赛前探营亦庄半马种子机器人究竟如何备战?

2025-06-13 18:01:45发布    浏览18次    信息编号:211631

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赛前探营亦庄半马种子机器人究竟如何备战?

记者 任晓宁 周悦

上午10点,N2准时开始“晨练”了。

N2是由松延动力公司研发出的一款人形机器人,目前正积极备战2025年北京亦庄举办的半程马拉松人形机器人比赛。自4月初开始,N2便每日在北京海淀气象科技园区的柏油马路和水泥路面上,持续进行超过1小时的跑步训练。

该机器人身高1.2米,重量为30公斤,当它奔跑时,其金属机械腿与地面接触,会发出“咚咚咚”的声响;而在它穿上29码的跑鞋之后,这种声响则会显著降低。

N2穿鞋路跑测试周悦/摄

这设备历经沙场,肩头绑着银色胶布,多处关节显现出磨损的痕迹和褪色的漆面,甚至跌落后留下凹痕,然而这一切均未影响其执行操作员的远程指令,它依然能够完成行走、疾跑以及挥手等动作。

若对其施以重踢或牵拉其颈部绳索,N2非但不会跌倒,反而会踉跄几步后重新站稳,继而继续疾驰;然而,若试图将其举离地面或悬于空中,其金属制成的腿部便会展开防御性的扫踢动作。这些卓越的性能使其成为了亦庄马拉松赛事中的强劲对手。

N2的强劲对手们正全力以赴投入比赛准备,其中包括灵宝机器人公司的SE型号、北京人形机器人创新中心研发的天工人形机器人等。

2025年北京亦庄举办的半程马拉松,以及同期举行的人形机器人半程马拉松,由北京市体育局、北京市经济和信息化局以及北京经济技术开发区管理委员会联合承办。这不仅是全球范围内首次专为机器人设计的马拉松赛事,而且自赛事信息公布以来,便受到了广泛的关注和热议。

原定于4月13日举办的赛事,因天气状况不得不推迟至4月19日。这场半程马拉松的全程长度为21.0975公里,而截至目前,人类在半程马拉松项目上的世界最佳成绩是56分42秒。在本次赛事中,人类选手同样有资格参与,然而他们却扮演着辅助角色;他们将与仿生机器人并肩出发,共同争夺冠军、亚军、季军头衔,以及完赛奖、耐力最佳奖、人气最高奖、步态最优雅奖、形态创新最佳奖等多项单项荣誉。

比赛将于7点30分准时开始,主办方预测,最先冲过终点的选手将在8点30分至8点40分之间完成比赛,而第一台参赛的机器人预计将在10点整至10点20分这段时间内抵达终点。

机器人是怎么备战的

2025年伊始,灵宝机器人公司获知北京将迎来首届人形机器人马拉松赛事,遂作出参赛的决定。该公司备有形态各异的机器人两款:一款身高1.8米,体重70公斤,型号为01;另一款身高1.7米,体重48公斤,型号为SE。

因为重心更低,速度和灵活性更佳,最终SE被选中上场。

在路跑测试中,SE已经成功完成了21公里的距离。该设备的每块电池大约可以维持一小时的运行时间,为了完成全程,需要更换四次电池。每次更换电池大约耗时五分钟。

依照比赛日程,每隔三公里便设有一个补给点,机器人可在此处更换电池并进行必要的维修检测。当然,这一切的前提是它必须能够成功到达补给点。

灵宝的联合创始人同时也是运动智能中心的负责人杨国栋指出,机器人参加马拉松无需经历人类那般漫长的训练过程,因为行走与奔跑已是它们固有的基本运动技能。

相较于强调工厂作业效率的01型号,SE型号的运动性能更为突出。在比赛信息公布之前,SE型号已经在实验室的跑步机上进行了常规测试,每日的跑步时间不少于半小时,有时甚至达到一小时。

在SE跑步过程中,工程师们伴随在侧,既确保机器人不会跌倒,又同步收集其续航能力、耐久性和稳定性等关键数据。电脑屏幕上跳动的红绿曲线图,宛如机器人的心电监护,实时反映其“生命状态”。一旦监测到电机过热、关节松动或运动轨迹异常,团队便会立即暂停实验,对机器人进行检查并优化算法。

经过一段时间的实验室实践,灵宝团队成功将SE的速度稳定在每小时5公里,尽管SE具备更快的奔跑能力。然而,实施“速度限制”的主要目的是为了避免因长时间高速运转而对机器人的使用寿命和整体结构造成显著损害。

灵宝机器人正在备战马拉松受访者/供图

目前,机器人的平均售价超过1.65米,普遍在几十万元左右,众多企业对实机测试过程中产生的损耗给予了高度重视。

四月之初,SE公司启动了户外跑步测试项目。在室外环境中,地面的硬度与摩擦系数均高于室内,且存在如碎石等潜在障碍。机器人若不幸踏空或遭遇绊倒,其后果可能轻微至关节损伤,严重时则可能导致其失去肢体。

灵宝特别为马拉松赛事研发了一套算法模型,该模型不仅能够模拟草地、柏油路以及起伏的上下坡等多样化的路况,而且还整合了数百条障碍物的反馈信息,使得SE能够不断练习如何保持平衡,增强其稳定性。

杨国栋指出,相较于续航能力,灵活性的挑战更为严峻。以跌倒后自行爬起为例,人类仅需几个简单的动作即可完成,然而机器人却需多个关节协同运作,且每个关节都必须达到相当高的扭矩要求。

灵宝SE具备二十余项自由度,这样的自由度使得机器人具备更高的灵活性,能够执行更为复杂的动作。然而,这也随之带来了挑战,因为要确保在执行动作时,二十多个“关节”能够同时保持稳定,这既要求算法进行高度优化,也要求机器人的结构设计必须合理。

松延动力同样在相近的时期着手准备,不过他们采用的是“多机协同”的战术。松延动力算法部门的副总裁崔文昊阐释,公司成立了两组队伍,每组由三台机器人组成——一台作为主力,另外两台作为备用。之所以采取这种较为“豪华”的配置,是因为担心在起跑阶段机器人过于密集导致碰撞。即便临时更换备用机器人可以额外获得10分钟的加时,但相较于“全军覆没”的情况,这种做法显然更为稳妥。

松延动力的两支队伍有着各自不同的追求:一支队伍致力于打造“最佳步态”,目标是让N2的奔跑姿态更加贴近人类,更显出一种优雅;而另一支队伍则专注于速度的提升,他们的目标是在跑步过程中保持7至8公里每小时的速度。

松延动力工程师维修N2机器人周悦/摄

高速运转对硬件产生了巨大的影响,他们在测试过程中发现N2的“脚踝”部分用力过猛,这导致了螺丝的松动以及金属的疲劳现象。为了应对这一状况,他们不得不迅速为N2装备上一双29码的跑鞋,并额外加装了三个定位销,同时用高强度胶带进行了加固,这才暂时缓解了因冲击力过大而引起的结构损伤问题。

最近,松延动力的备战小组几乎通宵达旦地加紧工作,甚至深夜时分仍在对机器人进行调试,同时也在挑选合适的跑鞋。

除了灵宝和松延动力,还有多支机器人团队参赛。

苏州一家曾为马拉松赛事做准备的机器人企业创始人向经济观察报透露,他们研发的人形机器人目前连续跑步的时间、速度和稳定性均有了明显进步,满足了比赛的标准。在探索过程中,他们遇到了不少困难,但也积累了丰富的技术知识。

起初,他们致力于提升速度,期望机器人能跑得更加迅捷,然而不久便意识到速度的提升对机器人的稳定性和平衡性造成了极大影响,于是转变了策略——开始尝试让机器人的行走姿态更接近人类。

功夫在场外

即便不是为了准备这场马拉松赛事,在过去的一年里,众多机器人企业纷纷推出了展示“机器人跑步”的视频内容。这些视频从最初依赖铁架辅助的“老年步态”机器人,发展到如今能够轻松完成奔跑、跳舞、击拳、翻滚等复杂动作,其进化速度之快,令人咋舌。

所述苏州的机器人企业详细记录了一款人形机器人的成长历程,从最初仅能缓慢行走,到后来掌握了奔跑技巧的整个过程。

在2024年2月,机器人的移动速度极为缓慢,每秒钟仅能前进0.3米,并且必须依赖一只机器狗在前面进行引导。

3月,它提速一倍,达到了每秒0.6米,成功解锁快步走;

4月,它首次在草坪、树林等真实户外环境测试;

6月,它已经可以上下楼梯;

在十月,它获得了自我移动的能力,速度可以从每秒0.5米瞬间提升到1.2米,边走边跑的动作得以实现。

当前的人形机器人,其奔跑姿态愈发接近人类,且在奔跑过程中能够灵活适应马路、跑道、草地、山坡等多种地形。它们不仅速度迅捷、步履稳健,而且耐力持久。创始人亲眼目睹了这一人形机器人从成长到成熟的整个过程。

众多企业强调,人形机器人的迅猛发展,有赖于数据的不断累积。它们借助动作捕捉装置,记录下专业运动员的步态,随后运用软件将这些数据映射到机器人的各个关节上,仅仅几秒钟的数据输入,便能让机器人掌握跑步的基本姿态。

然而,若要实现从慢跑顺利过渡至快跑,准确辨别并避开地面上的小石子,以及摔倒后能迅速站起,这便需要收集数百甚至上千个数据样本,并且对算法进行多次迭代优化。

机器人的发展不仅依赖于数据的滋养,还需算法的辅助。灵宝与松延动力正逐步探索强化学习及模仿学习技术,这些技术是具身智能领域更为前沿的手段。

松延动力工程师在仿真环境中训练模型周悦/摄

与传统的精确动力学模型有所区别,新型的技术使得机器人在模拟环境中自行探寻跑步的最优策略,经过模型验证后,再将该策略应用于实体机器人进行实际测试。

训练初期,众多人形机器人频繁跌倒,然而自2024年4月起,这一现象显著减少,这主要归功于算法的优化:人形机器人起初遵循了传统的运动控制路径,随后转而采用强化学习、模仿学习等策略。

崔文昊指出,松延动力将首先在计算机上对模型进行训练,通过模拟数千台机器人在各种参数条件下的跑步状况。这包括关节与地面之间的摩擦系数以及障碍物等因素。随后,他们会将训练好的模型应用于实际设备进行测试,并依据测试数据对模型进行进一步的优化迭代。因此,N2固定进行跑步训练,其目的在于通过增加跑步次数来加速模型的进化过程。简言之,跑步次数越多,模型的进化速度就越快。

此外,人形机器人在“跑马”竞赛中的关键优势之一,在于其硬件与软件的默契协作。若电机与控制软件未能良好适配,那么在机器人进行转弯动作时,指令与关节的实际运动角度之间将出现差异,从而导致机器人容易失去平衡,并最终摔倒。

为了满足各种硬件的装配要求,松延动力的实验室宛如一座“机器人维修车间”,各式各样的螺丝、电机等配件依照型号被整齐地陈列在工作区域中,种类繁多,数量超过百种;而维修所需的工具则悬挂在长达10米的墙上,其中扳手的种类就接近20种。

松延动力实验室的工具墙周悦/摄

以N2机器人的后空翻技巧为例,崔文昊指出,工程师会依据机器人所需动作(包括后空翻、奔跑或是舞蹈)来选择合适的铜质或钢铁材质的套件,以便它们能够承受更大的冲击力。为了使机器人展现出更卓越的表现,每一个硬件的细节都需经过精细的打磨。这个过程就如同F1(一级方程式赛车)的制作一般,需要精确到每一个零件。

谁在关注这场马拉松

金沙江创投的合伙人朱啸虎近期坦言:“我们近几个月来正大规模退出人形机器人领域的投资。虽然机器人能够翻跟头确实令人印象深刻,但它们的商业化道路究竟在何方?又有谁愿意为它们买单?”他一语道破行业现状:跑步和翻跟头虽然相似,但真正将机器人应用于工厂并执行精细操作,却是截然不同的两回事。

多位投资者向经济观察报透露,自今年起,他们持续致力于寻觅高质机器人项目,其中人形机器人马拉松赛事便成为他们观察的焦点。他们不仅关注速度的比拼,还特别关注以下几个关键问题:

首先,我们要关注的是算法与技术层面的能力。这个团队是否运用了强化学习和步态研究技术,实现了拟人化的效果?然而,大多数机器人目前还仅限于执行预设的程序,缺乏自主决策的能力,因此还远未达到成熟的水平。

其次,关注零部件与成本管理。是否能够自主供应关键部件?如果过度依赖进口,那么生产成本将难以降至合理水平。

第三点,关注实际应用场景的实践。这不仅仅局限于科研和表演领域,我们还需要探讨在工业和消费级市场是否能够实现精细化的操作。毕竟,跑步运动只是基础,而实际的操作和动手能力才是实现商业化的核心所在。

考虑到这些因素,投资者们往往会将我国的人形机器人与特斯拉等海外同类产品进行对比,同时持有一份谨慎的心态。

在亦庄的竞赛领域中,大多数参与的企业都坚信,人形机器人这一领域的未来发展前景相当明朗。

杨国栋强调,仅仅参加马拉松并不能充分体现人形机器人的最高技术水平。比如,从快步行走到慢步行走,从快跑变为慢跑的转换,灵活地进行转身,以及在跌倒后能够迅速爬起,这些能力都超越了单纯的跑步。此外,还包括更高级的动作,如跳舞、打拳等,这些动作的完成难度更是远超跑步。

业界人士普遍认为,操控技能的价值远超运动技能,这一特质直接关系到机器人能否成功进入工业界并实现更高的商业效益。这一点,相较于仅仅完成21公里的跑步挑战,显得尤为重要。

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