蘇州市吳江區(qū)，一個(gè)機(jī)器人正以2m/s的速度跑過太湖蘇州灣畔。
這個(gè)身高一米七四的人形機(jī)器人正在“拉練”，備戰(zhàn)4月份于北京舉行的全球首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松。在過去的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，相較于實(shí)際工業(yè)、家庭等應(yīng)用場(chǎng)景，機(jī)器人的跑步技能并沒有被擺在優(yōu)先級(jí)前列：工業(yè)場(chǎng)景更關(guān)注精準(zhǔn)度與負(fù)載能力，家庭服務(wù)則強(qiáng)調(diào)交互靈活性。這場(chǎng)賽事將機(jī)器人的跑步能力推至聚光燈下。機(jī)械結(jié)構(gòu)的耐久性、能源系統(tǒng)的效率、算法的魯棒性都將在21公里的賽程中，接受最直觀的檢驗(yàn)。
畢竟，當(dāng)人形機(jī)器人站在同一起跑線，誰跑得更快、誰跑得更穩(wěn)，都將一目了然。
機(jī)器人硬件的暴力測(cè)試
2024年12月底，在魔法原子的蘇州總部，記者看到了正在訓(xùn)練走路的人形機(jī)器人小麥。
正在進(jìn)行負(fù)重測(cè)試的小麥，身體前后方綁定了四塊鐵片，吊具下方，小麥已經(jīng)能夠在實(shí)地屈膝行走。不過，在路過一塊稍有不平的地磚時(shí)，小麥的步伐被打亂，重心偏移之下，被后方的工作人員迅速抓起擺正。
和人類學(xué)習(xí)跑步的過程一樣，在跑步之前，機(jī)器人首先要學(xué)會(huì)走路�！爱�(dāng)時(shí)新的小麥原型樣機(jī)剛出來不久，我們正在將算法遷移至機(jī)器人本體當(dāng)中。”魔法原子副總裁兼研發(fā)負(fù)責(zé)人陳春玉告訴第一財(cái)經(jīng)記者，當(dāng)算法在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中準(zhǔn)備好，需要在算法遷移過程當(dāng)中，在新的機(jī)器人本體上進(jìn)行各種測(cè)試，針對(duì)新機(jī)器的硬件特點(diǎn)和算法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。
軟件和硬件的耦合程度，是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定和流暢的關(guān)鍵。陳春玉舉例，如果機(jī)器人的電機(jī)、舵機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制軟件之間的配合出現(xiàn)問題，機(jī)器人就會(huì)變得“四仰八叉”�！皺C(jī)器人想要轉(zhuǎn)一個(gè)彎，如果軟件發(fā)出的指令與電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的角度存在偏差，那機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑不符合預(yù)期，就很容易摔倒�！�
硬件需要配合算法做各種調(diào)試，陳春玉透露，這個(gè)不斷修正的過程需要2-3個(gè)月�！霸隍�(yàn)證了穩(wěn)定性之后，我們才會(huì)嘗試新的算法，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)奔跑等更加復(fù)雜的動(dòng)作�！�
相比走路，跑步對(duì)于機(jī)器人來說，考驗(yàn)的就不是單一的算法或是本體硬件，而是整個(gè)系統(tǒng)的極限。靈寶CASBOT聯(lián)合創(chuàng)始人兼運(yùn)動(dòng)智能研發(fā)中心負(fù)責(zé)人楊國棟告訴第一財(cái)經(jīng)記者，越接近人類體型的人形機(jī)器人，跑起來就越吃力�！坝布Y(jié)構(gòu)越復(fù)雜、機(jī)身越重，運(yùn)動(dòng)負(fù)擔(dān)就越重�！�
而超過21公里的馬拉松，對(duì)于機(jī)器人來說，幾乎是一場(chǎng)關(guān)于硬件的“暴力測(cè)試”。
從機(jī)器人重量和關(guān)節(jié)扭矩的關(guān)系來看，跑步對(duì)于機(jī)器人的膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的扭矩要求極高�！皺C(jī)身越重，對(duì)關(guān)節(jié)扭矩的要求會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。”楊國棟說。記者注意到，當(dāng)前市面中雙足人形機(jī)器人基本分為兩類，一類是以宇樹、智元為代表，身高比成年人更矮，在一米三左右，體重則在35公斤上下。而另一類雙足人形機(jī)器人則在外表上更像成年人，比如靈寶的CASBOT 01和魔法原子的小麥，身高超過一米七，體重也在60公斤左右。
對(duì)于機(jī)器人來說，長(zhǎng)時(shí)間地跑步也意味著電機(jī)要持續(xù)高功率輸出。持續(xù)輸出之下，一旦散熱系統(tǒng)跟不上，電機(jī)就可能因?yàn)檫^熱而損壞。另一方面，在長(zhǎng)期的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之下，本體內(nèi)部零件磨損加劇，使用壽命也面臨重新評(píng)估�！霸跈C(jī)器人本體各部位都會(huì)承受較大的沖擊力和震動(dòng)之下，我們會(huì)考慮重新考慮機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)�！睏顕鴹澩嘎叮`寶正在考慮迭代一款更輕巧的構(gòu)型，來面對(duì)不同的場(chǎng)景。
馬拉松背后的技術(shù)和市場(chǎng)暗戰(zhàn)
一位和比賽主辦方有過溝通的機(jī)器人企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人向第一財(cái)經(jīng)記者透露，本次人形機(jī)器人半程馬拉松賽的規(guī)則尚未最終確定�！澳壳坝懻摰囊�(guī)則可能是限時(shí)賽，也就是要求機(jī)器人在三個(gè)半小時(shí)內(nèi)完賽，看誰跑得距離更長(zhǎng)�！�
根據(jù)主辦方當(dāng)前披露的規(guī)則，機(jī)器人可更換電池，也可通過更換機(jī)器人以接力形式參加全程比賽。而最終的結(jié)果則需要依據(jù)比賽過程中完賽時(shí)間、機(jī)器人更換次數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，比賽過程中更換機(jī)器人每次罰時(shí)10分鐘。
“我們更傾向于用換電池�！标惔河裢嘎叮鶕�(jù)目前的訓(xùn)練狀況，小麥想要完成21公里左右的比賽，需要更換兩次電池�！叭绻瞧綍r(shí)走的話，小麥可以走4個(gè)小時(shí)左右，但是跑步的功率消耗更多，在2m/s的移動(dòng)速度下，我們估計(jì)跑完全程確實(shí)需要超過3個(gè)小時(shí)。”
不選擇更換機(jī)器人，也是為了驗(yàn)證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。楊國棟說，對(duì)于現(xiàn)階段的機(jī)器人來說，“在視頻里跑步已經(jīng)不是什么難事”。
他告訴記者，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制大致可以分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是單一的動(dòng)作序列，比如走路、跑步等，機(jī)器人需要完成的是交替邁步、雙腳騰空等基本動(dòng)作。第二階段則是多動(dòng)作的組合訓(xùn)練，“比如跳舞，就是將單一的手部、腳部動(dòng)作組合，需要身體多個(gè)部位協(xié)同的復(fù)雜任務(wù)需求”。而第三階段則是過渡到全身的長(zhǎng)時(shí)序運(yùn)動(dòng)控制，需要在更具體的場(chǎng)景導(dǎo)向中滿足各種任務(wù)要求�！暗谌A段的機(jī)器人產(chǎn)品才能達(dá)到交付客戶的水平�！睏顕鴹澱f道。
“實(shí)際上，如果這個(gè)比賽在一年以前舉辦，能夠參賽的機(jī)器人還不會(huì)很多�！标惔河窀嬖V第一財(cái)經(jīng)記者，在一年的時(shí)間中，國內(nèi)的技術(shù)轉(zhuǎn)向已經(jīng)基本轉(zhuǎn)至了強(qiáng)化學(xué)習(xí)，“在某種程度上，這降低了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的門檻”。
跟過去傳統(tǒng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法相比，強(qiáng)化學(xué)習(xí)不需要依據(jù)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等進(jìn)行精確建模，而是讓機(jī)器人在環(huán)境中不斷嘗試和學(xué)習(xí)，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的控制策略�！皬�(qiáng)化學(xué)習(xí)可以讓機(jī)器人在模擬環(huán)境中不斷嘗試不同的動(dòng)作，通過獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制來找到最穩(wěn)定的方式，再進(jìn)行Sim to Real（模擬到現(xiàn)實(shí)）的遷移。”陳春玉說道。
“21公里的賽程，對(duì)于機(jī)器人來說已經(jīng)是一個(gè)比較極端的情況了�！笨萍疾繃铱萍紝＜抑艿细嬖V第一財(cái)經(jīng)記者，在機(jī)器人實(shí)際發(fā)展的工業(yè)、家庭場(chǎng)景當(dāng)中，長(zhǎng)時(shí)間的跑步能力并不是最重要的�！澳┒藞�(zhí)行器的操作、更智能的大腦、穩(wěn)定的移動(dòng)能力，優(yōu)先級(jí)都在跑步之前�！钡珜�(duì)于機(jī)器人企業(yè)來說，參加半程馬拉松，也并非完全是“作秀”，“畢竟這是一個(gè)能夠真實(shí)對(duì)比機(jī)器人能力的場(chǎng)合，投資人、B端和C端市場(chǎng)，都需要對(duì)比，都需要看一看，哪家機(jī)器人的可靠性、穩(wěn)定性更好”。
一家深圳機(jī)器人公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴第一財(cái)經(jīng)記者，“由于資金人力、開發(fā)任務(wù)繁重等因素，無法及時(shí)滿足活動(dòng)需求”。
或許對(duì)于人形機(jī)器人來說，是否能夠在這場(chǎng)比賽中獲得冠軍，并不重要。當(dāng)機(jī)器人站在起跑線，用更真實(shí)的姿態(tài)和能力跑進(jìn)更多場(chǎng)景，才是這場(chǎng)比賽的重點(diǎn)。
(本文來自第一財(cái)經(jīng))
