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首场机器人半程马拉松决出冠军，21公里赛程考验了哪些能力？|界面新闻 · 科技
界面新闻记者 | 李彪
界面新闻编辑 | 文姝琪
21公里，用时2个小时40分钟，全程保持7至8公里匀速奔跑，在北京亦庄首次举办的人形机器人半程马拉松比赛中，北京人形机器人创新中心旗下“天工机器人Ultra"赢得冠军。
此次人形机器人半程马拉松以亦庄南海子公园为起点，通明湖信息城为终点，总路程21.0975公里，比赛地形环境包含平地、坡道，坡道最大坡度9度，全程线路共包括6个左转道、8个右转道，最小转弯角90度，考验机器人奔跑时转弯的平衡能力，终点前还设置了一段1.5公里的直道，考验机器人的冲刺速度。赛事委员会赛前会为人形机器人赛队提供线路的GPS坐标数据。
比赛共有20支队伍，参赛机器人包括北京人形机器人创新中心旗下的天工Ultra、宇树机器人旗下的宇树G1、众擎机器旗下PMOI、中科慧灵、松延动力、钛虎机器人、华中科技大学、北京科技职业大学等高校及民间组织研发设计的机器人。机器人尺寸各异，尺寸最大的天工Ultra机器人身高180厘米，体重52千克，接近一个成年人的体型。最小尺寸的“小巨人机器人”身高有75厘米，重量只有10千克。
图：视觉中国
比赛采用“人机共跑”的形式。出于安全考虑，人类马松拉运动员被分在赛道右侧，参赛机器人在左侧的专用赛道内比赛，中间以护栏隔开。按照比赛规则，包括人类领跑员在内，每支赛队最多可安排3名参赛选手同时进入赛道，现场大多数队伍都是采用了“一名人类领跑员+一名控制员+机器人”的配置。
每台参赛机器人必须为双足人形，比赛过程中双足行走或奔跑，禁用轮式结构。据组委会介绍，各参赛队伍采用的奔跑行进技术大致有两种：其一是通过控制器推动机器人前进；另一种则是采用了UWB定位技术，通过引导员在机器人行进路线前方给予信号，使选手完成自主通行。
7点30分，裁判员鸣枪示意比赛开始后，天工Ultra人型机器人率先起跑出发。比赛采用间隔出发，参赛机器人依次发枪起跑，每个参赛机器人出发时间间隔1-2分钟，保证在参赛机器人间距在1米以上。
在比赛过程中，赛道内设置多个补给站，赛队可在补给站内更换电池、机器人及领跑员。每支参赛队伍都配有一名随行裁判，全程跟随判罚。更换机器人或更换电池需要向随行裁判示意，获得同意后进行换电池、更换机器人的操作。其中，换电池不停表，时间计入比赛计时，更换机器人须罚时。机器人最终的成绩为比赛计时与罚时总和。
40分钟左右，最先出发的“天工机器人Ultra”保持每小时8至9公里速度匀速奔跑，到达5公里补给站第一次更换电池，花1分钟50秒完成换电。
比赛过程中，队伍后的机器人都有遇上摔倒、换电、更换机器人的情况，中途还有后出发的机器人反超了前位机器人。沿途的街道与山坡上都聚集了大量观众拍照、为机器人高呼加油。
2小时左右，“天工机器人Ultra"奔跑通过一段相对狭窄的直道时失去平衡摔倒。据同步直播介绍，在真实环境多种复杂路况奔跑，机器人需要具备精准调整步伐、姿态，控制好动力和制动的能力，路面宽度、地面平整度等许多原因都可能导致机器人摔倒。经过简单现场调试后，天工机器人未更换机器人重新出发。
10点14分，“天工机器人Ultra”冲线第一个到达终点，全程换电3次，未更换机器人。据工作人员现场接受采访解释，比赛中的那次摔倒因为电池显示不准确、电池容量不足导致机器人失去平衡。
图：视觉中国
赛事的主办方北京经开区管委会副主任梁靓向界面新闻介绍，像马拉松测试人的耐力极限一样，21公里的长期测试与不间断奔袭也是对人形机器人多项技术能力的综合考验，包括真实开放环境中的环境感知与运动控制、续航能力。因此，赛事规则设计的初衷是鼓励单台机器人不换电池跑完全程，为此组委会除了按参赛队名次高低评定冠军、亚军、季军外，另外还设置了完赛奖、最佳耐力奖、等专项奖，以鼓励机器人坚持跑完比赛。
机器人的设计需要紧密贴合应用场景，不同场景对机器人性能有不同侧重。以马拉松为例，马拉松赛程长，机器人关节需具备高功率密度，以提供足够力量和耐力，保证动作稳定输出，承受长时间持续奔跑带来的屈伸、身体重量和冲击力。此外，关节持续运动产生大量热，散热能力对于机器人持续稳定跑完全程至关重要。
记者了解到，此次参加比赛的多台机器人最开始并不是为奔跑场景设计，许多团队都提前花时间为备战马拉松做了专项优化与调试。
天工机器人团队发言人魏加灵接受界面新闻采访介绍，身高1米8、重52公斤的“天工Ultra”因其大功率的一体化关节、低惯量腿部结构设计，在奔跑速度上极具爆发力，先天条件适应奔跑。而为了备战马拉松，团队重点解决机器本体的可靠性和稳定性、关节发热等问题。机器人奔跑时，双脚交替重踏地面，持续的冲击和振动给机器本体带来极大的强度和磨损。“天工Ultra”通过结构的持续优化，找到轻量化与刚强度的平衡点，加上缓冲结构，实现腿足的刚柔耦合设计，最终达到长距离奔跑本体不损坏。此外，团队通过结构的轻量化设计、关节导热技术以及风冷散热技术，使关节达到热平衡，让机器人可以长时间持续奔跑。
图：视觉中国
上海卓益德机器人创始人李清都在采访中告诉记者，续航是团队在进行机器人设计时所做的一项重要突破，机器人续航需要电机功率功率密度和电池能量密度的限制。突破这一难题后，公司的机器人可以做到连续走6个小时、奔跑4个小时不换电池。
松延动力机器人投资方、首程资本管理合伙人朱方文认为，现阶段人形机器人供应链极不成熟，将现有的工业机器人、协作机器人的零部件应用到人形机器人上，会存在发热、能耗高、稳定性差等问题，这些问题无法靠单一的零部件改进解决，需要机器人本体设计在一体化关节、结构设计、算法适配上综合改进。相比于奔跑速度或者名次，产业界更关注各家机器人的能耗情况、故障率、故障修复时间、故障点位、赛后机器人的损毁率等指标，借助主机厂这次在马拉松的同台竞技，促进整个人形机器人行业的快速迭代。
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