今天上午，首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松在北京亦莊開(kāi)跑。機(jī)器人跑步與人相比有何不同？為什么機(jī)器人奔跑如此困難，而人類(lèi)卻能輕松完成？

我們是如何奔跑的？其實(shí)奔跑并非天生具備的能力。北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院的李翰君老師解釋說(shuō)，在慢跑時(shí)，我們主要依靠踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，小腿后群和踝關(guān)節(jié)略微發(fā)力，使身體重心前移，從而自然地開(kāi)始跑步。這一過(guò)程中，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的作用較小，主要是為了緩沖。

相比之下，機(jī)器人在跑步時(shí)平衡控制較為困難，每一步都需保持穩(wěn)定，因此它們通常以平腳落地，主要靠類(lèi)似人的髖關(guān)節(jié)來(lái)驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人的膝蓋一直保持彎曲狀態(tài)，以起到緩震作用。機(jī)器人跑步需要依靠髖關(guān)節(jié)帶動(dòng)無(wú)感知能力的腿和腳，每次落地時(shí)，膝蓋和腳都要承受全身壓力，這使得關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇尤為重要。此外，機(jī)器人還需具備快速反應(yīng)能力，否則難以維持平衡。

機(jī)器人沒(méi)有本能和經(jīng)驗(yàn)，只能依靠程序和計(jì)算。為避免摔倒，機(jī)器人必須實(shí)時(shí)計(jì)算未來(lái)幾百毫秒內(nèi)的重心、速度和姿態(tài)變化，并在極短時(shí)間內(nèi)控制多個(gè)關(guān)節(jié)協(xié)同動(dòng)作。由于缺乏肌肉和彈性肌腱，工程師們通過(guò)柔順控制、抗阻調(diào)節(jié)和力矩規(guī)劃等方法，讓金屬關(guān)節(jié)學(xué)會(huì)“軟著陸”。這些都需要強(qiáng)大的實(shí)時(shí)算力支持。

為了讓機(jī)器人學(xué)會(huì)跑步，研究人員采用了模仿學(xué)習(xí)的方法，先用動(dòng)捕設(shè)備記錄人類(lèi)的動(dòng)作，然后讓機(jī)器人在虛擬環(huán)境中進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)，經(jīng)過(guò)成百上千次嘗試后，最終在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)自主奔跑。這個(gè)過(guò)程不斷優(yōu)化反復(fù)，直到機(jī)器人掌握跑步技巧。

此次馬拉松比賽中，機(jī)器人從短跑到21公里長(zhǎng)跑的進(jìn)步速度令人矚目。短短三個(gè)月內(nèi)，機(jī)器人解決了散熱、零部件穩(wěn)定性、整機(jī)可靠性、算法優(yōu)化和電池續(xù)航等一系列技術(shù)難題。這次比賽不僅是技術(shù)上的突破，也是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。

讓機(jī)器人參加馬拉松比賽具有重要意義。國(guó)家發(fā)展改革委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院經(jīng)濟(jì)所副所長(zhǎng)吳薩表示，這樣的比賽不僅是一個(gè)測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，還能全面檢驗(yàn)和提升機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制和環(huán)境感知等方面的核心技術(shù)能力。同時(shí)，這也展示了我國(guó)人形機(jī)器人的技術(shù)實(shí)力，提升了國(guó)產(chǎn)機(jī)器人制造企業(yè)的品牌知名度，并推動(dòng)了相關(guān)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)改進(jìn)。