「黑匣子」、大長腿、領跑員……解碼人形機器人天工奪冠秘籍

「60901號機器人選手，首位人形機器人天工迎來它的撞線時刻，首個完賽的冠軍誕生了」。 時間定格在4月19日上午10時10分左右，用時2小時40分42秒，天工完成全球首個人形機器人半程馬拉松比賽。

在一位領跑員和一位護跑員的帶領下，天工以自己的方式成功奪冠，並創造了歷史。此時位於北京亦莊通明湖信息城的終點，已經完成衝線的人類選手和隔離帶外的媒體、居民等在此聚集翹首以盼「冠軍」的出現，現場爆發出歡呼聲和一陣熱烈的掌聲。

這位參賽選手天工Ultra身高180cm，體重55kg，是由北京人形機器人創新中心研發。

「天工奪冠充分驗證了它的可靠性與穩定性。其實還有更驚豔的東西，有待挖掘」。北京人形機器人創新中心總經理熊友軍對新京報貝殼財經記者說。

北京人形機器人創新中心首席技術官唐劍在接受新京報貝殼財經記者採訪談及天工奪冠時表示，「天工整體表現還是非常不錯的，主要是指它的整體速度以及完成時間。大家看到天工中途有一次摔跤，那是因為電池沒電了，換電後很快便恢復了奔跑狀態。本次全程只用了一台機器人便完成了整個半程馬拉松比賽。」

實際上，這並不是 「天工」首次亮相北京亦莊半程馬拉松，它曾於2024年11月亮相北京亦莊半程馬拉松，擔任「加油官」，引起廣泛關注。

跟隨導航+長程路徑規劃 「黑匣子」為天工指引方向

這不僅是一場人機共跑的馬拉松，更是人機協同參賽的系統工程。

參賽的20支隊伍共有18款機器人，它們採取的技術路線並不盡相同，有的需要人類陪跑員，有的可以自主奔跑但需要工程師貼身跟隨，多數機器人需要工程師緊跟其側隨時操控鍵盤。

身高1.8米的天工是20支參賽機器人中最高大的一個，體重55公斤，腿長超過80釐米，採取全新的輕量化設計，最高配速可達12公里/小時。在21公里的馬拉松中途摔過一跤，更換了3次電池，最終以2小時40分42秒完成比賽成功奪冠。

當天，工程師出身的熊友軍率領團隊在終點線外迎接天工，見證了它的奪冠時刻，並滿面笑容地為天工鼓掌。

然而，在談及天工奪冠時，熊友軍微笑著表示，天工奪冠充分驗證了它的可靠性與穩定性。其實還有更驚豔的東西，有待挖掘。

「天工在備賽過程中做了大量訓練和測試，還要去做極限測試，並針對各種複雜地形進行測試，以及還有跟隨算法的測試。」唐劍介紹道。

記者在現場看到，不同於鍵盤操控的方式，天工前方2—3米的位置有一名領跑員，該領跑員背後綁有一個板磚大小的黑色盒子（無線發射器），同時，還有一名護跑員在天工身旁不足1米之處，防止天工摔倒，或在它摔倒時隨時將天工扶起。這兩位陪跑者均是業餘馬拉松選手，他們是在3月初接到這個特殊的任務，和天工Ultra磨合奔跑了一個多月，最終一起迎來奪冠時刻。

這個神秘的「黑匣子」正是人機共跑的秘密所在。

「我們的方式比較獨特，採取的是無線跟隨技術」。唐劍向新京報貝殼財經記者介紹，天工機器人前面的那位領跑者，他身上有一個叫UWB的標籤，我們在機器人上裝有一個無線的發射器，它發射無線信號並且回收，然後利用我們的算法跟前面的領跑者保持相對比較固定的距離和角度，通過這種半自主的無線跟隨技術，可不用遙控器。後面的護跑者也是一位運動員，主要起到保護的作用。

賈寧正是天工這次參賽的領跑員，「負重」帶著「黑匣子」全程陪著天工奔跑。出生於1987年的他，是一位業餘馬拉松選手，曾多次參加全馬和半馬。不過，這是他第一次和機器人一起奔跑。

「我防守中場處背著的板磚大小的黑盒子是傳感器，我就是通過它與天工聯繫，能讓它跟著我跑」。賈寧在接受新京報貝殼財經記者採訪時表示，他並非天工團隊的工作人員，是今年3月剛接到這個特殊的奔跑任務，已經和天工磨合了一個多月。平均每週訓練1—2次，日常配速約7分30秒/公里。

談及本次天工奪冠，賈寧難掩激動地說：「我很驕傲，圓滿完成了任務。畢竟這是全球首個人形機器人半程馬拉松。」他表示，比賽當天比平常發揮得還要好一些，中間除了因為電池沒電跌倒一次之外，並沒有更換機器人，比測試賽時要順利。

21公里大約25萬次精密關節運動 軟硬兼施解決各類難題

除了「黑匣子」幫助領跑員與天工「跟隨導航」之外，天工的關節、大腿等身體與「大小腦」均被持續改進。

人形機器人半程馬拉松以南海子公園一期南門為起點，通明湖信息城為終點，全長21.0975公里，途經泡桐大道、文博大橋、通明湖公園等北京經開區標誌性點位。

21.0975公里的跑道對機器人們來說是一個不小的挑戰，對於採用雙足步態的人形機器人而言，多位業內人士介紹，跑21公里意味著要完成約25萬次精密關節運動。

比賽地形涵蓋了平坦柏油路、坑窪裂縫路、長緩坡、短陡坡路段以及石板路、草地、石子路等多種複雜路況。全程線路共包括6個左轉道、8個右轉道，轉彎角度≥90度，考驗機器人奔跑時轉彎的平衡能力，終點前還設置了一段1.5公里的直道，考驗機器人的衝刺速度。

唐劍稱，這次比賽主要是對機器人的硬件以及軟件的運動算法，或者說機器人的「小腦」 穩定性、可靠性的一次極限的測試。天工機器人的「小腦」也是北京人形機器人創新中心「慧思開物」平台的一部分，測試是一個非常長期的過程。

在他看來，天工的奪冠恰恰因為「軟硬兼施」。在硬件方面，首先為天工的「本體」做了輕量化和低慣量的設計，儘量給它減重，同時把踝關節以及膝關節儘量往上提升，讓腿部的慣量比較低，腿部跑起來比較輕盈；其次，對一些關節模組的導熱設計做了優化，讓它能很快達到熱平衡，而不是讓關節的溫度持續上升，因為上升到一定溫度，這個關節會失效，這樣機器人會摔倒；第三，在腳底做了一些緩衝的設計，儘可能減少對關節膜、對腳底板以及關節模組的磨損。更重要的是，天工的腿比其他賽隊的機器人要長，跑得比較快。

在軟件方面，唐劍透露，運控算法做了很多優化。一是要在步頻、步幅、步態上做非常平衡的最優選擇。二是整個奔跑的算法用了現在最先進的強化模擬學習。強化模仿學習的意思就是說要模仿人類，試采人類運動員跑步的數據，讓它儘可能接近這些運動員。因為人進化了千年，跑步跑得快一定是有它的道理。但在另一方面，我們把採集的人的數據導入到強化學習的架構。

明年是否還會參加機器人馬拉松？是否還需要領跑員與陪護員？據唐劍透露，「我們很快會具備自主導航能力，現在其實已經在研發了，很快就會給大家展示出全自主的導航。這樣天工將不再需要人類引導它參加馬拉松，明年的機器人馬拉松有望看到無人引導的天工在奔跑。」

新京報貝殼財經記者 陳維城

編輯 金彧 徐倩

校對 陳荻雁