù)保持身體姿態(tài)的穩(wěn)定，應(yīng)對風(fēng)阻、坡度、地面濕滑等復(fù)雜路況，并合理分配電池能量，避免過熱或故障。此外，其發(fā)揮還受到多種外部因素影響，包括氣溫、風(fēng)速、路面材質(zhì)、傳感器噪聲、電池電量、控制算法精度，“任何一個環(huán)節(jié)的波動都可能對整體表現(xiàn)造成影響?！?/p>

機(jī)器人為何頻頻摔跤？

《環(huán)球時報》記者在現(xiàn)場看到，人形機(jī)器人之間的表現(xiàn)參差不齊，雖然部分“選手”步伐穩(wěn)健，但有些機(jī)器人在出發(fā)時就出現(xiàn)失控、偏離跑道的問題，最終也沒能跑完全程。對于大多數(shù)“選手”來說，沖向終點的道路充滿了波折，不斷跌倒又爬起來，成為了“常態(tài)”。機(jī)器人為什么會摔倒，這是正?，F(xiàn)象嗎？

“機(jī)器人在跑步過程中摔倒是當(dāng)前人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展階段中的常見現(xiàn)象，主要反映出系統(tǒng)尚未完全成熟?！眲⑸偕浇榻B說，主要原因包括動態(tài)平衡模型不夠精準(zhǔn)，導(dǎo)致在單腿支撐換步時對重心預(yù)測存在誤差；地面環(huán)境突變（如凹凸不平或坡度變化）未能及時感知并調(diào)整步伐；以及控制系統(tǒng)存在延遲或算法魯棒性不足，造成執(zhí)行響應(yīng)滯后。劉少山說，盡管機(jī)器人摔倒在當(dāng)前階段可以被視為“正常”，但未來需要通過持續(xù)優(yōu)化硬件以及算法系統(tǒng)來迭代優(yōu)化。

賽迪智庫未來產(chǎn)業(yè)研究中心人工智能研究室主任鐘新龍接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，人類選手跑馬拉松“重在參與”，其實對人形機(jī)器人來說也是一樣，“參與此類長距離比賽，本身就標(biāo)志著人形機(jī)器人在基礎(chǔ)運動能力上取得了長足進(jìn)步?！碑?dāng)前領(lǐng)先的人形機(jī)器人已經(jīng)展現(xiàn)出日益增強的雙足行走穩(wěn)定性、一定的動態(tài)平衡調(diào)節(jié)能力以及在結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的潛力?！皺C(jī)器人能完成哪怕是一部分的半程馬拉松賽程，都將證明其在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動控制算法、能源系統(tǒng)管理等方面達(dá)到了一個新的高度，這無疑是值得肯定的性能優(yōu)勢和技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)?！?/p>

鐘新龍進(jìn)一步說，如果以半程馬拉松這樣嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，當(dāng)前人形機(jī)器人存在的短板也凸顯出來。首先，能源效率與續(xù)航能力是最大的瓶頸，難以支撐人形機(jī)器人進(jìn)行如此長時間、長距離的連續(xù)高強度運動，中途可能需要多次充電或更換電池。其次，運動速度和效率普遍偏低。當(dāng)前人形機(jī)器人的行走或奔跑速度遠(yuǎn)不及人類，完成半程馬拉松可能需要極長的時間。再者，動態(tài)穩(wěn)定性與環(huán)境適應(yīng)性仍面臨巨大挑戰(zhàn)。最后，長時間運行對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)強度、關(guān)節(jié)驅(qū)動器耐久性以及感知與決策系統(tǒng)的穩(wěn)定性都提出了極高的要求。

劉少山說，這次人形機(jī)器人半程馬拉松不僅是一場展示，更是推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與系統(tǒng)性優(yōu)化的重要起點。通過長時間、多地形的真實場景運行，賽事有效暴露了當(dāng)前機(jī)器人在動態(tài)平衡、能耗管理、環(huán)境適應(yīng)性等方面的技術(shù)短板，為行業(yè)提供了清晰的優(yōu)化方向。與此同時，賽事本身也為人形機(jī)器人能力的評估體系奠定了基礎(chǔ)，促使算法標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范和仿真系統(tǒng)逐步統(tǒng)一，推動研發(fā)朝著更加工程化和可規(guī)?；姆较虬l(fā)展。

實驗室走向戶外的關(guān)鍵跨越

為什么要組織機(jī)器人馬拉松比賽？劉少山表示，“本次賽事最大的意義在于，它讓公眾更直觀地了解了人形機(jī)器人的真實能力和發(fā)展現(xiàn)狀，也為建立人形機(jī)器人運動能力的基本評估標(biāo)準(zhǔn)邁出了第一步。如果這類賽事能夠持續(xù)舉辦下去，我們將能清晰地看到人形機(jī)器人在穩(wěn)定性、智能性與實用性等維度上的持續(xù)進(jìn)步?！辩娦慢堃舱J(rèn)為，此舉可以看作是推動人形機(jī)器人技術(shù)加速成熟和產(chǎn)業(yè)化落地的重要舉措。它不僅為國內(nèi)眾多研發(fā)團(tuán)隊提供了一個同場競技、交流互鑒的平臺，有助于在“比學(xué)趕超”中激發(fā)創(chuàng)新活力、發(fā)現(xiàn)技術(shù)瓶頸、明確攻關(guān)方向，而且能夠通過賽事過程中的數(shù)據(jù)積累和經(jīng)驗總結(jié)，為后續(xù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、關(guān)鍵技術(shù)的突破乃至應(yīng)用場景的拓展提供寶貴的實踐依據(jù)。例如，賽事中暴露出的能源效率問題或復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性短板，將直接引導(dǎo)科研投入和技術(shù)攻關(guān)方向。

“人形機(jī)器人完成半程馬拉松，標(biāo)志著其在長期穩(wěn)定控制、高續(xù)航與高可靠性運動系統(tǒng)、復(fù)雜環(huán)境下的自適應(yīng)執(zhí)行等方面已接近實用化前沿水平。這不僅是一次技術(shù)突破，更是機(jī)器人從‘實驗室走向戶外’的關(guān)鍵跨越，驗證了其在現(xiàn)實復(fù)雜環(huán)境中長時間穩(wěn)定運行的能力?！眲⑸偕浇忉屨f，具備這些能力的機(jī)器人在實際應(yīng)用中可用于工廠或園區(qū)內(nèi)的長距離巡檢、在災(zāi)后等極端環(huán)境中執(zhí)行搜救與搬運任務(wù)，或作為融合多模態(tài)感知的服務(wù)型機(jī)器人，承擔(dān)全天候陪伴、導(dǎo)覽與安全監(jiān)控等角色。

鐘新龍對《環(huán)球時報》記者分析稱，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具備長距離行走、穩(wěn)定作業(yè)能力的機(jī)器人可以深入到大型工廠、倉儲物流中心等廣闊空間，執(zhí)行物料搬運、設(shè)備巡檢、裝配協(xié)作等任務(wù)；在公共服務(wù)與特種作業(yè)領(lǐng)域，這種機(jī)器人的高機(jī)動性、長續(xù)航和環(huán)境適應(yīng)性，使其非常適合應(yīng)用于搶險救災(zāi)（深入危險區(qū)域搜救）、安防巡邏（大范圍、全天候監(jiān)控）、電力或基礎(chǔ)設(shè)施巡檢（替代人工作業(yè)于偏遠(yuǎn)或危險地段）等場景；在日常生活服務(wù)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的成熟和成本的下降，具備這些能力的機(jī)器人在醫(yī)療康復(fù)（輔助行動不便者行走、陪伴）、家庭服務(wù)（取物、簡單家務(wù)）等方面也將展現(xiàn)巨大潛力，真正融入人類社會，提升生活品質(zhì)。

鐘新龍說：“人形機(jī)器人是人工智能與實體世界交互的終極形態(tài)之一，代表重要的戰(zhàn)略機(jī)遇和未來產(chǎn)業(yè)方向。未來我們將見證其從實驗室和特定場景演示，逐步走向規(guī)?；瘧?yīng)用的階段，它有望深刻改變生產(chǎn)方式和生活模式，成為推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力?！?/p>

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計劃扶持作品

作者：環(huán)球時報

出品：中國科協(xié)科普部

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