界面新聞?dòng)浾?| 李彪

界面新聞編輯 | 文姝琪

21公里，用時(shí)2個(gè)小時(shí)40分鐘，全程保持7至8公里勻速奔跑，在北京亦莊首次舉辦的人形機器人半程馬拉松比賽中，北京人形機器人創(chuàng )新中心旗下“天工機器人Ultra"贏(yíng)得冠軍。

此次人形機器人半程馬拉松以亦莊南海子公園為起點(diǎn)，通明湖信息城為終點(diǎn)，總路程21.0975公里，比賽地形環(huán)境包含平地、坡道，坡道最大坡度9度，全程線(xiàn)路共包括6個(gè)左轉道、8個(gè)右轉道，最小轉彎角90度，考驗機器人奔跑時(shí)轉彎的平衡能力，終點(diǎn)前還設置了一段1.5公里的直道，考驗機器人的沖刺速度。賽事委員會(huì )賽前會(huì )為人形機器人賽隊提供線(xiàn)路的GPS坐標數據。

比賽共有20支隊伍?，參賽機器人包括北京人形機器人創(chuàng )新中心旗下的天工Ultra、宇樹(shù)機器人旗下的宇樹(shù)G1、眾擎機器旗下PMOI、中科慧靈、松延動(dòng)力、鈦虎機器人、華中科技大學(xué)、北京科技職業(yè)大學(xué)等高校及民間組織研發(fā)設計的機器人。機器人尺寸各異，尺寸最大的天工Ultra機器人身高180厘米，體重52千克，接近一個(gè)成年人的體型。最小尺寸的“小巨人機器人”身高有75厘米，重量只有10千克。

比賽采用“人機共跑”的形式。出于安全考慮，人類(lèi)馬松拉運動(dòng)員被分在賽道右側，參賽機器人在左側的專(zhuān)用賽道內比賽，中間以護欄隔開(kāi)。按照比賽規則，包括人類(lèi)領(lǐng)跑員在內，每支賽隊最多可安排3名參賽選手同時(shí)進(jìn)入賽道，現場(chǎng)大多數隊伍都是采用了“一名人類(lèi)領(lǐng)跑員+一名控制員+機器人”的配置。

每臺參賽機器人必須為雙足人形，比賽過(guò)程中雙足行走或奔跑，禁用輪式結構。據組委會(huì )介紹，各參賽隊伍采用的奔跑行進(jìn)技術(shù)大致有兩種：其一是通過(guò)控制器推動(dòng)機器人前進(jìn)；另一種則是采用了UWB定位技術(shù)，通過(guò)引導員在機器人行進(jìn)路線(xiàn)前方給予信號，使選手完成自主通行。

7點(diǎn)30分，裁判員鳴槍示意比賽開(kāi)始后，天工Ultra人型機器人率先起跑出發(fā)。比賽采用間隔出發(fā)，參賽機器人依次發(fā)槍起跑，每個(gè)參賽機器人出發(fā)時(shí)間間隔1-2分鐘，保證在參賽機器人間距在1米以上。

在比賽過(guò)程中，賽道內設置多個(gè)補給站，賽隊可在補給站內更換電池、機器人及領(lǐng)跑員。每支參賽隊伍都配有一名隨行裁判，全程跟隨判罰。更換機器人或更換電池需要向隨行裁判示意，獲得同意后進(jìn)行換電池、更換機器人的操作。其中，換電池不停表，時(shí)間計入比賽計時(shí)，更換機器人須罰時(shí)。機器人最終的成績(jì)?yōu)楸荣愑嫊r(shí)與罰時(shí)總和。

40分鐘左右，最先出發(fā)的“天工機器人Ultra”保持每小時(shí)8至9公里速度勻速奔跑，到達5公里補給站第一次更換電池，花1分鐘50秒完成換電。

比賽過(guò)程中，隊伍后的機器人都有遇上摔倒、換電、更換機器人的情況，中途還有后出發(fā)的機器人反超了前位機器人。沿途的街道與山坡上都聚集了大量觀(guān)眾拍照、為機器人高呼加油。

2小時(shí)左右，“天工機器人Ultra"奔跑通過(guò)一段相對狹窄的直道時(shí)失去平衡摔倒。據同步直播介紹，在真實(shí)環(huán)境多種復雜路況奔跑，機器人需要具備精準調整步伐、姿態(tài)，控制好動(dòng)力和制動(dòng)的能力，路面寬度、地面平整度等許多原因都可能導致機器人摔倒。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單現場(chǎng)調試后，天工機器人未更換機器人重新出發(fā)。

10點(diǎn)14分，“天工機器人Ultra”沖線(xiàn)第一個(gè)到達終點(diǎn)，全程換電3次，未更換機器人。據工作人員現場(chǎng)接受采訪(fǎng)解釋?zhuān)荣愔械哪谴嗡さ挂驗殡姵仫@示不準確、電池容量不足導致機器人失去平衡。

賽事的主辦方北京經(jīng)開(kāi)區管委會(huì )副主任梁靚向界面新聞介紹，像馬拉松測試人的耐力極限一樣，21公里的長(cháng)期測試與不間斷奔襲也是對人形機器人多項技術(shù)能力的綜合考驗，包括真實(shí)開(kāi)放環(huán)境中的環(huán)境感知與運動(dòng)控制、續航能力。因此，賽事規則設計的初衷是鼓勵單臺機器人不換電池跑完全程，為此組委會(huì )除了按參賽隊名次高低評定冠軍、亞軍、季軍外，另外還設置了完賽獎、最佳耐力獎、等專(zhuān)項獎，以鼓勵機器人堅持跑完比賽。

機器人的設計需要緊密貼合應用場(chǎng)景，不同場(chǎng)景對機器人性能有不同側重。以馬拉松為例，馬拉松賽程長(cháng)，機器人關(guān)節需具備高功率密度，以提供足夠力量和耐力，保證動(dòng)作穩定輸出，承受長(cháng)時(shí)間持續奔跑帶來(lái)的屈伸、身體重量和沖擊力。此外，關(guān)節持續運動(dòng)產(chǎn)生大量熱，散熱能力對于機器人持續穩定跑完全程至關(guān)重要。

記者了解到，此次參加比賽的多臺機器人最開(kāi)始并不是為奔跑場(chǎng)景設計，許多團隊都提前花時(shí)間為備戰馬拉松做了專(zhuān)項優(yōu)化與調試。

天工機器人團隊發(fā)言人魏加靈接受界面新聞采訪(fǎng)介紹，身高1米8、重52公斤的“天工Ultra”因其大功率的一體化關(guān)節、低慣量腿部結構設計，在奔跑速度上極具爆發(fā)力，先天條件適應奔跑。而為了備戰馬拉松，團隊重點(diǎn)解決機器本體的可靠性和穩定性、關(guān)節發(fā)熱等問(wèn)題。機器人奔跑時(shí)，雙腳交替重踏地面，持續的沖擊和振動(dòng)給機器本體帶來(lái)極大的強度和磨損。“天工Ultra”通過(guò)結構的持續優(yōu)化，找到輕量化與剛強度的平衡點(diǎn)，加上緩沖結構，實(shí)現腿足的剛柔耦合設計，最終達到長(cháng)距離奔跑本體不損壞。此外，團隊通過(guò)結構的輕量化設計、關(guān)節導熱技術(shù)以及風(fēng)冷散熱技術(shù)，使關(guān)節達到熱平衡，讓機器人可以長(cháng)時(shí)間持續奔跑。

上海卓益德機器人創(chuàng )始人李清都在采訪(fǎng)中告訴記者，續航是團隊在進(jìn)行機器人設計時(shí)所做的一項重要突破，機器人續航需要電機功率功率密度和電池能量密度的限制。突破這一難題后，公司的機器人可以做到連續走6個(gè)小時(shí)、奔跑4個(gè)小時(shí)不換電池。

松延動(dòng)力機器人投資方、首程資本管理合伙人朱方文認為，現階段人形機器人供應鏈極不成熟，將現有的工業(yè)機器人、協(xié)作機器人的零部件應用到人形機器人上，會(huì )存在發(fā)熱、能耗高、穩定性差等問(wèn)題，這些問(wèn)題無(wú)法靠單一的零部件改進(jìn)解決，需要機器人本體設計在一體化關(guān)節、結構設計、算法適配上綜合改進(jìn)。相比于奔跑速度或者名次，產(chǎn)業(yè)界更關(guān)注各家機器人的能耗情況、故障率、故障修復時(shí)間、故障點(diǎn)位、賽后機器人的損毀率等指標，借助主機廠(chǎng)這次在馬拉松的同臺競技，促進(jìn)整個(gè)人形機器人行業(yè)的快速迭代。