机械之翼,智跑未来:全球首场机器人马拉松点燃AI新时代
4月19日,全球首场人形机器人半程马拉松赛事在北京亦庄圆满落幕,吸引了来自北京、上海、广东、宁夏等地的20支机器人团队参赛。经过激烈角逐,天工机器人以约2小时40分钟的成绩问鼎冠军。 这场赛事不仅展示了我国在人工智能与机器人技术领域的最新成果,更是一次对人类创新精神的生动诠释。比赛中,各参赛队伍通过自主研发的技术赋予机器人奔跑的能力,这不仅是科技实力的比拼,也是对未来智能社会的一次大胆探索。天工机器人的夺冠无疑为整个行业注入了一剂强心针,同时也让我们看到更多可能性——未来或许某一天,这些机器人不仅能完成复杂的任务,还能参与到更多挑战极限的活动中去。这场比赛不仅仅是一次技术盛宴,更是激发公众对未来科技想象的重要契机。
此次夺冠的天工Ultra身高约为180厘米,重量大约为55公斤,体形与成年男性相当。为什么要把机器人设计得如此接近人类的高度?又为何要让机器人参加马拉松比赛?这场已经结束的人形机器人马拉松赛事,值得我们进行更深入的思考。
我们跟随天工团队的技术人员深入探究这一挑战背后的故事,一同了解机器人在跑马拉松时所面临的诸多技术难题及其解决之道。从实际操作到理论分析,这些技术人员展示了如何让机器人在复杂环境中稳步前行。 通过这次采访,我们可以清晰地看到,机器人要想顺利完成马拉松赛事,不仅需要强大的硬件支持,更离不开算法与软件的高度协同。尤其是在动态环境中的路径规划以及对突发状况的即时反应方面,天工团队付出了巨大努力。他们采用先进的传感器技术和智能学习模型,使机器人能够实时调整步伐和速度,确保比赛过程中的稳定性和安全性。 我认为,这项研究不仅仅是为了推动机器人技术的发展,它还具有重要的社会意义。随着人口老龄化加剧,未来可能更多依赖于类似这样的服务型机器人来完成日常任务甚至参与大型活动。因此,攻克这些技术难关不仅是科技进步的表现,也是对未来生活方式的一种探索。希望天工团队能继续深化相关领域研究,为人类带来更多福祉。
天工 Ultra 在跑步中,摄/丁崝
人形机器人跑半马,对硬件的挑战有多大?
要让一个机器人跑半马,远不是“装两条腿”那么简单。
从起跑到冲刺,机器人在完成每个精准动作的同时,还需面对电量不足、电机过热以及路面不平的现实考验。
首先,这场长达21公里以上的赛事中,人形机器人预计需完成大约25万次精确的关节动作。为了确保机器人能够稳定奔跑,其关节必须足够坚固耐用。
像天工Ultra这样体型高大、体重较重、惯性较大的机器人,在控制方面更具挑战性,特别是在奔跑过程中,每个关节都需要协同精准发力,才能确保整体稳定性。
续航能力同样是一大挑战。人类奔跑时通过喝水来补充能量,而机器人则需要依靠电池完成比赛全程。
郭宜劼提到:“天工机器人的一块电池大约能跑 6 公里,这次比赛总共换了 3 次电池,分别在 5 公里、10 公里和 16 公里。”其中一次摔倒就是因为电量不足。
此外,在长时间使用过程中,可能会由于电池过热或能量管理不善导致机械部件出现异常情况。
让机器人“跑得动”,更要“跑得久”,这背后不仅是技术难题,更是整个系统稳定性和可靠性的考验。天工机器人 CEO 熊友军在接受媒体采访时表示:“这是里程碑意义的工作,非常高兴。这仅仅展示了天工机器人运动能力的很小一部分,后面还将看到更多创新技术和应用的落地。”
人形机器人学跑步,到底有多难?
奔跑过程中,机器人需要同步各部位的运动,精准控制身体的平衡状态。
在面对复杂地形时,机器人的灵活性显得尤为重要。无论是陡峭的山坡、急促的弯道还是坑洼不平的道路,机器人需要迅速调整步伐、步频以及脚步的落点,以适应不断变化的环境。这种动态调整的能力不仅能够帮助机器人保持稳定,还能有效降低因失衡而导致故障的风险。 我认为,随着技术的进步,机器人在这方面的表现将会更加出色。尤其是在人工智能与传感器技术的双重加持下,未来的机器人不仅能更精准地感知周围环境,还能更快地做出反应。这不仅对工业应用具有重要意义,对于探索未知领域或是执行高风险任务而言,也是一大突破。同时,这也提醒我们,在设计和开发机器人时,不仅要关注其功能性和实用性,还需要充分考虑如何让它们更好地融入人类的生活和工作场景。
这背后,是一整套从学习到实践的训练流程。可以说,跑马拉松是一次对人形机器人“真实能力”的考验。每一个动作、每一次判断,都是对“机器人能否真正适应现实世界”的测试。
那么,机器人是怎么学会跑步的呢?简单来说,机器人得先“看会”,再“练会”,最后“真跑起来”。
“我们采用的是‘强化模仿学习’的方法,让机器人在仿真环境中自主训练,学会如何稳定地奔跑”。郭宜劼介绍说。
在虚拟环境中,机器人需要不断重复各种动作,同时面对不同复杂地形的考验,并持续改进自身的运动方式。此外,我们还开发了针对自身状况与外界环境的实时监测功能,让其可以精准识别地形高低、路面状况及自身平衡情况。这一完整的训练体系,正是为了确保机器人在未来的真实环境中能够平稳且持久地运行。
具体来说:
研究人员利用动作捕捉技术详细记录了人类跑步时的姿态,包括步伐频率、手臂摆动方式以及身体倾斜角度等细节。随后,他们将这些数据输入机器人系统,以一种循序渐进的方式指导机器人逐步学习人类的动作模式,仿佛是在教导一个初学者如何协调身体完成跑步这一复杂动作。 这种通过模仿人类行为来训练机器人的方法展现了科技在仿生学领域的巨大潜力。它不仅让我们看到了未来智能机器人可能达到的高度,同时也引发了对技术伦理的思考。例如,在赋予机器人更多“人”的特征时,我们需要明确界定其应用边界,确保技术发展始终服务于社会福祉而非成为潜在的风险源。此外,随着机器人能力的增强,如何平衡人机关系、保护个人隐私等问题也值得深入探讨。总之,这项研究既令人兴奋又充满挑战,值得我们持续关注。
第二步是强化训练。不过不是直接让机器人去外面跑,而是先在虚拟环境里“练”。研究人员会在虚拟平台让机器人跑个上百遍上千遍,把动作“练熟”。
第三阶段为实际场景测试。机器人在真实环境中练习奔跑,一旦跌倒便重新爬起继续学习,通过不断尝试与调整动作,逐步适应外界环境,最终实现平稳运行。
机器人为什么要努力向人类靠拢?
近年来,许多人对机器人设计的趋势感到困惑:为何机器人不仅在外形上追求与人类相似,还热衷于参与像马拉松这样的人类专属活动?甚至在跑步时模仿人类的动作,这背后究竟有何深意? 其实,这种趋势背后隐藏着多重考量。首先,机器人外形接近人类有助于增强与人类的互动自然度。试想一下,在日常生活中,一个看起来更像人的机器人更容易让人感到亲切和信任,尤其是在需要协作或交流的场景下。其次,让机器人参与人类的竞技活动并非单纯为了娱乐,而是一种技术挑战。马拉松等长距离运动考验的是耐力、协调性和能量管理能力,这些恰恰是衡量机器人综合性能的重要指标。通过这样的比赛,工程师可以更直观地发现机器人的不足之处,并针对性地改进技术。 从长远来看,这种探索对于推动人工智能和机器人技术的发展具有重要意义。虽然目前机器人还无法完全达到人类的水平,但每一次尝试都让我们离未来的智能社会更近一步。因此,我们应该以更加开放的心态看待这一现象,而不是仅仅停留在表面的不解之中。毕竟,科技进步从来不是一蹴而就的,它需要无数次尝试与突破。
除了“炫技”,这些还有什么用?
正如之前提到的,机器人如果设计成接近人类的体型,会面临更多挑战,那为何还要选择这种方式呢?
郭宜劼表示,人形机器人在未来的家庭服务等领域有着广阔的应用前景,而要实现这一目标,其尺寸设计需尽量接近成年人类。这样不仅能够更好地使用现有的人类工具,还能更轻松地适应已有的生活环境,从而更高效地完成各种复杂的任务。我认为,这种接近成人尺寸的设计理念体现了技术对人类需求的高度契合。随着科技的进步,人形机器人的功能将越来越多样化,它们不仅能减轻人们的日常负担,还可能成为人类生活中不可或缺的助手。然而,在追求技术进步的同时,我们也需要关注如何平衡人机协作的关系,确保机器人真正服务于人类社会的发展。
有些朋友可能会问,那让机器人好好在家干活不就行了,为什么要跑马拉松呢?其实在人形机器人研究者眼中,马拉松是一种“极限验证”场景,能全方位检验机器人是否具备“长期、稳定地在真实环境中移动”的最基础、最核心的能力。
这正是机器人领域目前聚焦的“具身智能”研究方向:既要具备感知与决策的能力,又能够付诸行动,适应复杂的现实环境。
很多人在观看比赛现场视频时都会产生这样的疑问:天工Ultra机器人跑步时为何要像人类一样大幅度摆臂?难道这只是为了让它看起来更“像人”吗?从技术角度来看,这种设计是否真的有必要? 其实,这种大幅度摆臂的设计并非单纯为了模仿人类的动作,而是经过深思熟虑的技术考量。一方面,摆臂能够帮助机器人保持平衡,在高速运动中减少因重心偏移带来的不稳定风险。另一方面,这种设计还能优化机器人的能量利用效率,使动力分配更加均衡。尽管这与人类的生物机制相似,但背后却是精密算法和工程学的结合。 在我看来,这种看似简单的动作其实体现了科技与自然的巧妙融合。通过模拟人类行为,机器人不仅能在视觉上拉近与观众的距离,还能在功能性上实现更高水准的表现。这也反映了当前人工智能与机器人领域的一大趋势——让机器更贴近人类需求的同时,也向更高的智能水平迈进。未来,或许我们还能看到更多类似的设计,它们将在实际应用中展现出更大的价值。
天工 Ultra 摆臂,摄/丁崝
天工队技术负责人郭宜劼解释道,这种大幅摆臂的动作不仅仅是模仿人类的自然跑姿,更关键的是它对保持奔跑时的身体平衡起到了重要作用。
而且这种摆臂姿势耗电很小,不会对整体续航造成太大负担。模仿人的动作,不只是“像”,更是“实用”。
正如郭宜劼所言,机器人马拉松的核心并非追求速度与竞赛,而是着眼于未来能否切实融入人们的日常生活。这一赛事的意义在于展示技术的进步以及机器人在实际场景中的应用潜力。从长远来看,这种尝试不仅能够推动人工智能与机械工程的发展,还可能为解决老龄化社会带来的劳动力短缺等问题提供新的思路。 在我看来,机器人马拉松的价值更多体现在其创新性和前瞻性上。它提醒我们,科技发展不应仅仅局限于实验室或高端领域,而应始终围绕人类需求展开。同时,这也是一次对社会认知的挑战——如何平衡技术创新与伦理考量,确保科技成果惠及每一个人,是我们需要共同思考的问题。总之,这场“马拉松”不仅是机器人的竞赛,更是对未来生活方式的一场深刻探索。
身高与普通人相当的机器人能够使用真实人类工具,对电力线路和设备实施近距离检测,这是小型机器人难以取代的独特能力。
人形机器人真正的价值并不在于奔跑速度有多快,而在于它能否在复杂环境中稳健前行,顺利完成各种实际任务。这不仅是对技术稳定性的考验,更是衡量其实际应用潜力的重要标准。在我看来,这种能力的高低直接决定了机器人能否真正融入人类生活,成为我们的得力助手。例如,在日常生活中,一个能够自如行走、准确识别环境并执行简单家务的人形机器人,将极大提升人们的生活便利性。而在一些特殊场景下,如灾害救援或医疗辅助领域,这样的能力更是不可或缺。因此,未来人形机器人的发展方向应该更加注重实用性和可靠性,而非一味追求炫目的性能指标。
根据《2025 人形机器人与具身智能产业研究报告》显示,2025 年中国人形机器人市场规模将达 82.39 亿元,占全球一半;具身智能相关市场规模也将突破 52 亿元。
“跑”只是开始。未来,人形机器人不仅要能跑、能走,还要会“用手”,能搬运、能操作、能协作。
郭宜劼透露,未来,天工的具身智能、大小脑等核心技术模块计划实现开源,以促进全行业的共同发展。未来的机器人或许不再局限于实验室的技术验证,而是能够真正融入户外环境,走进千家万户。
策划制作
作者丨王梦如、丁崝、林林
审核丨于乃功 北京工业大学教授
策划丨王梦如
责编丨林林、丁崝
审校丨徐来、林林