算法、耗电量、动态平衡，人形机器人马拉松拼的是什么？

科Way · 公众号 · 科技媒体 · 2025-04-22 18:07

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双足步行控制方法， 这是人形机器人领域的里程碑式成果，为之后的人形机器人用双足稳定步行提供了基础。

该理论首次系统定义了 “零力矩点”（即机器人脚底与地面接触点处的地面反作用力合力作用点，当该点位于支撑面内且绕其力矩为零时，机器人处于动态平衡状态）， 将复杂的动力学平衡问题转化为几何约束问题，成为机器人双足行走稳定性的核心判据，为后续人形机器人研究提供了理论基石。此后，该理论与 强化学习、仿生学、多模态感知 等技术融合，再加上驱动、新材料、传感器等硬件的加持，人形机器人从实验室走向产业化，涌现出波士顿动力、宇树科技、智元机器人等明星企业。

奔跑对于3岁小孩来说轻而易举，但对人形机器人而言却困难重重。例如，在奔跑时，对关节的力矩和转速有着较高要求；机器人腾空瞬间，如何控制上身姿态，以及落地时腿部怎样轻柔着地，这些都是颇为棘手的问题。回到人形机器人跑马拉松的具体场景，要使人形机器人在跑道上持续地奔跑，需要研发人员在 驱动、算法、硬件、感知与能量控制 等方面进行系统性突破。

据了解，机器人奔跑时的每一次落地，“膝盖”和“脚”都要经受住全身带来的压力缓冲。机器人没有“经验”，只有计算，要实时计算未来几百毫秒内的重心、速度、姿态变化，并在毫米、毫秒的尺度内，控制几十个关节协同动作。

要克服这诸多困难，第一靠训练。据了解，摘得此次桂冠的天工Ultra在参赛前经过三个月的训练，从稳定行走到快速奔跑，进步速度不断加快。在此过程中， 机器人的散热、零部件的稳定性、整机的可靠性、算法的优化、电池的续航 等一系列曾经卡顿的难题都被一一破解。

其次要有一双合适的“跑鞋”作为外挂。亚军松延动力的“小顽童”，身高只有1米2，售价也仅为同体型价格的2/5，成为最具关注度的“性价比黑马”。据悉，为了提升机器人长时间奔跑过程中的稳定性，松延动力团队为其穿上了一双只有29码的童鞋， 不仅减小了跑步时的噪音，还具备减震功能，降低脚踝磨损，提升了机器人连续奔跑的时间和速度。