4月19日10點(diǎn)10分左右，當(dāng)“天工U ltra”在一名領(lǐng)跑員和一名護(hù)跑員的陪同下蹣跚沖線時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)爆發(fā)出尖叫聲、歡呼聲并響起雷鳴般的掌聲。賽道旁邊圍滿了前來觀賽的媒體、附近居民、孩童還有一些機(jī)器人公司的同行。

雖然不少機(jī)器人在比賽中“踉踉蹌蹌”未到終點(diǎn)，但還是有不少“選手”成功完賽，20支參賽隊(duì)伍中最終有6支隊(duì)伍完賽。天工隊(duì)?wèi){借2小時(shí)40分42秒的成績(jī)獲得冠軍，松延動(dòng)力小頑童隊(duì)、行者二號(hào)隊(duì)分別獲得亞軍和季軍，天工隊(duì)、松延動(dòng)力小頑童隊(duì)、行者二號(hào)隊(duì)、松延動(dòng)力旋風(fēng)小子隊(duì)、EAI隊(duì)、半醒機(jī)器人隊(duì)獲得完賽獎(jiǎng)。此外，還評(píng)出最佳人氣獎(jiǎng)、最佳步態(tài)獎(jiǎng)、最佳形態(tài)創(chuàng)新獎(jiǎng)。

“‘天工U ltra’加油”“大高個(gè)人形機(jī)器人跑得真快”“矮個(gè)子機(jī)器人像小朋友”“機(jī)器人摔倒了也很呆萌”……賽事現(xiàn)場(chǎng)，人形機(jī)器人引起大家的關(guān)注。人跑馬拉松是體力和耐力的比拼，人形機(jī)器人跑馬拉松在比拼什么？這些機(jī)器人“跑團(tuán)”是如何“煉成”的？參賽過程中，人形機(jī)器人及其參賽團(tuán)隊(duì)又要面對(duì)哪些挑戰(zhàn)？

4月19日，天工隊(duì)（機(jī)器人：天工）、小頑童隊(duì)（機(jī)器人：N 2機(jī)器人）、行者二號(hào)隊(duì)（機(jī)器人：行者二號(hào)）分別獲得全球首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松的冠軍、亞軍、季軍。　新京報(bào)記者　李木易　攝

25萬次精密關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng) 機(jī)器人接受極限挑戰(zhàn)

人形機(jī)器人半程馬拉松以南海子公園一期南門為起點(diǎn)，通明湖信息城為終點(diǎn)，全長(zhǎng)21.0975公里，途經(jīng)泡桐大道、文博大橋、通明湖公園等北京經(jīng)開區(qū)標(biāo)志性點(diǎn)位。

21.0975公里的跑道對(duì)機(jī)器人來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，對(duì)于采用雙足步態(tài)的人形機(jī)器人而言，多位業(yè)內(nèi)人士介紹，跑21公里意味著要完成約25萬次精密關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

比賽地形涵蓋了平坦柏油路、坑洼裂縫路、長(zhǎng)緩坡、短陡坡路段以及石板路、草地、石子路等多種復(fù)雜路況。全程線路共包括6個(gè)左轉(zhuǎn)道、8個(gè)右轉(zhuǎn)道，轉(zhuǎn)彎角度≥90度，考驗(yàn)機(jī)器人奔跑時(shí)轉(zhuǎn)彎的平衡能力，終點(diǎn)前還設(shè)置了一段1.5公里的直道，考驗(yàn)機(jī)器人的沖刺速度。

本次冠軍“天工”隊(duì)所在的國(guó)家地方共建具身智能機(jī)器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理熊友軍認(rèn)為：“這不只是簡(jiǎn)單的體育競(jìng)技，更是對(duì)技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的‘極限測(cè)試’。”

“此次馬拉松賽，無疑是對(duì)人形機(jī)器人在真實(shí)環(huán)境中綜合性能的一次系統(tǒng)性檢驗(yàn)。”天工團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人說道。為了呈現(xiàn)最佳比賽效果，“天工U ltra”通過結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，找到輕量化與剛強(qiáng)度的平衡點(diǎn)，加上巧妙的緩沖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)腿足的剛?cè)狁詈显O(shè)計(jì)，最終達(dá)到長(zhǎng)距離奔跑本體不損壞的效果。此外，通過結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)、關(guān)節(jié)導(dǎo)熱技術(shù)以及風(fēng)冷散熱技術(shù)使關(guān)節(jié)達(dá)到熱平衡，讓機(jī)器人可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)奔跑。

天工機(jī)器人由北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心研發(fā)。北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心在2023年年底成立，是國(guó)內(nèi)首家省級(jí)人形機(jī)器人創(chuàng)新中心，由機(jī)器人整機(jī)、核心零部件、大模型等企業(yè)共同組建，包括小米機(jī)器人、優(yōu)必選科技、京城機(jī)電、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所等。2024年4月，全國(guó)首個(gè)通用機(jī)器人母平臺(tái)“天工”發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了全球首例全尺寸純電驅(qū)人形機(jī)器人的擬人奔跑。

3月，“天工U ltra”在北京戶外訓(xùn)練。　企業(yè)供圖

盡管做了充足的轉(zhuǎn)背，但當(dāng)“天工U ltra”站上跑道，還是有一次摔跤，北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心CTO唐劍在接受媒體采訪時(shí)表示，這是機(jī)器人電池失效時(shí)出現(xiàn)的故障。他透露，天工的目標(biāo)是希望一臺(tái)機(jī)器人跑完全程，本次比賽天工機(jī)器人一共換了三次電。唐劍說，電池容量的選擇是天工團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次測(cè)試斟酌再三后的最優(yōu)結(jié)果。如果加倍電池容量確實(shí)會(huì)減少換電次數(shù)，但會(huì)增加機(jī)器人重量、影響步態(tài)。

“就像小孩子學(xué)走路的過程中也會(huì)有摔倒的情況，機(jī)器人也是在慢慢成長(zhǎng)。”一位機(jī)器人從業(yè)者坦言。

亞軍小頑童隊(duì)N 2是松延動(dòng)力的機(jī)器人產(chǎn)品，身高120cm，體重30kg，進(jìn)入4月以來，它每天都會(huì)為這場(chǎng)馬拉松進(jìn)行賽前準(zhǔn)備，為的就是穩(wěn)定地跑完全程。比賽期間，新京報(bào)記者所在的機(jī)器人交流群中，不停有群友表達(dá)了看好小頑童隊(duì)，在更換了一次機(jī)器人的情況下最終總用時(shí)3小時(shí)37分50秒拿到了第二名的成績(jī)。

4月，為備戰(zhàn)人形機(jī)器人馬拉松，松延動(dòng)力機(jī)器人公司工作人員在訓(xùn)練機(jī)器人。　企業(yè)供圖

上海卓益得機(jī)器人有限公司（下稱：卓益得）的機(jī)器人戰(zhàn)隊(duì)行者二號(hào)代表EAI戰(zhàn)隊(duì)參賽，是全程唯一沒有換電的機(jī)器人，最終總用時(shí)4小時(shí)25分56秒。十年前，卓益得機(jī)器人用0.8度電不斷行走了134公里，創(chuàng)造了足式機(jī)器人行走最遠(yuǎn)距離吉尼斯世界紀(jì)錄。十年后，在全球首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松比賽的賽場(chǎng)上，他們采用了肌腱（繩）驅(qū)動(dòng)機(jī)制，模擬生物肌腱的運(yùn)動(dòng)特性，使機(jī)器人具備更高的安全性和靈活性。

“我就是想驗(yàn)證一下，這個(gè)機(jī)器人不換電池是不是可以直接跑完，從而解決續(xù)航問題。機(jī)器人重點(diǎn)就是兩個(gè)瓶頸，一個(gè)是電池的能量密度，一個(gè)是電機(jī)的功率密度。這兩個(gè)瓶頸不突破的話，人形機(jī)器人想落地非常難，所以我們現(xiàn)在重點(diǎn)是想通過肌腱驅(qū)動(dòng)和仿生的技術(shù)，突破這個(gè)核心問題。”上海卓益得創(chuàng)始人李清都接受新京報(bào)記者采訪時(shí)如是說。

他表示，參賽并不是為了拿名次，最重要的是為了驗(yàn)證技術(shù)性能，比如過程中能否不換電池從頭跑到尾，因?yàn)槔m(xù)航能力是困擾機(jī)器人領(lǐng)域數(shù)十年的問題，如果這個(gè)問題解決了，本質(zhì)上得到了一個(gè)突破，這個(gè)意義比跑馬拉松拿名次意義更大。

3月，上海卓益得機(jī)器人公司工程師調(diào)試行者二號(hào)機(jī)器人。企業(yè)供圖

那些并未拿到前三的隊(duì)伍也為這場(chǎng)賽事做了精心準(zhǔn)備，比如靈寶機(jī)器人隊(duì)、小巨人隊(duì)、清華通班隊(duì)、鋼寶隊(duì)等等。“參賽就是勝利，我們會(huì)繼續(xù)加油。”某參賽隊(duì)伍負(fù)責(zé)人說道。

比賽主要是對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性和可靠性的測(cè)試

“目前我們小巨人的速度可以達(dá)到0.7m/s，續(xù)航時(shí)間大概在1小時(shí)。小巨人的步幅雖然不大，但是步伐很穩(wěn)健。”小巨人隊(duì)參賽隊(duì)員介紹。在起跑之初，小巨人吸引不少目光。

小巨人隊(duì)由北京科技職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)器人設(shè)計(jì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的師生組成。參賽機(jī)器人為北職大“0306　小巨人”機(jī)器人，身高不足1米。機(jī)器人采用剛?cè)狁詈详P(guān)節(jié)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)擬人化180°大角度運(yùn)動(dòng)范圍，構(gòu)建包含頭部靈動(dòng)轉(zhuǎn)向、雙臂自然垂擺、雙足穩(wěn)健行走的仿生軀體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。同時(shí)，通過多傳感器融合環(huán)境建模技術(shù)，集成語(yǔ)音識(shí)別與聽覺感知模塊實(shí)現(xiàn)10米范圍內(nèi)人機(jī)對(duì)話。

“我們?cè)?月6日確定報(bào)名參賽。自報(bào)名成功后，我們團(tuán)隊(duì)即刻進(jìn)入了高效運(yùn)轉(zhuǎn)的‘戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)’，與時(shí)間展開了一場(chǎng)激烈的賽跑。深知時(shí)間緊迫，我們迅速啟動(dòng)了詳細(xì)的項(xiàng)目規(guī)劃，將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)集成、編程算法開發(fā)等不同專業(yè)領(lǐng)域的任務(wù)，精準(zhǔn)分配給各自擅長(zhǎng)的團(tuán)隊(duì)成員，確保‘專業(yè)的人做專業(yè)的事’，從而極大地提升了整體工作效率。”小巨人隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴新京報(bào)記者。

該負(fù)責(zé)人介紹，在學(xué)校原有機(jī)器人團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)上，為滿足具身智能機(jī)器人設(shè)計(jì)研發(fā)需要，又吸納了新的成員，組建了一個(gè)來自不同專業(yè)、多學(xué)科交叉融合的團(tuán)隊(duì)：機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)教師主導(dǎo)運(yùn)動(dòng)控制算法開發(fā)，機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)教師負(fù)責(zé)輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)教師開發(fā)遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)及集成人工智能技術(shù)模塊，服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教師設(shè)計(jì)兼具功能性與科技感的具身機(jī)器人服裝。

小巨人隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，在人形機(jī)器人馬拉松比賽中，我們面臨的最大困難是如何保證機(jī)器人在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及可靠性。這不僅涉及結(jié)構(gòu)材料在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的疲勞損耗與應(yīng)力集中問題，也對(duì)算法控制的精準(zhǔn)性提出了極高要求——無論是機(jī)械結(jié)構(gòu)的耐久性，還是動(dòng)態(tài)平衡算法的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，都需要在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中保持穩(wěn)定。

針對(duì)奔跑中的具體挑戰(zhàn)，小巨人隊(duì)采取了針對(duì)性解決方案：在關(guān)節(jié)生熱與摩擦方面，通過在機(jī)器人內(nèi)部集成定制化散熱機(jī)構(gòu)（如微型風(fēng)扇、導(dǎo)熱硅膠片等），結(jié)合低摩擦系數(shù)的潤(rùn)滑材料，將關(guān)鍵關(guān)節(jié)溫度控制在安全區(qū)間，減少因過熱導(dǎo)致的機(jī)械失效；配速上，考慮到穩(wěn)定性優(yōu)先，我們將速度優(yōu)化在大約2.2km/h的勻速區(qū)間，通過降低運(yùn)動(dòng)負(fù)載來平衡能耗與步態(tài)穩(wěn)定性。

“續(xù)航方面，采用可拆卸電池組設(shè)計(jì)，當(dāng)電量不足時(shí)可快速更換電池，確保賽程持續(xù)；運(yùn)動(dòng)控制上，引入強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，使機(jī)器人能夠在實(shí)際運(yùn)行中不斷學(xué)習(xí)適應(yīng)場(chǎng)地特征（如坡度、彎道），實(shí)時(shí)調(diào)整關(guān)節(jié)角度與動(dòng)力分配，顯著降低摔跤風(fēng)險(xiǎn)。這些措施雖以犧牲部分速度為代價(jià)，但有效保障了機(jī)器人在復(fù)雜工況下的無故障運(yùn)行，為完成賽事奠定了基礎(chǔ)。”該負(fù)責(zé)人介紹。

北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理熊友軍表示，這一賽事檢驗(yàn)了機(jī)器人的算法，形成了很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，既能適應(yīng)各種沙地，也能適應(yīng)減速帶，坑洼、斜坡路面等城市道路，還體現(xiàn)了很好的穩(wěn)定性，為機(jī)器人下一步走進(jìn)工廠和生活服務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行了非常好的檢驗(yàn)和準(zhǔn)備。此次賽事只是展示了天工機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力的一小部分，團(tuán)隊(duì)正在積極研發(fā)更多創(chuàng)新技術(shù)，未來將會(huì)推出更多應(yīng)用。中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在整個(gè)全球已屬于第一梯隊(duì)。

北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心首席技術(shù)官唐劍認(rèn)為，比賽主要是對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性和可靠性的測(cè)試，最終期待的是機(jī)器人7× 24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)的效果。希望先將人形機(jī)器人應(yīng)用于半結(jié)構(gòu)化的工業(yè)或者泛工業(yè)場(chǎng)景，比如物流、搬運(yùn)、巡檢等。之后是應(yīng)用于商業(yè)場(chǎng)景和生活場(chǎng)景中。

【觀點(diǎn)】

產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展 也是一場(chǎng)馬拉松

對(duì)于機(jī)器人行業(yè)從業(yè)者和投資人而言，此次人形機(jī)器人馬拉松也是一個(gè)很好的窗口，可以更直觀地看到該行業(yè)的真實(shí)發(fā)展現(xiàn)狀。“之前我們只能通過機(jī)器人公司的宣發(fā)視頻來評(píng)估該公司的技術(shù)實(shí)力，此次比賽是我們希望看到的，在這種競(jìng)技比賽的迭代下，也有助于機(jī)器人公司產(chǎn)品的迭代。”一位在線上觀看了全程直播的投資人告訴記者。

仿生關(guān)節(jié)、平衡算法、適應(yīng)賽道，在賽場(chǎng)上，機(jī)器人需要突破在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新的極限，走下賽場(chǎng)，機(jī)器人需要面臨更復(fù)雜的環(huán)境，為了參賽作出的準(zhǔn)備工作同樣可以在真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中解決問題。

新京報(bào)記者注意到，包括海派兄弟隊(duì)在內(nèi)的幾支隊(duì)伍在奔跑的過程中會(huì)有陪跑員給機(jī)器人噴絕緣液體，這是為了解決下肢電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載溫度升高的問題。“平衡、散熱都是在實(shí)際應(yīng)用里面可能對(duì)機(jī)器人硬件提出的挑戰(zhàn)，賽場(chǎng)就是一個(gè)模擬現(xiàn)實(shí)極限情況，來促進(jìn)大家改善硬件設(shè)計(jì)，只有能滿足更多極限情況，才能在真實(shí)世界中使用。”一位觀看完整場(chǎng)比賽的機(jī)器人從業(yè)者分析稱。

在賽場(chǎng)上奔跑的機(jī)器人是為了提升自己的硬實(shí)力，將來和人類一起分工合作促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。賽后除公布了前六位之外，組委會(huì)還頒發(fā)了最佳人氣獎(jiǎng)、最佳形態(tài)創(chuàng)新獎(jiǎng)、最佳步態(tài)獎(jiǎng)來鼓勵(lì)參賽隊(duì)伍。

3月底，在2025年中關(guān)村論壇的年會(huì)上，樂聚通研和北京加速進(jìn)化科技有限公司組成機(jī)器人“天團(tuán)”，在四分鐘左右的時(shí)間里表演了打太極和俯臥撐，克服一道道技術(shù)難關(guān)，推動(dòng)了技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品的迭代，此次的比賽將會(huì)更加推動(dòng)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。

在4月18日國(guó)務(wù)院新聞辦公室舉行的一季度有關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)例行發(fā)布會(huì)上，工業(yè)和信息化部總工程師謝少鋒表示，人形機(jī)器人主流產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“站得住、走得穩(wěn)、跑得快”，正加快從“舞臺(tái)上動(dòng)起來”向“工廠里用起來”轉(zhuǎn)變，既能演雜技、扭秧歌，也能搬重物、擰螺絲，在制造場(chǎng)景加快落地，例如輔助汽車生產(chǎn)線裝備作業(yè)、助力智能分揀搬運(yùn)等。

公開資料顯示，松延動(dòng)力已與常州市天寧經(jīng)開區(qū)達(dá)成項(xiàng)目合作，推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地汽車零部件產(chǎn)業(yè)園；2024年，國(guó)家地方共建具身智能機(jī)器人創(chuàng)新中心啟動(dòng)“天工開源計(jì)劃”，將陸續(xù)把本體、數(shù)據(jù)集、運(yùn)動(dòng)控制等方面的技術(shù)成果面向行業(yè)開源開放。全球高校、科研院所、集成商等可在此基礎(chǔ)上再開發(fā)，加速推動(dòng)人形機(jī)器人真正進(jìn)入人類生活。

中國(guó)社會(huì)科學(xué)院財(cái)經(jīng)戰(zhàn)略研究院研究員魏翔在直播中提到，機(jī)器人馬拉松不僅是一個(gè)營(yíng)銷事件、一個(gè)技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)，還有可能會(huì)變成一個(gè)像F1賽車方程式那樣的科技商業(yè)IP，“機(jī)器人馬拉松擁有很大的商業(yè)潛力，不僅能夠幫助一個(gè)城市塑造新的科技名片，還有可能給企業(yè)帶來實(shí)際的利益。”

新京報(bào)記者 張晗 陳維城 吳婷婷

編輯 李劼 校對(duì) 劉越