人形机器人半马开跑：不拼速度拼自己跑

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就在近日，一场极富特色的半程马拉松赛事，于北京亦庄拉开了开跑的序幕。这可不是寻常的人类马拉松赛事，而是全球首个专门面向人形机器人所举办的长距离极限赛程。人类选手与机器人选手，在相同的赛道之上，同时起跑，然而他们有着各自专属的跑道。这场与众不同的“人机共跑”比赛，比拼的并非是谁能够跑得更快，而是谁能够如同人类一般“自主奔跑”，整个赛程当中没有来自后方的遥控操作，完全依靠机器人自身的“大脑”以及“身体”去完成比赛。

机器人跑马拉松 到底有多难

咱人类跑半程马拉松，得克服肌肉酸痛，得应对呼吸急促，还得处理复杂路况。对于没血肉之躯的机器人而言，考验更是成倍增加。它们没感觉，却就要如同人那般感知世界，自主去行动。要是一台机器人没有“具身智能”，那它仅仅是个自动化机械；而拥有了这种智能，它才能够成为能自主理解世界、展开行动的智能体。北京亦庄的这场比赛，就是中国具身智能领域的一项实战考场。

对于机器人而言，所面临的首要关卡，在于其“大脑”需具备足够的聪慧程度。此“大脑”承担着感知周遭环境以及做出决策的职责。今年的赛道相较于去年而言，难度有所提升，其不但保留了经典路段，而且新增了连续下坡路段，甚至还模拟了雨天湿滑的路面状况。机器人身上安装有摄像头、激光雷达以及惯性测量单元等多种传感器，这些传感器如同人的眼睛和耳朵一般，能够实时看清路面的平整度以及障碍物的分布情况，并且感知自身的姿态。

自主导航 考验机器人的“认路”能力

该项比赛划分成了自主导航组以及遥控组，自主导航组内的机器人，务必要在整个进程当中自己去筹划路线、应付预料之外的状况。人类在跑步时侯为了给后面之人留出超车的空间会主动靠右，与之类似的是，机器人同样需要能够自行规划出最为优化的路线。碰到行人或者障碍物时，得及时进行调整步伐绕开；抵达急弯之处，要自动降低速度、紧挨着内道驶过弯道；身体出现歪斜时，要能够迅速予以修正，避免摔倒。

特地为了对这种能力加以考验，赛前特意专门作出了夜间封闭测试的安排。为哪些选择在晚上呢？是由于夜间光照具备稳定性，不存在白天那种强光直接照射、阴影繁杂错乱以及路面产生反光所形成的干扰情况。如此一来，便能让机器人完全依托自身的传感器以及算法去感知道路状况，以此检验它处于复杂环境时的适应能力。而正式比赛回到了白天状态，恰恰这便是对它所实施的终极一类挑战。唯有昼夜都能够跑起来，才算是真正拥有实用价值。

运动协调 机器人的“小脑”要够灵光

仅具备聪慧的“大脑”是不足够的，操控机器人的“小脑”掌控着全身运动协调以及平衡控制，像半马奔跑这般属于高动态的全身运动项目，对于控制精度有着非常高的要求，只要稍不留意便会摔倒，机器人所拥有的奔跑能力并非与生俱来，而是要依赖“模仿+训练”予以习得，而研发的团队首先对人类跑步姿态、步频之类的数据进行捕捉，接着将其输入到虚拟系统之中以供机器人展开学习，随后反复进行训练并对动作加以优化，最终才转移至真实的机器人之上。

当机器人处于奔跑状态时，其“小脑”需以毫秒级的速度，对全身几十个关节的运动予以协调。在平地进行奔跑时，要维持稳定的步频；当转弯之际，要对身体倾斜角度作出调整，还要缩小步幅；在上下坡的时候，要实时对重心加以调整，上坡时需加大力气，下坡时要进行减速缓冲。倘若任何一个关节的动作慢了半拍均有可能致使失衡。这对于硬件而言是极限压力测试：关节以及电机要在两三个小时内精准地完成几十万次高负荷动作，任何磨损或者过热都可能使其在中途“罢工”。

续航与散热 机器人也得有“好身体”

在前一届举办的比赛里，荣获冠军的机器型号，每行进5公里，便需要更换一回电池，整个赛程期间总共更换了4次。然而在今年参与竞赛的新一代机器型号，配备了自主研发的双电池快速更换系统，能够在不停止运行的状态下，站着进行快速的电池更换操作，达成了能源毫无缝隙的切换，使得续航能力得到了大幅度的提高。另外还有一些机器人运用分布式储能设计方法，即把电池单元安置在关节位置的附近区域，以此优化重心结构。不过这样做也会对动态响应速度产生影响，目前该设计仍处于试验阶段。

长时间高负荷奔跑的机器人，电机里会产生超多热量，芯片亦是如此，这恰似人跑步时体温会升高的情况。要是散热不够及时，电机就有可能出现退磁现象，芯片的性能同样会有所下降。今年参赛的那些机器人，多数用的是液冷散热系统，它能够让电机的温度降低超过30%；这比传统的风冷效果要好很多，它可以支持机器人连续数小时进行高强度运行，成功有效地解决了散热方面的难题。

结构与关节 撑起整个比赛的“身体素质”

机器人的机身设计，要兼顾轻便以及结实一方面，太重的话耗电速度就快，另一方面太脆的话又容易被撞坏。今年参赛的机器人呢，很多都采用高性能复合材料机身，这样的话既保证了强度并且还实现了轻量化。它们的足部采用刚柔耦合设计，来模仿人类肌肉还有肌腱的缓冲功能，能够有效吸收落地时候的冲击力，如此既可保护内部精密零件，又可提升奔跑的稳定性。

本届赛事规则全方位鼓励完全自主运行，这表明机器人不可以借助后方遥控，而是要切实凭借自身的“大脑”以及“四肢”去达成比赛。这个赛事的真实意义，是使人形机器人走出实验室，于复杂的现实环境中进行全天候工作。那么，您认为当下人形机器人最大的技术短板处于何处呢？欢迎在评论区留言来分享您的看法，也别忘记点赞以及转发本文，让更多人留意咱们中国自身的机器人技术突破。

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