它是央视春晚“顶流”,扭秧歌、转手绢流畅自然,却在起跑线前莫名倒地,迅速“躺平”;

它形似“高达”,长相拉风,背部配备四个风扇,被人拉着缰绳控制方向,却在旋转90°后撞上栏杆,直接散架;

它面容姣好,赛前获无数关注,机械化开“走”不久后却突然瘫痪坐地,摔断了腿,遗憾退赛……

这样的场面,不是某部好莱坞大片或国产科幻电影的情节,而是确确切切、于近日发生在北京举办的全球首个人形机器人半程马拉松比赛现场。

如此大型“翻车”现场,让不少科技爱好者有些失望:原以为国产人形机器人技术十分成熟,原来只是“小学鸡”水平。

不少人不禁疑惑:为何大费周章举办半马大赛看机器人“笑话”?有什么意义吗?为何视频中“后空翻”了得,快化身“少林高僧”的机器人,却连简单的跑步都做不好?

这背后的门道,其实深着呢。

图说:人形机器人表演武术。

史上最特别的赛事

4月19日,全球首个人形机器人半程马拉松在北京鸣枪开跑,赛道长21.0975公里,吸引了来自北京、上海、广东、宁夏等地的20家来自不同公司和高校的机器人团队参赛。

这次大赛的“特别”之处,从机器人选手、赛制赛规等可见一斑。

选手方面,样式、身高、体重、功能各异。例如最高的是天工Ultra和逐日行者,身高180cm;最重的是轩辕机器人,体重57kg;最矮且最轻的是“0306小巨人”,只有75cm,重10kg。

图说:机器人选手大合照。图源:广州日报

赛制赛规方面,机器人可被遥控也可跟跑。遥控模式指的是参赛队伍控制机器人跑马,考察的主要是硬件层面的能力,比如关节、电机、能耗、散热等;另一种是跟跑模式,需要机器人能够准确跟随、快速响应前方目标。

这场比赛还有个微妙的细节,赛规没有要求队伍必须用自己研发的机器人,买别人家的做一些调试后参赛也没有问题。这也导致了一个“大乌龙”:别家企业用“调试”后的春晚“顶流”机器人Unitree G1参赛,但表现“拉胯”引起外界质疑,Unitree G1的母公司没参赛但担心公司形象受损,紧急发声明澄清:“不同团队操作、不同算法调校之下,机器人表现差异巨大。”

图说:开场即摔倒的机器人Unitree G1随后坚强地站了起来。

看门道:难度系数★★★★★

参赛团队普遍认为,赛事通过动态路况与复杂环境,能全方位检验人形机器人在运动控制、环境感知、能源管理等核心技术能力。

北京人形机器人创新中心CEO熊友军表示:“人形机器人半马比赛不只是简单的体育竞技,更是对技术突破、产业发展的‘极限测试’。”

这个“极限测试”难在何处?无论是备战、赛道状况,还是运动平衡能力、应对磨损、补能续航等等,都是一座座横亘在机器人选手前方的大山。

备战难

完成半程马拉松,人类比拼的是体能和耐力,人形机器人角逐的则是技术的先进性与稳定性。为了让机器人适应长距离奔跑,研发队伍可谓绞尽脑汁,频频“爆改”自家产品。

例如,续航方面,有的机器人采用特殊设计,不关机就能更换电池;应对磨损方面,有些机器人会加强脚踝的结构强度,甚至采用穿鞋的设计。

此外,还有机器人需接受严苛的赛前训练,每天训练7个小时。

图说:赛前,机器人N2在公司门口进行训练,机器人N2是“小顽童”和“旋风小子”用的机器人型号。图源:36氪Pro

跑步难

人形机器人和四足机器人不同,四足机器人的重心更容易保持在支撑面内,而人形机器人属于双足机器人,支撑面积更小,重心一旦超出支撑面,很容易摔倒。

技术上来说,人形机器人要像人一样跑起来,非常考验平衡、姿态和动力调整的响应能力。例如跑步时每秒需要完成几次重心转移,这就要求机器人在极短时间内完成动力输出的计算,然后对重心进行再平衡并循环往复,才能在动态运动中不摔跤。

事实上,为了减少对算法的依赖,不少参赛队伍选用身型矮小的人形机器人“出战”,降低重心偏移导致的动作不协调问题。

图说:“0306小巨人”只有75cm高。

赛道难

本次比赛是人类与机器人共用赛道,但赛区不同,这种模式对机器人在环境适应、地面应对以及通信等方面都带来了前所未有的挑战。

比赛的地形对机器人来说也并不简单,既包括平坦柏油路、坑洼裂缝路,又有长缓坡、短陡坡路段,以及石板路、草地、石子路等区域,最大坡度≤9°。

每一处起伏,都是对人形机器人的自适应算法、长时间运行稳定性和动力系统的考验。例如,转弯时需要控制左右脚的动力输出,上下坡时要调整重心,若运动算法跟不上,一有不慎就可能当场退赛。

图说:比赛路线。

应对磨损难

一般来说,人形机器人的膝关节装了电机、减速器、传感器、控制器等零部件。长时间运动,机器人很容易出现关节轴承故障、腿部关节、脚踝、脚底磨损等问题。此次比赛,也有不少机器人因磨损严重,需要更换备用机器人。

此外,持续的高负荷驱动,让关节处的伺服电机温度高达80℃以上,如果不进行降热处理,电机可能因为过热而罢工或反馈速度降低,导致动力不平衡而摔倒。

据imsystems给出的研究报告,如果机器人一次性跑四万多步,那么就相当于关节轴承经历了10^7 级循环载荷(千万级),已经远超多数实验室的百万级疲劳测试标准。

图说:参赛人员对人形机器人关键部位喷冷却液,帮助机械结构降温。

补能续航难

赛事当天一大早,赛道相同赛区不同的人类选手已在热身,机器人选手们却都一动不动,可谓沉着得可怕。当然,这不是人形机器人在“闷大招”,而是为了减少耗能。

有现场工作人员透露,部分人形机器人仅站立10分钟的耗电量就高达20%,为了减少耗能,必须使用移位机来保管和移动。

从赛事实况来看,参赛的人形机器人在续航上面临着不少困难,大多数机器人都在比赛过程中进行过两次或以上的补能,即单次续航不到10公里。

对团队综合实力要求高

以机器人Unitree G1来说,作为已批量化生产和销售的平台型产品,即使有着不错的硬件基础,但在第三方参赛团队的手里却“表现欠佳”,原因就在于算法优化和适配度不足。

换句话来说,此次半马比赛更多的考验参赛队伍的软件算法、团队的综合科技实力,而非某个特定领域的能力。

啃硬骨头,谋远发展

今年初,“具身智能”首次被写入《政府工作报告》。具身智能产业链足够长,市场体量足够大,而人形机器人是其中技术集成度最高的,因此成为了市场的“香饽饽”。

不过,在行业被热捧的背后,人形机器人还面临诸多挑战。

从技术角度来看,目前的人形机器人既能干绣花、按摩这样的精细活,还能蹦跳跑、搬重物,甚至完成后空翻、回旋踢等复杂动作,但长距离动态平衡、应对户外复杂自然条件的扰动等技术仍属于硬骨头。

有参赛团队相关工作人员坦言,这次比赛不只是为了“跑”,本质上是在测试人形机器人的“基础身体能力”。通过残酷的实战方式,全面且充分地暴露目前人形机器人的不足,推动整个行业快速迭代。此外,一段20多公里封闭路段的实战经历,也为企业提供了珍贵的数据。

业内人士认为,如果通过这次“跑马”比赛,人形机器人的稳定性等问题得到解决,对以后人形机器人投身灾害救援、长距离巡检,特种危险作业、智能制造等社会和生产场景,甚至走进家庭参与养老陪护等都有着极大的推动作用。

盘点那些“翻车”名场面

回顾赛事表现,拿奖、完赛不是所有参赛队伍的目标,“整活儿”才是重点。

除了跑在最前面的天工Ultra、“小顽童”“旋风小子”三位选手,之后的大部分机器人则松弛感满满。例如“行者二号”在悠闲散步,“0306小巨人”举手敬礼打招呼,“加速进化BoosterT1”原地炫舞,来自广州的机器人“小海”摇晃着上身,轻快向前迈步……

图说:“0306小巨人”是赛事的萌萌哒担当。

图说:“加速进化BoosterT1”在炫舞。

据参赛的广州企业相关人员介绍,人形机器人“小海”身高仅82CM,体重17KG,尽管未能在3小时30分钟的关门时间内完赛,但依然奋力跑了15公里,全程实现“无掉电、无发热、无中途跌倒、无系统宕机、零人工干预”。

图说:机器人“小海”。

尽管赛事节奏不算紧凑,机器人选手们却“紧张”到“错乱百出”。机器人Unitree G1起跑线前突然“躺平”、“神农机器人”在起跑不久后失控“撞墙”散架、机器人“幻幻”没跑多久就摔断腿、“旋风小子”在最后冲刺阶段摔跤把“头”都摔没了,甚至有的选手没能成功出发,被工作人员直接拎走……

图说:参赛机器人摔跤合集。

最终,经过一番紧张又笑点频现的比拼,20名选手中有6名机器人选手成功完赛。

图说:大赛组委会给完赛机器人选手颁发“机器人”。图源:央视新闻

合比赛计时与罚时总和,天工Ultra以2小时40分42秒夺冠,第二至第四名分别是“小顽童”“行者二号”和“旋风小子”。

图说:天工Ultra率先冲线。

图说:“小顽童”第二名冲线。

图说:“行者二号”是本次大赛的第三名。

参赛即胜利,完赛即英雄

正如赛事口号所言:“参赛即胜利,完赛即英雄”。科技的持续创新离不开包容的土壤与创新者大胆的尝试。

今天,人形机器人颤颤巍巍迈出的每一小步,也许很快就能变成中国具身智能产业向前迈进的一大步。

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参考资料:新华社、央视新闻、人民日报、北京日报、广州日报、科普中国、每日经济新闻、中国青年报等

广州日报媒重点实验室出品

统筹/徐梅花、陈婷婷

文、GIF制作/叶碧君

广州日报新花城编辑:叶碧君