央(yang)视网消(xiao)息(焦点(dian)访谈):“半马(ma)”出黑马(ma),黑马(ma)是(shi)“机马(ma)”。“半马(ma)”,也就是(shi)半程(cheng)马(ma)拉松,每年我国都要(yao)举(ju)办百场以上。但是(shi),前几天举(ju)行的这场“半马(ma)”却是(shi)前所(suo)未有、全球瞩目。它(ta)是(shi)全球首个人形机器人参与的“半马(ma)”,也是(shi)首次人机共(gong)跑的“半马(ma)”。那么,此赛因何而来?成果如何?挑战自我的赛事对机器人的挑战又(you)是(shi)什么?
4月19日,北京经济技术开发区成为社会各界关(guan)注(zhu)的焦点(dian)。全球首次人形机器人“半马(ma)”在这里举(ju)行,共(gong)有20支机器人队伍和人类同场竞技,一起向(xiang)21.0975公里发起挑战。
经过激烈的竞争,这场特殊的比赛终于有了结(jie)果。北京人形机器人创新中心的“天工Ultra”以2小时40分的成绩(ji)夺得冠军,松延动力的“N2”以及上海的“行者二号”分获第(di)二、第(di)三名。另外,还有多个单(dan)项(xiang)奖也花落各家。
回顾整场比赛有很(hen)多看点(dian),也有很(hen)多地方(fang)值得总结(jie)。
北京市经济和信息化局副(fu)局长苏国斌:“成绩(ji)并(bing)不重要(yao),大家看重的是(shi)对机器人产业,特别是(shi)人形机器人这个细分领域对它(ta)发展的促进作用。”
北京经开区管委会副(fu)主任、本赛事实行主任梁靓:“让科技和产业插上翅膀(bang),用应用来牵(qian)引,让整机跑上赛道,来带动整个产业发展,意义相当巨大。”
为了保证(zheng)人类选手的安全,人和机器人被物理隔(ge)开,各跑一条赛道。这些机器人选手们高矮胖瘦(shou)形态各异(yi),矮的只有七八十公分,高的有180公分。它(ta)们按照(zhao)赛前5公里的排位赛成绩(ji)站位,成绩(ji)越好的越先出发。
目前,由于受到各种条件(jian)限制,机器人选手并(bing)不能够独(du)立自主地完成比赛。目前采取的主要(yao)是(shi)两种间接的方(fang)式,第(di)一种是(shi)通过无线(xian)信号,比如,4G、5G、蓝牙信号,由后面的工作人员遥控(kong)机器人来完成比赛;另外一种是(shi)机器人扫描前面的领跑员背后的传感器,完成整场比赛。
超过21公里的长度,不仅是(shi)对人类体能与意志的挑战,更是(shi)对机器人综合实力的极限考验。
北京人形机器人创新中心首席技术官唐剑:“半程(cheng)马(ma)拉松对人形机器人的硬件(jian)稳定性、感知决策以及运动控(kong)制算法的泛(fan)化性,都是(shi)非(fei)常严峻(jun)的考验。”
松延动力董事长姜哲(zhe)源:“比较综合性评判各家硬件(jian)能力、算法能力、工程(cheng)能力、成本化能力,包括机器的稳定性,大家也希翼通过这次比赛,能够认知到大家在行业中的位置。”
海派兄弟队开发者之一张子豪:“锻炼和测评一下机器人的运动和平衡能力、具身智能的小脑(nao)能力。”
来自北京、上海、广东、浙江等地的20支参赛队伍纷纷拿出各自的看家本领。比如,北京的“天工Ultra”,速度最(zui)快,峰值速度达到12公里每小时,并(bing)且能在多种地形中平稳移动;松延动力的“N2 小顽(wan)童”,个头虽矮,但是(shi)跑姿稳健;上海的“行者二号”,耐力超强,是(shi)史上首个行走距离突破百公里的足式机器人。
为了检(jian)测机器人的性能,这次比赛的赛道设(she)计也颇(po)为用心。赛道既有平坦(tan)路(lu)面,也有14个弯道,还有上下坡,最(zui)大坡度≤9°。路(lu)面也多种多样(yang),既有柏油路(lu),也有石板路(lu)、草地、石子路(lu)等。
这种长距离与复杂地形并(bing)存的场景,是(shi)对人形机器人关(guan)节精度、热管理、电源系(xi)统、控(kong)制算法、通信干扰等问题(ti)的极限测试。要(yao)跑完21公里,意味着机器人要(yao)完成约25万次的精密关(guan)节运动。因此,机器人的软硬件(jian)能否保持稳定输(shu)出,是(shi)决定胜负的关(guan)键(jian)。
唐剑:“硬件(jian)就是(shi)说(shuo)因为人形机器人主要(yao)是(shi)关(guan)节模组,它(ta)一定要(yao)比较稳定可靠。App(jian)上就是(shi)大家的算法,特别是(shi)运动控(kong)制的算法,要(yao)保证(zheng)机器人以比较均(jun)匀的速度、比较稳定的步态去奔跑,这样(yang)才能跑得更远。”
人之所(suo)以会跑步,是(shi)千百万年进化的结(jie)果,也是(shi)不断(duan)学习的结(jie)果。机器人要(yao)做到这一点(dian),同样(yang)也要(yao)学习。目前,最(zui)主流的方(fang)法就是(shi)强化模拟学习。也就是(shi)先模拟人类跑步,然后再去强化它(ta)。
唐剑:“模拟学习有点(dian)像学院(yuan)派,就是(shi)跟着教科书和老师学,采集人类专家的数据,让机器人的运动姿态尽量贴合、尽量契合拟合人类专家的数据。”
虽然总体思路(lu)大同小异(yi),但是(shi)各家企业也有各家的绝活。通过模拟人类的动作,机器人学会了简单(dan)的走和跑。但这还远远不够,还要(yao)强化学习,才能适应不同的地形和环境。为此,工程(cheng)师们把(ba)成百上千的数字机器人放(fang)到充满各种地形的仿真(zhen)环境里进行强化训练。训练的过程(cheng)也非(fei)常有意思,核心就是(shi)奖惩结(jie)合。
唐剑:“强化学习框(kuang)架里有一个非(fei)常核心的叫奖励函数,奖励函数在你做对的时候,会给(gei)你一个比较大的正向(xiang)奖励;做错了,会给(gei)你比较大的一个负向(xiang)奖励(惩罚)。这些跟大家学习游泳一样(yang),如果在学习游泳的过程(cheng)中喝了水,就会知道这个动作不应该做,下次就避免做这样(yang)的动作。”
哲(zhe)源:“经过几万次的训练之后,机器人最(zui)后在仿真(zhen)里边跑起来,跑得很(hen)好,然后在这个基础上大家再把(ba)它(ta)迁移到真(zhen)机上。”
北京人形机器人创新中心的机器人“天工Ultra”以及松延动力的“N2”,都是(shi)这样(yang)花费几个月时间训练出来的。除了苦(ku)练内功以外,还必(bi)须解决续航的问题(ti),为此比赛还设(she)置了补给(gei)站。
跑过马(ma)拉松的人都知道,大概(gai)每隔(ge)5公里就会有一个补给(gei)站,喝点(dian)水,吃点(dian)能量胶什么的。对于机器人来讲同样(yang)也需要(yao)补给(gei),怎么样(yang)补给(gei)呢?换电池,每支队伍有5分钟(zhong)的换电池时间,超出5分钟(zhong),将会被计入成绩(ji)。比赛一共(gong)设(she)置了7个补给(gei)站。如果不出意外的话(hua),机器人想(xiang)要(yao)顺(shun)利完赛,就看它(ta)能否抓住这7次宝贵(gui)的换电机会。
在长达21公里的赛道上奔跑,虽然跌倒、死机、断(duan)电等各种意外状况不断(duan)发生,但正是(shi)因为有了这些极限考验,才能倒逼企业在解决问题(ti)中不断(duan)成长。
松延动力派出的机器人“N2”,为了能够顺(shun)利完赛,不仅在App(jian)层面优化了运动算法,在硬件(jian)上也下了不少功夫。
哲(zhe)源:“大家的连杆用的是(shi)模具钢,是(shi)最(zui)硬的钢。大家把(ba)很(hen)多地方(fang)的轴承换成了平面轴承或者球轴承,通过这些细节上的优化,大家把(ba)整个结(jie)构的可靠性提(ti)高到了一个比较高的程(cheng)度。”
从实验室到柏油马(ma)路(lu),不断(duan)训练、不断(duan)迭代,这是(shi)所(suo)有参赛机器人走过的路(lu)。21公里的长跑训练,并(bing)不是(shi)单(dan)纯为了“跑”而“跑”,而是(shi)要(yao)在奔跑的过程(cheng)中,解决技术问题(ti)、工程(cheng)问题(ti),乃至(zhi)机器人从实验室走向(xiang)实际应用的问题(ti)。
国家智能制造专家委员会委员郝玉成:“大家国家的人形机器人已经处于全球人形机器人的优势地位,(但是(shi))发展仍然处在实验室阶段或者小批(pi)次试验阶段。在这个时候,场景的应用、场景的创新和技术创新显得更加重要(yao)。人形机器人马(ma)拉松,恰恰给(gei)大家提(ti)供了一个非(fei)常好的需求。”
作为赛事举(ju)办方(fang),北京市也将机器人列为重点(dian)发展方(fang)向(xiang),并(bing)在政策支撑、技术创新、场景应用及产业集聚等方(fang)面取得显著进展。《北京市机器人产业创新发展行动方(fang)案(2023—2025年)》明确提(ti)出,到2025年将实现“培育100种高技术高附加值机器人产品(pin)、100种应用场景,机器人核心产业收入达300亿元以上”。
不仅北京,深圳(chou)、杭州(zhou)、上海等地也不断(duan)发力机器人产业。比如,深圳(chou)聚焦工业机器人量产与应用,2023年机器人产业链总产值达到了1797亿元;杭州(zhou)以“低成本量产+场景创新”为核心竞争力,推动宇树科技、云深处等企业在四足机器人领域占据全球超60%市场份额;上海以人形机器人量产化为突破口,率先发布《具身智能分级(ji)指南》等团体标准,构建“AI+机器人”融合创新的世界级(ji)产业集群(qun),抢(qiang)占新质生产力制高点(dian)。
目前,中国机器人产业已稳居全球第(di)一梯队:连续11年保持全球最(zui)大工业机器人市场地位,专利储备突破19万项(xiang),约占全球三分之二,长三角、珠三角形成3000余家企业集群(qun)。全球人形机器人百强榜单(dan)中,中国企业占比超过三分之一。我国“十四五”规划将机器人列为战略性产业。2025年被称为人形机器人“量产元年”,人形机器人正在加速落地汽车工厂(chang)、家庭服务(wu)等场景。据高盛(sheng)预(yu)测,2035年全球市场将突破万亿元规模,中国成为全球机器人浪潮的中坚力量。
参赛到完赛,创举(ju)造历史。从实验室到马(ma)拉松赛道,或许有些机器人选手跑得并(bing)不完美,但是(shi)这届马(ma)拉松的举(ju)办意味着一个新时代已经到来。这场融合科技与体育的赛事,让大家更深刻地理解人机协同的潜力与挑战,为未来的发展奠(dian)定坚实基础。这场赛事不仅是(shi)技术的较量,更是(shi)对人类智慧的致敬。大家相信,未来人形机器人将在更多领域大放(fang)异(yi)彩,成为推动社会进步的重要(yao)力量。
来源:央(yang)视网