对话天工:全球第一场机器人马拉松,到底意味着什么?

4 月 19 日,全球首个人形机器人半程马拉松在北京亦庄成功举办。来自北京、上海、广东、宁夏等地的 20 家机器人团队参与了比赛,最终天工机器人以“全程用时约 2 小时 40 分”的成绩夺得冠军。

此次夺冠的天工 Ultra 高约 180cm,重约 55kg,体型上接近成年男子。机器人为啥要做得和人一样高?为什么让机器人跑马拉松?这场已经谢幕的人形机器人马拉松比赛,值得我们更多的思考。

我们采访了天工团队的技术人员,跟着他们一起揭开这个挑战背后的秘密,看一看机器人在跑马拉松中究竟要突破哪些技术瓶颈?又是怎么克服种种难题的。

对话天工:全球第一场机器人马拉松,到底意味着什么?

天工 Ultra 在跑步中,摄/丁崝

人形机器人跑半马,

对硬件的挑战有多大?

要让一个机器人跑半马,远不是“装两条腿”那么简单。从起跑到冲线,机器人不仅要完成每一个精密的动作,还要同时应对电量告急、电机过热、路面颠簸等现实挑战。

首先,这场超过 21 公里的比赛,人形机器人需要完成约 25 万次精密的关节运动,关节要足够结实耐久,才能支撑机器人稳定奔跑。像天工 Ultra 这样个子高、体重大,惯性大的机器人,控制起来就更难,尤其是在奔跑时,每个关节都得协同精准发力,才能保持稳定。

电池续航同样是一道难关。人类跑步靠喝水补能,机器人全靠电池支撑比赛全程。郭宜劼提到:“天工机器人的一块电池大约能跑 6 公里,这次比赛总共换了 3 次电池,分别在 5 公里、10 公里和 16 公里。”其中一次摔倒就是因为电量不足。

此外,长时间运行中,还可能因电池过热或能量管理不当引发机械部件异常。让机器人“跑得动”,更要“跑得久”,这背后不仅是技术难题,更是整个系统稳定性和可靠性的考验。

天工机器人 CEO 熊友军在接受媒体采访时表示:“这是里程碑意义的工作,非常高兴。这仅仅展示了天工机器人运动能力的很小一部分,后面还将看到更多创新技术和应用的落地。”

人形机器人学跑步,

到底有多难?

奔跑过程中,机器人需要协调各个部件的动作,精确掌控身体的平衡。尤其是在面对复杂的地形,比如陡坡、急转弯或者不平整的路面时,机器人必须动态调整步伐、步频和脚步着地点,以应对环境的变化,避免摔倒或失去平衡。这背后,是一整套从学习到实践的训练流程。

可以说,跑马拉松是一次对人形机器人“真实能力”的考验。每一个动作、每一次判断,都是对“机器人能否真正适应现实世界”的测试。

那么,机器人是怎么学会跑步的呢?简单来说,机器人得先“看会”,再“练会”,最后“真跑起来”。

“我们采用的是‘强化模仿学习’的方法,让机器人在仿真环境中自主训练,学会如何稳定地奔跑”。郭宜劼介绍说,“在虚拟训练过程中,机器人不仅要反复练习各种动作,还要适应不同复杂地形的挑战,并不断优化自己的运动策略。与此同时,我们也设计了对自身状态和外部环境的实时感知模块,使它能够准确判断地形起伏、路面变化,以及自身的姿态是否稳定。这整套训练框架,就是为了让机器人在真实世界中也能稳定、持续地跑起来。”

具体来说:

第一步是模仿。研究人员通过动作捕捉设备记录人类跑步时的身体姿态,比如步伐节奏、手怎么摆、身体怎么倾斜,然后把这些动作教给机器人,就像教小孩学走路那样,先照着样子来。

第二步是强化训练。不过不是直接让机器人去外面跑,而是先在虚拟环境里“练”。研究人员会在虚拟平台让机器人跑个上百遍上千遍,把动作“练熟”。

第三步是真实上场测试。机器人在现实环境中训练跑步,如果摔倒了就站起来重新学,一边摔倒,一边反复修正动作、适应环境,最终才能稳定地“真跑起来”。

机器人为什么要努力

向人类靠拢?

很多人不理解为什么机器人要做得“人模人样”,身高体型要向人类看齐不说,还要参加跑马拉松这种人类的比赛,还要学着人的动作跑步。除了“炫技”,这些还有什么用?

就如前文所说,机器人做成人那样的体型,需要克服更多困难,那为什么还要这样呢?郭宜劼表示,人形机器人未来将用于家庭服务等真实场景,只有接近成人尺寸,才能使用人类工具、适应人类环境,也更有助于完成复杂任务。

有些朋友可能会问,那让机器人好好在家干活不就行了,为什么要跑马拉松呢?其实在人形机器人研究者眼中,马拉松是一种“极限验证”场景,能全方位检验机器人是否具备“长期、稳定地在真实环境中移动”的最基础、最核心的能力。这正是当前机器人领域关注的“具身智能”发展方向:既要有感知和决策能力,还要能真正动起来、适应复杂的世界。

很多人看到比赛现场视频时还会好奇:天工 Ultra 机器人跑步时为什么要像人一样大幅度地摆臂?是不是只是为了看起来“像人”?对一个机器人来说,这动作真有用吗?

对话天工:全球第一场机器人马拉松,到底意味着什么?

天工 Ultra 摆臂,摄/丁崝

天工队技术负责人郭宜劼解释道,这种大幅摆臂的动作不仅仅是模仿人类的自然跑姿,更关键的是它对保持奔跑时的身体平衡起到了重要作用。而且这种摆臂姿势耗电很小,不会对整体续航造成太大负担。模仿人的动作,不只是“像”,更是“实用”。

正如郭宜劼所说,机器人马拉松不是为了比赛为了速度,而是为了将来能真正投入日常生活实际应用中。身高与人相仿的机器人可以操作真实人类工具,对电力线路、设备进行贴近检测,这是小型机器人无法替代的能力。人形机器人的价值,不是看它能跑多快,而是看它能不能稳定地走下去,应对复杂环境,完成真实任务。

根据《2025 人形机器人与具身智能产业研究报告》显示,2025 年中国人形机器人市场规模将达 82.39 亿元,占全球一半;具身智能相关市场规模也将突破 52 亿元。

“跑”只是开始。未来,人形机器人不仅要能跑、能走,还要会“用手”,能搬运、能操作、能协作。郭宜劼透露,未来将会对天工的具身智能、大小脑等关键模块进行开源,推动整个行业共同进步。未来的人形机器人,可能不只是实验室里的技术模型,而是真正能走进户外、走进家庭。

策划制作

作者丨王梦如、丁崝、林林

审核丨于乃功 北京工业大学教授

策划丨王梦如

责编丨林林、丁崝

审校丨徐来、林林

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