机器人跑步为什么难揭秘背后的技术挑战

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2025-04-19 21:08:17 新重庆-重庆日报

今天上午，首个人形机器人半程马拉松在北京亦庄开跑。机器人跑步与人相比有何不同？为什么机器人奔跑如此困难，而人类却能轻松完成？

我们是如何奔跑的？其实奔跑并非天生具备的能力。北京体育大学运动人体科学学院的李翰君老师解释说，在慢跑时，我们主要依靠踝关节驱动，小腿后群和踝关节略微发力，使身体重心前移，从而自然地开始跑步。这一过程中，髋关节和膝关节的作用较小，主要是为了缓冲。

相比之下，机器人在跑步时平衡控制较为困难，每一步都需保持稳定，因此它们通常以平脚落地，主要靠类似人的髋关节来驱动。机器人的膝盖一直保持弯曲状态，以起到缓震作用。机器人跑步需要依靠髋关节带动无感知能力的腿和脚，每次落地时，膝盖和脚都要承受全身压力，这使得关节结构设计和材料选择尤为重要。此外，机器人还需具备快速反应能力，否则难以维持平衡。

机器人没有本能和经验，只能依靠程序和计算。为避免摔倒，机器人必须实时计算未来几百毫秒内的重心、速度和姿态变化，并在极短时间内控制多个关节协同动作。由于缺乏肌肉和弹性肌腱，工程师们通过柔顺控制、抗阻调节和力矩规划等方法，让金属关节学会“软着陆”。这些都需要强大的实时算力支持。

为了让机器人学会跑步，研究人员采用了模仿学习的方法，先用动捕设备记录人类的动作，然后让机器人在虚拟环境中进行强化学习，经过成百上千次尝试后，最终在现实世界中实现自主奔跑。这个过程不断优化反复，直到机器人掌握跑步技巧。

此次马拉松比赛中，机器人从短跑到21公里长跑的进步速度令人瞩目。短短三个月内，机器人解决了散热、零部件稳定性、整机可靠性、算法优化和电池续航等一系列技术难题。这次比赛不仅是技术上的突破，也是机器人产业发展的里程碑。

让机器人参加马拉松比赛具有重要意义。国家发展改革委宏观经济研究院经济所副所长吴萨表示，这样的比赛不仅是一个测试验证平台，还能全面检验和提升机器人在运动控制和环境感知等方面的核心技术能力。同时，这也展示了我国人形机器人的技术实力，提升了国产机器人制造企业的品牌知名度，并推动了相关研发团队的技术改进。

(责任编辑：张蕾)

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