經(jīng)濟觀察報 關(guān)注
2025-04-17 20:09
上午10點,N2準(zhǔn)時開始“晨練”了。
N2是一款由松延動力研發(fā)的人形機器人,正在備戰(zhàn)2025北京亦莊人形機器人半程馬拉松。自4月初以來,它每天都會在北京海淀氣象科技園區(qū)的柏油馬路及水泥路上,各跑1小時以上。
這臺高1.2米、重30公斤的機器人跑起來時,金屬機械腿踩地會發(fā)出“咚咚咚”的聲音,在穿上29碼的跑鞋后,聲音會明顯減弱。
N2穿鞋路跑測試周悅/攝
它看起來身經(jīng)百戰(zhàn),肩部纏著銀色膠帶,多處關(guān)節(jié)有明顯的摩擦劃痕、掉漆,摔倒后有凹陷,但這都不妨礙它執(zhí)行操作員的遙感命令,完成走路、奔跑及揮手等動作。
如果用力踹上一腳,或是拉動它頸部的牽引繩,N2并不會摔倒,只會踉蹌幾步后站穩(wěn),繼續(xù)奔跑;但若試圖將其抬起或懸空,金屬下肢會進行防御性掃踢。這些突出的性能使它成為了亦莊馬拉松的有力競爭者。
N2的強勁競爭對手們也在積極備賽,比如靈寶機器人公司的CASBOT SE、北京人形機器人創(chuàng)新中心的天工人形機器人等等。
2025北京亦莊半程馬拉松暨人形機器人半程馬拉松由北京市體育局、北京市經(jīng)濟和信息化局、北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會共同主辦,是全球首場專門為人形機器人設(shè)置的馬拉松比賽。賽事一經(jīng)發(fā)布,便引發(fā)廣泛關(guān)注。
比賽原計劃4月13日舉行,由于天氣原因延后至4月19日。半程馬拉松全長21.0975公里,目前人類半程馬拉松的世界紀(jì)錄為56分42秒。本次比賽,人類選手也可以參賽但是成為了比賽的配角,他們將與人形機器人在同一條路線同時起跑,競逐冠、亞、季軍,以及完賽獎、最佳耐力獎、最佳人氣獎、最佳步態(tài)獎、最佳形態(tài)創(chuàng)新獎等專項獎。
比賽7點30分鳴槍,主辦方預(yù)計,首位選手撞線時間為8:30—8:40之間,首臺機器人撞線時間為10:00—10:20之間。
機器人是怎么備戰(zhàn)的
2025年1月初,得知北京將舉辦首屆人形機器人馬拉松,靈寶機器人公司決定參賽。該公司擁有兩款不同體型的機器人:CASBOT 01(身高1.8米、體重70公斤)與CASBOT SE(身高1.7米、體重48公斤)。
因為重心更低,速度和靈活性更佳,最終SE被選中上場。
在路跑測試中,SE已能跑完21公里。SE的每塊電池能續(xù)航1小時左右,要到達終點需更換四次電池,每次換電大約需要5分鐘。
根據(jù)賽事安排,每3公里就有一個補給站,機器人可在此補充電池并做維修檢查。當(dāng)然,前提是它能順利抵達補給站。
靈寶CASBOT聯(lián)合創(chuàng)始人兼運動智能中心負責(zé)人楊國棟告訴經(jīng)濟觀察報,機器人跑馬拉松并不需要像人類那樣進行漫長的訓(xùn)練,走路和跑步本就是它們的基礎(chǔ)運動能力。
與側(cè)重工廠作業(yè)能力的CASBOT 01相比,CASBOT SE的運動能力比較強。得知比賽消息前,SE就已在實驗室的跑步機上進行日常測試,每天至少跑半小時到1小時。
SE跑步時,工程師們也會在旁陪跑,一邊防止機器人摔倒,一邊記錄續(xù)航、耐久和穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)。電腦上顯示的紅綠相間的曲線,如同機器人的心電圖,顯示著機器人的“生命體征”,若出現(xiàn)電機過熱、關(guān)節(jié)松動或軌跡不穩(wěn)定,團隊會立刻停機檢查并調(diào)整算法。
在一段時間的實驗室訓(xùn)練后,靈寶CASBOT團隊將SE的速度控制在5公里/小時,SE本可以跑得更快,“限速”的原因是,長時間的高速運行會對機器人的壽命和結(jié)構(gòu)帶來較大損耗。
靈寶機器人正在備戰(zhàn)馬拉松受訪者/供圖
目前,1.65米以上機器人的平均價格在幾十萬元,各家公司都很重視實機測試帶來的損耗。
4月初,SE開始進行戶外路跑測試。相比室內(nèi)環(huán)境,戶外地面硬度、摩擦力更高,還可能有碎石等障礙物。若機器人不慎踩空或被絆倒,輕則關(guān)節(jié)受損,重則“缺胳膊斷腿”。
因此,靈寶CASBOT為馬拉松賽事專門設(shè)計了一套算法模型:不僅模擬草地、柏油路和上下坡等不同路況,還增加了數(shù)百條障礙物的反饋數(shù)據(jù),讓SE反復(fù)演練如何穩(wěn)住重心,提高穩(wěn)定性。
楊國棟認為,比續(xù)航更難的是靈活性的問題。比如,在跌倒后重新爬起,人類只需要幾個簡單動作,但機器人需要多個關(guān)節(jié)配合,每個關(guān)節(jié)都要滿足相當(dāng)高的力矩需求。
靈寶CASBOT SE有20多個自由度,自由度越多,機器人的靈活性越好、能完成更復(fù)雜的運動,這也就帶來了難度,相當(dāng)于完成一個動作時要保證20多個“關(guān)節(jié)”在同一時間段里同樣穩(wěn)定,不僅需要算法足夠優(yōu)化,機器人的結(jié)構(gòu)也要足夠合理。
松延動力也在相似的時間內(nèi)開始備戰(zhàn),但他們的策略是“多機作戰(zhàn)”。松延動力算法副總裁崔文昊解釋,公司組建了兩個隊伍,每隊3臺機器人——1臺主力+2臺備用。之所以如此“奢侈”,是擔(dān)心起跑時機器人扎堆碰撞,雖然臨時更換備用機會加時10分鐘,但也比“全軍覆沒”更穩(wěn)妥。
松延動力的兩支隊伍分別瞄準(zhǔn)了不同目標(biāo):一隊力求“最佳步態(tài)”,讓N2的跑姿更擬人、更優(yōu)雅;另一隊則追求速度,配速能達到7—8公里/小時。
松延動力工程師維修N2機器人周悅/攝
高速度對硬件沖擊極大,他們曾在測試中發(fā)現(xiàn)N2“腳踝”發(fā)力過猛,導(dǎo)致螺絲松動和金屬疲勞,不得不緊急給它穿上一雙29碼的跑鞋,加裝了三個定位銷,纏上高強度膠帶,才暫時解決了沖擊力過大帶來的結(jié)構(gòu)損傷。
近期,松延動力的備戰(zhàn)團隊幾乎連夜趕工,半夜里還在調(diào)試機器人并且選購跑鞋。
除了靈寶和松延動力,還有多支機器人團隊參賽。
一家曾在蘇州備戰(zhàn)馬拉松的機器人公司創(chuàng)始人告訴經(jīng)濟觀察報,其人形機器人現(xiàn)在的連續(xù)跑步時間、速度和穩(wěn)定性都得到顯著提升,達到了賽事要求。他們一路踩了不少“坑”,但也收獲了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗。
一開始,他們更追求速度,希望能讓機器人跑得更快一些,但很快發(fā)現(xiàn)速度快了非常影響機器人的穩(wěn)定性和平衡度,于是他們換了另外一種思路——讓機器人的步態(tài)更像人。
功夫在場外
即便不是為了備戰(zhàn)本次馬拉松,過去一年,多家機器人企業(yè)都陸續(xù)發(fā)布了“機器人跑步”的視頻,從最初需要鐵架支撐的“老年步態(tài)”,到如今能夠自如完成奔跑、跳舞、打拳、翻跟頭等高難度動作,進化速度令人驚嘆。
前述蘇州機器人公司記錄了一款人形機器人從只會慢步到學(xué)會奔跑的全過程:
2024年2月,機器人只能緩慢地走路,每秒行走0.3米,還需要一只機器狗在前方牽引;
3月,它提速一倍,達到了每秒0.6米,成功解鎖快步走;
4月,它首次在草坪、樹林等真實戶外環(huán)境測試;
6月,它已經(jīng)可以上下樓梯;
10月,它擁有了自主運動能力,能從0.5米/秒瞬間加速至1.2米/秒,實現(xiàn)邊走邊跑。
“現(xiàn)在的人形機器人,跑步狀態(tài)越來越像人,并能在奔跑狀態(tài)下適應(yīng)馬路、跑道、草地、山坡等多種環(huán)境,它不僅跑得快、跑得穩(wěn),還能跑得久?!鄙鲜鰟?chuàng)始人一路見證了人形機器人的成長。
多家企業(yè)表示,人形機器人的快速進化,離不開數(shù)據(jù)的積累。它們會用動作捕捉設(shè)備采集專業(yè)跑者的步態(tài),再通過軟件映射至機器人關(guān)節(jié),幾秒的數(shù)據(jù)就能讓機器人學(xué)會最基本的跑步姿勢。
不過,想要真正做到從慢跑過渡到快跑、識別并躲避地面碎石、跌倒后迅速爬起,則需要數(shù)百上千條數(shù)據(jù)樣本及算法迭代。
機器人的進化除了需要數(shù)據(jù)的“喂養(yǎng)”,還需要算法支撐。靈寶和松延動力都在逐步嘗試強化學(xué)習(xí)和模仿學(xué)習(xí)技術(shù),這也是具身智能行業(yè)更先進的方法。
松延動力工程師在仿真環(huán)境中訓(xùn)練模型周悅/攝
與傳統(tǒng)的精確動力學(xué)建模不同,新的方法讓機器人在仿真環(huán)境中自己摸索跑步的最佳策略,模型驗證后再部署到實體機器人上測試。
在訓(xùn)練早期,多款人形機器人經(jīng)常摔倒,但2024年4月之后,它們幾乎不會再摔倒,這主要得益于算法的改進:人形機器人最初采用了經(jīng)典的運動控制路線,后來選擇了強化學(xué)習(xí)、模仿學(xué)習(xí)等方法。
崔文昊介紹,松延動力會先在計算機上進行模型訓(xùn)練,模擬數(shù)千臺機器人在不同參數(shù)下的跑步場景。比如關(guān)節(jié)與地面的摩擦系數(shù)、障礙物等。再將訓(xùn)好的模型部署到實機測試,并且根據(jù)記錄數(shù)據(jù)再次迭代模型。這也是N2固定進行跑步練習(xí)的原因,簡單而言,跑得越多,進化越快。
此外,硬件與軟件的高效配合也是人形機器人“跑馬”的核心競爭點。若電機與控制軟件不匹配,機器人轉(zhuǎn)彎時,指令與關(guān)節(jié)運動角度有偏差,就容易失去平衡而摔倒。
為應(yīng)對不同硬件裝配需求,松延動力的實驗室就像一座“機器人修理廠”,螺絲、電機等零部件按型號分門別類擺在工作間里,多達上百種;維修工具掛滿了一面10米的墻壁,僅扳手有近20種。
松延動力實驗室的工具墻周悅/攝
以N2機器人擅長的后空翻動作為例,崔文昊表示,工程師會根據(jù)機器人的動作需求(如后空翻、跑步或跳舞)更換不同的銅套或鋼套,以承受更大沖擊。為了讓機器人實現(xiàn)更優(yōu)異的表現(xiàn),每個硬件細節(jié)都要反復(fù)打磨?!斑@就像F1(一級方程式賽車)一樣,要精確到每一個零部件”。
誰在關(guān)注這場馬拉松
金沙江創(chuàng)投管理合伙人朱嘯虎在近期直言:“我們最近幾個月正在批量退出人形機器人公司。能翻跟頭固然厲害,可商業(yè)化路徑在哪?誰會買單?”一語點出行業(yè)現(xiàn)狀:跑步、翻跟頭是一回事,真正落地工廠、執(zhí)行細致操作又是另一回事。
多位投資人告訴經(jīng)濟觀察報,今年以來,他們一直在尋找優(yōu)質(zhì)機器人項目,人形機器人馬拉松是一個考察窗口。除了看誰跑得快,他們更在意以下問題:
其一,算法與技術(shù)能力。團隊是否用強化學(xué)習(xí)、步態(tài)研究做出擬人效果?大多數(shù)機器人停留在預(yù)設(shè)程序執(zhí)行,無法自主決策,還談不上成熟。
其二,零部件與成本控制。關(guān)鍵零部件是否自給?若高度依賴進口,生產(chǎn)成本就很難降到合理區(qū)間。
其三,實用場景落地。除了科研或表演,能否在工業(yè)、消費級領(lǐng)域完成精細化操作?畢竟跑步運動只是入門,操作動手能力才是商業(yè)化的關(guān)鍵。
在這些因素的考量下,投資人也常把國內(nèi)的人形機器人與特斯拉Optimus、Figure等國外同類產(chǎn)品進行對比,并保持審慎態(tài)度。
在亦莊的賽道上的多數(shù)參賽公司認為,人形機器人的行業(yè)前景十分清晰。
楊國棟表示,跑馬拉松并不能真正代表人形機器人的頂尖能力,例如從快走到慢走、從快跑到慢跑的切換,靈活轉(zhuǎn)身,跌倒后爬起,甚至進一步衍生到跳舞、打拳等動作,這些都比跑步難度更高。
在一些業(yè)界人士看來,操作能力比運動能力更具含金量,這決定了機器人能否進軍工業(yè)領(lǐng)域并創(chuàng)造更高的商業(yè)價值。這比單純跑完21公里更為重要。