4 月 19 日,北京亦莊舉辦了全球首個人形機器人半程馬拉松比賽。在這近 21.1 公里的賽道上,數萬名人類選手和人形機器人將一起奮力奔跑。這場比賽,是人類與機械,體育與科技的融合。
盡管賽場上的人形機器人成績不如人類(第一名花了2小時40分42秒跑完),但人形機器人能參加半馬比賽已經非常不容易了。從蹣跚學步到在賽道上奔跑,人類科學家和工程師努力了 60 多年的時間。
人形機器人,走起來不容易
在很久以前,人們就開始制造類似于人形的機械設備了,比如在 500 多年前,達·芬奇就設計了“機械騎士”。在 90 多年前,也出現過巨大的機械“鐵皮人”,但它們算不上真正意義上的機器人,也沒有辦法自己行走。
達·芬奇的“機械騎士”,圖片來源:Wikipedia
和其他機器人一樣,人形機器人需要解決的難題有很多,但人形這個特殊的形態,讓它們在站立和行走上,要面對更多挑戰。
人形機器人和四足機器人不同,四足機器人的重心更容易保持在支撐面內,而人形機器人屬于雙足機器人,支撐面積更小,重心一旦超出支撐面,很容易摔倒。
20 世紀 60 年代末,米奧米爾·武科布拉托維奇(Miomir Vukobratovi?)和達沃·尤里奇(Davor Juri?i?),提出了零力矩點(Zero Moment Piont)概念,詳細解釋這個概念需要列很多公式,這里咱們知道它能幫助我們讓機器人站穩的條件就行了。零力矩點后來成了雙足、四足機器人的步態規劃里的重要的概念,算是人形機器人發展史上一個重要的里程碑。而接下來,我們就回來顧一下,機器人是怎么一步一個腳印“走”起來的。
WL-3 主從式行走機器人
而且在制造全尺寸人形機器人之前,研究者先是使用了“半身”機器人對人形機器人的步態進行研究。
WL-3 主從式行走機器人,圖片來源:Humanoid Robotics Institute, Waseda University
WABOT-1
世界上第一個全尺寸人形智能機器人,是 1972 年,日本早稻田大學建造的 WABOT-1。雖然叫人形機器人,但它看起來更像是個樂高積木塊搭起來的“方塊人”。
WABOT-1 機器人,圖片來源:Humanoid Robotics Institute, Waseda University
雖然看起來有點方,但是它能通過早期的傳感器探測周圍的障礙物,并且能夠顫顫巍巍地邁腿行走,在人形機器人的發展史上,有著特別的地位。
ASIMO
人形機器人領域另一個重要的里程碑,要數本田公司的 ASIMO 了。
ASIMO 機器人,圖片來源:Wikipedia
它其實并不是本田公司研制的第一款人形機器人,早在 1980 年代,本田公司的人形機器人計劃就已經開啟了。本田公司也是從“半人形”機器人(E 系列)開始的,到了 90 年代,才開始開發更接近人形的 P 系列機器人。
只有兩條腿的本田E系列機器人 E-0,圖片來源:Wikipedia
本田 1993 的“大腦袋”P-1 機器人,圖片來源:Wikipedia
2000 年發布的 ASIMO,就是在 P 系列機器人的基礎上改進優化而來的。它的外形像一個穿著宇航服的人類,能夠自己檢測周圍的環境,規劃路徑行走。并且能夠與周圍的人類互動、打招呼。
自從發布之后,ASIMO 機器人開始了它在全世界范圍內的巡演展示。雖然它的運動能力不及現在能轉手絹以及后空翻的 H1,但在當時,它的表現已經引起了轟動。讓人形機器人“出圈”了一把。
蘇菲亞與 ATLAS
進入 21 世紀之后,人形機器人的發展就更迅速了,它們要么在外形、神態語言上更接近人類。或者在運動能力與環境互動方面更接近人類。
比如,2015 年漢森機器人公司的索菲亞機器人誕生,就屬于前者,它模擬人類的外表和說話方式,并且能夠識別對話者的情緒。
索菲亞機器人,圖片來源:Wikipedia
在 2017 年,索菲亞獲得了沙特阿拉伯公民的身份,成為了第一個獲得某個國家公民身份的機器人。雖然這件事曾經引發過爭議,但也算是從另一個角度引起了人們對人形機器人的關注。
幾乎就在索菲亞引起熱議同一時間,波士頓動力公司(Boston Dynamic)也發布了自己的 ALTAS 展示視頻,相比于之前的 ASIMO,ALTAS 的運動能力確實有了飛躍式的提升。能夠“障礙跑”,拿起箱子搬到指定位置,以及后空翻。
“工作”中的 ATLAS,圖片來源:波士頓動力官網
但強大的 ATLAS 也有一個致命問題,成本過高。一臺 ATLAS 的價格動輒上百萬美元。相比之下,崛起的國產人形機器人,正在解決這一問題。
崛起的國產人形機器人
我們國家的全尺寸人形機器人出現得也不算晚,比如 2000 年就誕生了由國防科技大學研制的“先行者”。
國防科技大學研制的“先行者”機器人,圖片來源:Wikipedia
以現在的視角,從外觀上看,先行者確實是挺簡陋的,但經過 20 多年的發展,我們國家的人形機器人已今非昔比了。現在的國產機器人,不光外形上看起來頗有“科技感”,運動能力也有了極大提升。
比如本次機器人半馬奪冠的北京人形機器人創新中心的“天工機器人”,它能以每小時 6 公里的速度奔跑,沖刺速度最大能達到每小時 12 公里,同時還能應對上下臺階以及崎嶇的路面。
天工機器人 拍攝者:丁崝
松延動力的 N2 個頭小一些,只有 1.2 米高,但它同樣有著高超的運動能力,除了跑步,還能原地后空翻。
N2 機器人 拍攝者:丁崝
此外,曾經在 2025 年央視春晚上“轉手絹”的宇樹科技機器人,同樣也是運動高手。宇樹科技的 H1 機器人不僅能轉手絹,也能原地后空翻,還能以每秒 3.3 米(約每小時 11.9 公里)的速度前行。
宇樹科技的另一款人形機器人 G1,行進速度也能達到每秒 2 米(約每小時 7.2 公里)。值得一提的是,宇樹科技的 H1 和 G1 人形機器人,售價分別在 65 萬元人民幣和 9.9 萬元人民幣。相比于動輒上百萬美元的 ALTAS,宇樹科技的機器人會率先走進普通人的生活,這樣高性能,低成本的人形機器人,也吸引來了國際同行的關注。
就在今年 2 月召開的 3DEXPERIENCE WORLD 2025 峰會上,波士頓動力公司的聯合創始人馬克·雷伯特(Marc Raibert)也表示,自己的研究所購買了宇樹科技的人形機器人,進行“深入了解”。
雖然人形機器人現在的跑步姿勢還有些稚拙,但也許不久的將來,它們就會在跑步這件事上反超人類,就像曾經國際象棋機器人、圍棋機器人超越人類一樣。
而每一次機器對超越人類,實際上都是人類智慧的一次突破。
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