對話天工:全球第一場機器人馬拉松,到底意味着什麼?

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4 月 19 日,全球首個人形機器人半程馬拉松在北京亦莊成功舉辦。來自北京、上海、廣東、寧夏等地的 20 家機器人團隊參與了比賽,最終天工機器人以“全程用時約 2 小時 40 分”的成績奪得冠軍。


此次奪冠的天工 Ultra 高約 180cm,重約 55kg,體型上接近成年男子。機器人爲啥要做得和人一樣高?爲什麼讓機器人跑馬拉松?這場已經謝幕的人形機器人馬拉松比賽,值得我們更多的思考。


我們採訪了天工團隊的技術人員,跟着他們一起揭開這個挑戰背後的祕密,看一看機器人在跑馬拉松中究竟要突破哪些技術瓶頸?又是怎麼克服種種難題的。


天工 Ultra 在跑步中,攝/丁崝


人形機器人跑半馬,

對硬件的挑戰有多大?


要讓一個機器人跑半馬,遠不是“裝兩條腿”那麼簡單。從起跑到衝線,機器人不僅要完成每一個精密的動作,還要同時應對電量告急、電機過熱、路面顛簸等現實挑戰。


首先,這場超過 21 公里的比賽,人形機器人需要完成約 25 萬次精密的關節運動,關節要足夠結實耐久,才能支撐機器人穩定奔跑。像天工 Ultra 這樣個子高、體重大,慣性大的機器人,控制起來就更難,尤其是在奔跑時,每個關節都得協同精準發力,才能保持穩定。


電池續航同樣是一道難關。人類跑步靠喝水補能,機器人全靠電池支撐比賽全程。郭宜劼提到:“天工機器人的一塊電池大約能跑 6 公里,這次比賽總共換了 3 次電池,分別在 5 公里、10 公里和 16 公里。”其中一次摔倒就是因爲電量不足。


此外,長時間運行中,還可能因電池過熱或能量管理不當引發機械部件異常。讓機器人“跑得動”,更要“跑得久”,這背後不僅是技術難題,更是整個系統穩定性和可靠性的考驗。


天工機器人 CEO 熊友軍在接受媒體採訪時表示:“這是里程碑意義的工作,非常高興。這僅僅展示了天工機器人運動能力的很小一部分,後面還將看到更多創新技術和應用的落地。”


人形機器人學跑步,

到底有多難?


奔跑過程中,機器人需要協調各個部件的動作,精確掌控身體的平衡。尤其是在面對複雜的地形,比如陡坡、急轉彎或者不平整的路面時,機器人必須動態調整步伐、步頻和腳步着地點,以應對環境的變化,避免摔倒或失去平衡。這背後,是一整套從學習到實踐的訓練流程。


可以說,跑馬拉松是一次對人形機器人“真實能力”的考驗。每一個動作、每一次判斷,都是對“機器人能否真正適應現實世界”的測試。


那麼,機器人是怎麼學會跑步的呢?簡單來說,機器人得先“看會”,再“練會”,最後“真跑起來”。


“我們採用的是‘強化模仿學習’的方法,讓機器人在仿真環境中自主訓練,學會如何穩定地奔跑”。郭宜劼介紹說,“在虛擬訓練過程中,機器人不僅要反覆練習各種動作,還要適應不同複雜地形的挑戰,並不斷優化自己的運動策略。與此同時,我們也設計了對自身狀態和外部環境的實時感知模塊,使它能夠準確判斷地形起伏、路面變化,以及自身的姿態是否穩定。這整套訓練框架,就是爲了讓機器人在真實世界中也能穩定、持續地跑起來。”


具體來說:


第一步是模仿。研究人員通過動作捕捉設備記錄人類跑步時的身體姿態,比如步伐節奏、手怎麼擺、身體怎麼傾斜,然後把這些動作教給機器人,就像教小孩學走路那樣,先照着樣子來。


第二步是強化訓練。不過不是直接讓機器人去外面跑,而是先在虛擬環境裏“練”。研究人員會在虛擬平臺讓機器人跑個上百遍上千遍,把動作“練熟”。


第三步是真實上場測試。機器人在現實環境中訓練跑步,如果摔倒了就站起來重新學,一邊摔倒,一邊反覆修正動作、適應環境,最終才能穩定地“真跑起來”。


機器人爲什麼要努力

向人類靠攏?


很多人不理解爲什麼機器人要做得“人模人樣”,身高體型要向人類看齊不說,還要參加跑馬拉松這種人類的比賽,還要學着人的動作跑步。除了“炫技”,這些還有什麼用?


就如前文所說,機器人做成人那樣的體型,需要克服更多困難,那爲什麼還要這樣呢?郭宜劼表示,人形機器人未來將用於家庭服務等真實場景,只有接近成人尺寸,才能使用人類工具、適應人類環境,也更有助於完成複雜任務。


有些朋友可能會問,那讓機器人好好在家幹活不就行了,爲什麼要跑馬拉松呢?其實在人形機器人研究者眼中,馬拉松是一種“極限驗證”場景,能全方位檢驗機器人是否具備“長期、穩定地在真實環境中移動”的最基礎、最核心的能力。這正是當前機器人領域關注的“具身智能”發展方向:既要有感知和決策能力,還要能真正動起來、適應複雜的世界。


很多人看到比賽現場視頻時還會好奇:天工 Ultra 機器人跑步時爲什麼要像人一樣大幅度地擺臂?是不是隻是爲了看起來“像人”?對一個機器人來說,這動作真有用嗎?


天工 Ultra 擺臂,攝/丁崝


天工隊技術負責人郭宜劼解釋道,這種大幅擺臂的動作不僅僅是模仿人類的自然跑姿,更關鍵的是它對保持奔跑時的身體平衡起到了重要作用。而且這種擺臂姿勢耗電很小,不會對整體續航造成太大負擔。模仿人的動作,不只是“像”,更是“實用”。


正如郭宜劼所說,機器人馬拉松不是爲了比賽爲了速度,而是爲了將來能真正投入日常生活實際應用中。身高與人相仿的機器人可以操作真實人類工具,對電力線路、設備進行貼近檢測,這是小型機器人無法替代的能力。人形機器人的價值,不是看它能跑多快,而是看它能不能穩定地走下去,應對複雜環境,完成真實任務。


根據《2025 人形機器人與具身智能產業研究報告》顯示,2025 年中國人形機器人市場規模將達 82.39 億元,佔全球一半;具身智能相關市場規模也將突破 52 億元。


“跑”只是開始。未來,人形機器人不僅要能跑、能走,還要會“用手”,能搬運、能操作、能協作。郭宜劼透露,未來將會對天工的具身智能、大小腦等關鍵模塊進行開源,推動整個行業共同進步。未來的人形機器人,可能不只是實驗室裏的技術模型,而是真正能走進戶外、走進家庭。



策劃製作

作者丨王夢如、丁崝、林林

審覈丨於乃功 北京工業大學教授

策劃丨王夢如

責編丨林林、丁崝

審校丨徐來、林林

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