全球首場，機器人開跑馬拉松！7 大問題一次解答

“起猛了，機器人也開始跑馬拉松了！”

今日（4月19日），北京亦莊半程馬拉松暨人形機器人半程馬拉松鳴槍開跑——這是全球首個人形機器人半程馬拉松。

官方供圖

勇奪冠軍的“天工Ultra”機器人，1.8米大長腿帶風(fēng)，跑姿瀟灑，完全不輸人類選手；邁著短腿卻又穩(wěn)又快的“松延動力N2”，小巧靈活；還有被大贊“又萌又可愛”的“小巨人”，圈粉很多觀眾；甚至有機器人還戴上“防曬帽”參賽，風(fēng)格拉滿。

比賽過程中也是“名場面”頻出：有的機器人剛起跑就“罷工”，還有的“累到頭掉”卻依然堅持奔跑，被網(wǎng)友封為“無頭勇士”；也有選手慢悠悠地演繹“佛系半馬”，更有機器人突然開啟才藝模式，跑著跑著就開始表演，仿佛走錯了片場。

對于這場比賽，相信很多也充滿了很多疑問：為什么要讓機器人來跑馬拉松？人形機器人跑馬拉松，到底要怎么跑？人形機器人和人類運動員到底誰厲害？

下面，我們通過7個問題，分別解答一下你心中可能出現(xiàn)的疑惑。

1.參加此次比賽的機器人

都有哪些？

本次比賽全程21.0975公里，共有20支人形機器人隊伍參賽。這些機器人參賽隊來自全國頂尖的機器人公司以及高校和科研院所。

其中有不少機器人具有相當(dāng)強的實力，比如天工Ultra，據(jù)了解，它實測的平均時速可以達到每小時10公里，最高奔跑速度能達到12公里，能夠平穩(wěn)通過草砂丘石等復(fù)雜地形，登上百級35厘米的高差臺階。最終，賽前就被十分看好的天工Ultra用時2時40分42秒跑完21.0975公里，奪得全球首個人形機器人半程馬拉松冠軍。

旋風(fēng)小子隊的N2機器人，雖然個子?。ㄖ挥?.2米），但它的最大速度也能超過每小時12公里。清華通班隊的夸父機器人，奔跑速度也能超過每小時7公里。

除了跑得快，參加半程馬拉松比賽還需要機器人能跑得久。一些機器人擁有非常強的續(xù)航能力，比如鋼寶隊的幻幻機器人，它的石墨烯雙通道散熱設(shè)計，能讓它保持4.5小時的持久續(xù)航。行者二號隊的行者二號，是歷史上首個突破百公里行走的足式機器人，續(xù)航能力能達到6小時以上。

2.機器人跑馬拉松

同樣也需要穿鞋？

很多人在看比賽時，都很好奇：怎么機器人跑步也要穿鞋？

雖然人形機器人的腳本來就是設(shè)計的可以直接在地面上行走，但是考慮到這次馬拉松比賽需要跑很長的距離，一些參賽隊會給自己的機器人穿鞋以增大摩擦、減少震動，減少腳部和關(guān)節(jié)的磨損。

有些參賽隊給機器人裝了一個簡易版的鞋底，有些就直接穿人類的跑鞋了。比如旋風(fēng)小子隊的N2機器人，因為個頭小，就直接用童鞋稍加改裝作為自己的跑鞋。雖然不知道機器人覺得舒不舒服，但至少減震效果是有了。（配圖）有些則會在腳底安裝耐磨設(shè)備，目的都是為了適應(yīng)特殊地面狀況。

機器人跑步也很費鞋，有的機器人20天就練廢了4雙鞋。拍攝者：丁崝

除了穿鞋，為了讓人形機器人能夠長距離奔跑，很多團隊也專門給機器人做了專門的優(yōu)化，比如天工Ultra機器人就去掉了靈巧手等部件，畢竟這樣的部件對跑馬拉松來說幫助不大。

天工Ultra機器人。拍攝者：丁崝

所以，人形機器人和人類選手一樣，也是需要提前穿好裝備，做好“減重”和練習(xí)的。

3.機器人跑馬拉松

可以自己單獨跑嗎？跑偏了怎么辦？

在這次的馬拉松比賽中，允許機器人自主奔跑，也允許有人類領(lǐng)航員引導(dǎo)或者是遙控操作。據(jù)介紹，天工Ultra通過無線領(lǐng)航技術(shù)完成跟隨導(dǎo)航和長程路徑規(guī)劃，可以自主即時調(diào)整奔跑方向和速度來完成賽事。

自主奔跑很好理解，機器人根據(jù)坐標(biāo)信息，和傳感器接收到的路況信息自行奔跑。遙控操作也不難理解，就是人類操控手跟在機器人身邊，遙控操作機器人的前進路線（并不需要具體到操作機器人的每一步動作）。引跑主要是采用UWB（超寬帶）無線通信技術(shù)，引跑的人類在領(lǐng)航員帶著信號發(fā)射器在前方向機器人發(fā)出信號，機器人會跟隨領(lǐng)航員的信號前進。

機器人是有專門區(qū)域跑步的，而且在參賽的時候每支參賽隊最多可以派3位人類成員在機器人身邊領(lǐng)航或者是提供必要的輔助?，F(xiàn)場大多數(shù)參賽隊伍都采用了“一名人類領(lǐng)跑員+一名控制員+機器人”的組合模式。

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如果路線開始出現(xiàn)偏差，人類隊員會立即干預(yù)，所以一般不會出現(xiàn)機器人跑偏很遠的情況。而且到達終點之后，只需要領(lǐng)航員停止跑動，或者操作員停止操控，機器人自己也就停下了，不會繼續(xù)“亂跑”。

機器人要實現(xiàn)穩(wěn)定跑步，精準(zhǔn)的運動控制是一大技術(shù)難點。據(jù)北京人工智能研究院機器人研究中心主任于乃功介紹：機器人在奔跑過程中需要精準(zhǔn)協(xié)調(diào)身體各部位，以實時保持動態(tài)平衡。同時，要能針對不同地形條件（如坡道、轉(zhuǎn)彎、坑洼路面等）靈活調(diào)整步頻、步幅和落腳點，避免摔倒或失穩(wěn)。這對機器人的自主平衡與穩(wěn)定性提出了很高的要求。

這也是為什么在比賽開始時，看到一些機器人“跑歪了”的原因。

4.機器人跑馬拉松

中間需要“補給”嗎？

就像人類在跑馬拉松期間，沿途會有補給站提供補給一樣，在這次人形機器人半馬比賽期間，沿途也設(shè)有多個補給站，機器人可以在這里進行充電補充能量。不過對很多參賽隊來說，補給的主要方式并不是充電，為了提高效率，直接給機器人更換電池或者干脆更換一臺機器人更合適一些。

當(dāng)然了，這場比賽是鼓勵參賽隊用一臺機器人不換電池完成整個比賽的，所以規(guī)定“換電不停表”，換電所用的時間正常納入比賽時長，此外更換機器人必須罰時。

據(jù)于乃功教授介紹，21公里的長距離奔跑對機器人電池容量和能效管理提出了嚴(yán)格要求。同時，在長時間高強度運行中，機器人必須具備強大的故障診斷能力，能及時發(fā)現(xiàn)并處理傳感器或機械部件出現(xiàn)的故障，確?？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。

有些參賽隊的機器人大概率是不需要中途更換電池的，據(jù)介紹，行者二號參賽隊全程未更換電池、未更換機器人，其參賽機器人能夠續(xù)航6小時。

那么電池容量大是否更有優(yōu)勢呢？

雖然從理論上來說，電池容量大確實具有優(yōu)勢，但是大容量的電池重量也相對比較重，臨時換上大容量的電池可能反而會影響機器人的跑步姿態(tài)和速度，所以很多參賽隊并沒有刻意增加電池的容量，而是采用輕便的電池外加能更快更換電池的技術(shù)支持。

比如，很多參賽隊采用的是“熱拔插”更換電池，即不需要關(guān)機，直接更換電池，讓整個更換電池的時間壓縮到10秒鐘左右。另外，城市之光隊的宇數(shù)科技G1機器人，也提前就改進了電池倉的設(shè)計，把電池倉改為了開放式電池倉，方便在比賽期間快速更換電池。

機器人持續(xù)行走不僅面臨電力耗盡的挑戰(zhàn)，其機械關(guān)節(jié)在長時間運轉(zhuǎn)后也會因摩擦積累而產(chǎn)生高溫，因此需要人類通過外部噴淋等方式為關(guān)節(jié)降溫。

5.機器人跑馬拉松

能跑得過人類？

本次的冠軍天工Ultra用時2時40分42秒跑完21.0975公里。相比之下，人類跑半馬，一般限時3小時內(nèi)完成，根據(jù)《2024中國路跑賽事藍皮書》，國內(nèi)半馬平均完賽時間為2小時06分。

可見人形機器人跑馬拉松的速度目前是比不過人類的，但其中一些的跑步能力可能比沒有跑步基礎(chǔ)的普通人要強。

那么如果機器人一直用最高速度跑步呢？我們前面提到，很多機器人的最高速度能達到12公里/小時，但是它們在比賽中一般不會以最大速度奔跑，以提高穩(wěn)定性。

比如前面提到的天工ultra，在正式比賽之前，它測試跑完半馬的時間是在2小時52分鐘，并不是全程以最大速度奔跑。據(jù)天工團隊的人表示，如果未來專注機器人跑步速度的提高，是有可能和人類一較高下的，但目前這種研發(fā)方向?qū)C器人的實際應(yīng)用參考意義不大。

另外，前面還提到旋風(fēng)小子隊的“小個子”N2機器人，為了提高他的穩(wěn)定性和續(xù)航能力，工程師也主動把它的速度給調(diào)低了。

順便提一句，因為一些參賽隊的機器人需要人類隊員輔助，而很多工程師隊員并不是跑步運動出身，所以為了這次比賽，也需要和機器人一起努力練習(xí)，這也算是某種程度上的人與機器人共同成長啦。

6.本次比賽爬坡過坎拐14個彎

機器人摔倒了怎么辦？

根據(jù)比賽的規(guī)則，比賽線路整體比較平緩，但也是有坡道的，坡道的角度不超過10度，中間也包括14個彎道，彎道的轉(zhuǎn)彎角度不超過90度。

大部分參賽機器人能夠適應(yīng)這樣的地形，其中不少機器人能應(yīng)對更復(fù)雜的地形，所以賽道上的坡道對機器人選手來說算是“小菜一碟”了。

當(dāng)然了，在比賽中難免會出現(xiàn)一些意外狀況，如果機器人摔倒了，它們還能繼續(xù)比賽嗎？

在本次比賽剛開始時，就有一個機器人摔倒但也很快就站起來了。其實在之前排位賽的時候，天工Ultra就摔倒了，但它只用了10秒鐘時間，就爬起來繼續(xù)奔跑了。

城市之光隊的G1機器人也演示過摔倒之后爬起繼續(xù)奔跑的功能，其中最夸張的，要數(shù)亦馬當(dāng)先隊的BoosterTI，它搭載了先進的運動控制算法，能夠在1秒鐘之內(nèi)摔倒起身，簡直比人類還要靈活。

7.機器人跑馬拉松為何要求人形？

這種比賽有何意義？

本次機器人馬拉松比賽要求參賽機器人應(yīng)具備人形外觀，采用雙足行走或奔跑，而不能是輪式結(jié)構(gòu)。很多人會有疑問：為了跑得更快，機器人用輪子不是會更快嗎？

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如此賽制設(shè)置這背后其實可能是對未來機器人應(yīng)用場景的深刻考量。

據(jù)于乃功教授介紹，相比于輪式、履帶式機器人，人形機器人在結(jié)構(gòu)上與人類最為接近，更容易融入人類生產(chǎn)與生活中的各種復(fù)雜環(huán)境。例如上下樓梯、存在障礙物的狹窄通道等情景，而輪式機器人往往難以靈活應(yīng)對。采用雙足人形機器人雖然在跑步效率和穩(wěn)定性方面不如輪式機器人，但恰恰能通過這種高強度、長時間的奔跑運動，深入評估機器人在環(huán)境感知、運動規(guī)劃、能量管理、機械耐久度等方面的水平，暴露當(dāng)前的技術(shù)瓶頸，加快機器人從實驗室向現(xiàn)實應(yīng)用場景邁進的步伐，真正實現(xiàn)機器人服務(wù)于人類社會的目標(biāo)。

人形機器人在克服這些挑戰(zhàn)的過程中所積累的經(jīng)驗，改進的算法和硬件設(shè)計對未來人形機器人的發(fā)展是有重要價值的。

于乃功教授還提到，更接近人體的雙足結(jié)構(gòu)可以直接驗證并推動具身智能、運動平衡控制、步態(tài)規(guī)劃等高難度技術(shù)的深入發(fā)展。若僅采用輪式方案，雖然可以提升速度與能效，卻難以適應(yīng)人類日常場景，也會錯失一個面向現(xiàn)實應(yīng)用、推動人機協(xié)作的技術(shù)試驗場。

對人形機器人來說，參加半馬比賽的意義絕不只是拿到獎項，而是積累經(jīng)驗，展示能力。

而且，當(dāng)人們看到機器人和人類一起奔跑的畫面時，會產(chǎn)生強烈的科技親近感。這種直觀的展示比任何廣告都更能激發(fā)年輕人一代對機器人技術(shù)的興趣，說不定就能吸引更多的人加入這個充滿可能的領(lǐng)域。

策劃制作

作者丨田達瑋 王夢如

審核丨于乃功 北京工業(yè)大學(xué)教授