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在今年的人形机器人运动会上，机器人在100米、原地立定跳高项目中超越人类最好成绩，它们也在拔河、乒乓球、跳远等多个项目中表现出色。从力量对抗到精细操控，机器人既展现出强劲的运动爆发力，也在灵巧操作、姿态平衡等方面取得较大的进步。
在一幅幅精彩比赛画面的背后，不是机器人的“花拳绣腿”，而是产业发展“实训场”。当机器人离开赛场，它们何时才能走进工厂和家庭？新京报记者专访北京航空航天大学机械学院、具身智能机器人研究院陶永副教授。
8月26日，第二届世界人形机器人运动会，机器人在武术比赛中。新京报记者 王飞 摄关键核心技术支撑机器人能跑会跳
新京报：今年的运动会上机器人跑得更快，而且在径赛项目中要求机器人全自主。在跳高、跳远项目中机器人表现也很出色。支撑机器人完赛的关键技术是什么？
陶永：人形机器人半程马拉松、人形机器人运动会考验的是人形机器人的运动控制能力和奔跑能力。人类进行体育项目，比如奔跑时依靠肌肉、骨骼、肌腱发力，而人形机器人则依靠一体化关节中的伺服电机、减速器、控制器、编码器等实现运动。在机器人半马、机器人运动会中都考验了机器人一体化关节、轻量化设计等核心技术，包括瞬时高功率密度爆发和输出。
人形机器人要完成长距离奔跑或者跳高、跳远等动作都需要高倍率储能电池，实现瞬时的超大脉冲放电。在机器人长距离奔跑，比如半马、1500米等比赛中还需要对机器人的一体化关节等核心部件进行冷却，否则可能过热，发生损毁甚至报废。
在核心算法方面也有进步。机器人在奔跑中，除了身体平衡控制之外，还有拟人化步态管理和全身平衡运动控制。比如在越障比赛时不能摔倒，在跑步转弯中需要全身协同控制，其中体现了强化学习算法与模型预测方法等相关控制方法的升级。
同时，端到端大模型控制也有体现。今年的径赛环节要求人形机器人全自主，这都体现了机器人自主环境感知、视觉识别、机器人定位、路径规划、柔顺力位控制等自主核心控制方面的技术突破。比如，在跳高比赛中，机器人对全身姿态平衡的控制，在落地后不会摔倒。在跳远中，体现了机器人的动力学规划，这些都基于机器人强化学习的补偿控制等算法。
奔跑、跳远、原地起跳……人形机器人并非立刻就能掌握这些技能，而是前期经历了大量人类的示教，通过大量的采集数据，在大规模仿真训练环境和仿真平台中，基于高性能算力平台进行仿真模拟训练。仿真模拟训练是具身智能机器人核心关键技术之一，经过仿真模拟训练之后，进一步迁移到真实的人形机器人，让机器人再次复现模拟相关动作，如果出现问题再进行微调，从而缩短了真机调试的时间。
场景赛展露作业能力，特殊环境应用仍存技术关卡
新京报：今年的机器人更会干活了，是什么让它们更像一个“打工人”？
陶永：本届机器人运动会有场景赛，与现场作业相似，机器人完成拆箱、拆包、打包入库等环节，这对末端的五指灵巧手、末端夹爪工具提出要求，而且要与视觉、触觉、末端手腕的力传感器等紧密结合。机器人的核心部件，例如六维力传感器、手指末端的触觉传感器、足底压力传感器及IMU身体姿态传感器的进步，都为具身智能机器人的“成长”提供了帮助。
但是如果让机器人真正进行消防应急救援等，还需要突破一些核心关键技术和难点问题。在现实生活中，高危场景对人形机器人、四足机器人存在着迫切的需求，未来有望实现批量化应用，代替人在危险环境中进行作业。
在今年的比赛中我们看到，机器人发现火源、抓取灭火器、拉动消防栓灭火。在这一过程中，部分的核心技术已突破，有些核心技术正在逐渐突破，例如，对机器人或者核心部件的防护能力，针对特殊环境下的防尘、防高温等，机器人本体需要额外增加耐高温材料与部件等特点。在消防灭火或者灾后救援中，地形非常复杂，地面可能有许多碎石瓦砾，这就需要机器人提升适应能力和越障能力。此外，对激光传感器、双目视觉、红外超声传感器等也提出了更高要求。
人形机器人不仅要抵达救援现场，还需要具备“双臂+双手”的负载能力、五指灵巧手的灵巧操作能力，这对灵巧手的输出力矩、操作精度、抗冲击和耐高温等可靠性方面都提出了比普通环境更高的要求。
此外，在特殊场景下，机器人除了自主识别和操作外，也可以采用远程遥操作的方式。如果用第二种方式，那么机器人要具备更强的通信可靠性、更快的信息实时反馈和更高的操作精度，同时也涉及了人机协同、人机共融、低时延、高鲁棒性等关键技术。
8月23日，第二届世界人形机器人运动会，灵巧手专项赛进行中。新京报记者 薛珺 摄一体化关节、灵巧手、传感器等关键技术仍有难点需攻关
新京报：近年来，机器人的运动能力，尤其是跑步能力发展迅速，但是在精细化动作，比如拉开消防栓等小动作方面还有不足。应该如何补齐这些精细动作的能力？
陶永：最近两三年，围绕人形机器人的核心零部件出现了许多创新创业型公司，并且从投融资角度分析，目前这也是发展的热点，比如五指灵巧手、一体化关节、力传感器、触觉传感器、电子皮肤、机器人芯片等都是近年来发展的热点和投融资热点。
人形机器人核心技术发展迅猛，从一体化关节角度来看，它作为机器人的核心部件，首先是模块化和标准化，取得了较大进步；从成本角度来考虑，国内具有较高的生产能力，产业链配套齐全，因此近几年一体化关节逐渐成熟，核心零部件逐渐实现自主化。
同时，也面临很多挑战，比如长期稳定运行的可靠性，因为人形机器人真正进入工厂和商业化应用就需要长期运行。一体化关节等核心零部件的质量、精度保持性j9游戏平台官网、连续运行时是否过热，都是要考虑的核心因素。
五指灵巧手方面，近年来国内涌现出很多典型代表，研发了不同的技术方案，有电机驱动、绳驱、混合驱动，以及基于仿生的方案进行探索。从硬件角度分析，逐渐具备批量生产的能力，同时也在探索不同的应用场景。另外，正如前面所说，具身智能机器人要进入工厂稳定地干活，核心难点之一就是灵巧手长时间运行的稳定性、可靠性。另外一个核心难点是，灵巧手如何像人一样识别不同的物品，这就需要在灵巧手的末端加上触觉传感器，甚至在灵巧手的手掌和手腕的部位加上视觉传感器等。通过这种基于多模态的感知，能够精确识别和抓取物品。
另外，灵巧手需要与多模态大模型紧密结合，如何通过大模型技术和数据采集记录大量抓取不同物品的姿态，并在大规模仿真训练环境中训练灵巧手。通过多模态大模型技术、端到端的强化学习等，让灵巧手学会更加智能地像人一样识别不同物体，并实现智能抓取，这是灵巧手需要解决的关键核心技术。
工业、商业场景应用先行，家庭应用尚需时日
新京报：人形机器人什么时候能够真正走进人类生活，并且服务人类？
陶永：人形机器人运动会是一个检验的过程，检测各个参赛队伍机器人的运动能力、奔跑能力以及适应不同地形的越障能力。在场景赛中，搭建了真实的物流领域、商业场景、宾馆服务等场景。在实际应用中，已经有酒店开始使用机器人。我认为人形机器人从运动员到真正走入实用有望率先落地的第一个场景是工业场景，包含人形机器人在工厂中进行物料识别、抓取、分拣并放入料筐，然后实现料筐的转运，还包括产品的检测，人形机器人、轮式双臂机器人在相关工业应用场景有望率先落地。
第二个落地场景是商业服务场景，例如无人售货。目前有些公司已经展示了无人售货方舱、无人药店、无人售卖咖啡和无人售卖冰激凌、按摩理疗机器人等产品。
第三类应用场景为特殊服役场景，例如消防灭火、抢险救援、巡逻检测等场景。
关于家庭应用、助老助残场景中，因为人形机器人要与人直接接触，目前尚有部分核心技术未突破，例如人形机器人是否会跌倒、对人产生碰撞等，仍然需要攻克人机交互安全、灵巧操作、技能学习与迁移等难题，也许再过5—10年有望在部分场景逐渐应用。工业场景、商业化服务场景、特殊服役类场景，也许在2-5年内有望得到应用。
新京报记者 吴婷婷
编辑 张牵 校对 李立军
