北京亦莊南海子公園，終點線前。

“天工Ultra”穩穩地向終點線沖來，鏡頭、目光、快門聲一齊聚攏。去年的北京亦莊人形機器人半程馬拉松上，它曾以2小時40分42秒的成績拿下冠軍，是那場賽事的王者。

但在今天的比賽中，觸線之后，它沒有直行，沒有減速，沒有停下。機身微微一偏，徑直沖入路邊綠化帶。工程師們上前“急救”，用擔架將它抬離賽道。

觀眾笑稱：“機器人也被勝利沖昏了頭腦?！?/p>

沒人知道，它是被人群遮擋視線、誤判終點為障礙，還是導航在最后一刻失準。這一幕短促、意外，也恰恰照見了機器人行業最直白的現實——進步與失控，只在一瞬間。

人形機器人的發展超乎想象。一年前，人形機器人被拖著完成比賽，參賽機器人的身后，跟著一溜扛著電腦的工程師。他們在一旁牽引、遙控，需要頻繁介入糾正方向，更像是一場人機協同接力。

一年后，賽場規則本身發生變化，陪跑員被取消，人工干預被嚴格限制，場內外換電會直接影響成績計算，有40%的機器人實現了自主導航。人形機器人第一次獨立面對一條復雜而漫長的真實道路。但最快完賽時間直接縮短近兩個小時，最短完賽時間為50分26秒，機器人從面前掠過，只剩一道殘影。

這條賽道本身也像是為機器人量身設計的一本“難題集”。全長21.0975公里，從平地到坡道，從連續彎道到狹窄路段，再到南海子公園內接近90度的急彎與下坡組合，十余種地形被串聯在一起。對人類跑者來說這都不輕松，對于機器人來說更是挑戰，每一個轉彎、每一段坡度變化，都是對感知、決策與控制系統的同步拷問。

在這條賽道上，對人形機器人的考驗被拆解為多個維度：運動控制決定它能否穩定奔跑，能源管理決定它能跑多遠，感知決策決定它能否找對方向，而熱管理與機械結構，則構成了這一切能否持續運行的基礎。

機器人在成功之余，也交出了一本“錯題集”：有的因為高溫需要暫停降溫，有的突然迷路慌慌張張，有的步伐不穩如醉酒大漢，即便是去年的冠軍“天工Ultra”，也發生了開頭那幕。

但一定程度上，失敗比成功更有意義。每個失衡、誤判、中斷，都暴露了機器人在實驗室環境里被掩蓋的短板。這些真實故障更能讓行業看清邊界、找到方向。

也正是在這樣的背景下，賽場上那些看似細碎的差異，開始變得耐人尋味：為什么有的機器人選擇穿鞋，有的堅持裸足？為什么有的步伐大開大合，有的卻以高頻小步前進？為什么有的外形如嬰兒，有的又是成年人的模樣？為什么同樣的彎道，有的機器人可以流暢通過，有的卻必須減速甚至停頓？

圍繞這些看似簡單的現象，我們邀請了快思慢想研究院院長田豐，以及零零后科技創始人兼CEO張振堯，從他們各自的視角對這場“人形機器人半馬”進行拆解。

追趕博爾特

●有的機器人跑得像博爾特，有的像喝多了，它們的速度、步幅差異明顯，本質受哪些因素制約？

“在控制能力還不夠成熟的情況下，很多系統會主動選擇更保守的小步策略?！?/p>

田豐：步幅最直接的決定因素，其實是關節電機的扭矩。扭矩越大，機器人“力氣”越大，就可以一步邁得更遠，這是最基礎的物理約束。但這并不是唯一因素，還跟控制算法密切相關。如果控制系統對大步態的穩定性把控不夠，它可能會被迫采用小步快走的策略。因為小步的好處在于調整空間更大，一旦姿態有偏差，可以更快修正，整體穩定性更高。

這里面一個關鍵點是系統的響應延遲。人形機器人全身可能有幾十個自由度，比如30多個關節電機。在邁大步的時候，這些電機需要非常高頻、同步地完成姿態調整，對控制系統的實時性要求極高。如果延遲過大，重心來不及修正，就很容易失去平衡、直接摔倒。所以在控制能力還不夠成熟的情況下，很多系統會主動選擇更保守的小步策略。

至于步頻，本質上取決于電機的響應速度和驅動能力，可以理解為控制信號的刷新頻率和執行能力。如果電機性能更好、驅動更強，單位時間內可以完成更多次步態循環，步頻就能提高。從系統角度看，步頻不僅是控制問題，也和電力系統密切相關。因為更高頻率的運動意味著更高的功率輸出需求，如果供電能力不足，或者電機性能不夠，就很難支撐高步頻運行。

●為什么今年人形機器人的完賽時間比去年大幅縮短了？

“電動車產業鏈正在往機器人領域遷移?！?/p>

田豐：其實是得益于咱們電動車產業鏈，這套產業鏈現在正在往機器人領域遷移。我們可以看到，關節電機、電池這些東西在持續進步，整體性能在提升，同時國產化率也越來越高。

另外一個很重要的點是，廠商在算法上的投入也在加大。有的機器人廠商，它一半的研發費用投在“小腦”和“大腦”上，也就是運控和邏輯思考這兩部分。這一塊其實會帶來很大的價值。

●現在機器人需要一邊跑一邊換電池，有的一場比賽下來換四五次，就不能把電池包擴大嗎？

“堆電池容量是下下策?！?/p>

張振堯：按照目前電化學的發展，一塊電池很難驅動一臺身高1.8米的全尺寸人形機器人跑完“半馬”，這是一個客觀現實，所以才會有中途換電或換機器人的方案。接下來的權衡其實就是數學計算。

比如，為了避免換電，我們可以把電池包增大，那整機重量、體積就會上升，這意味著電機要輸出更大的扭矩來維持相同的奔跑速度，而更大的扭矩意味著更高的電流和發熱，最后又要消耗更多的電能……陷入了循環。

所以堆電池容量是下下策。最好的狀態是，把電池的重量控制在整機重量的10%～15%，讓人形機器人可以以比較敏捷的步態、依靠多次換電完成比賽。

今年有一個創新點是，有的隊伍做到了不斷電換電。這是一個非常好的技術路線。原來的換電過程是，把電源線拔掉，系統斷開，換電后重啟，校準傳感器等等，這個過程非常漫長，還存在一些工程上的不確定性。但現在，他們給機器人裝上多塊電池包，可以先更換一塊電池，讓備用電池供電，達到不斷電、系統不關機的效果。

我們希望用一塊電池去完成整個流程，這其實是大家的一個終極夢想。但我們不能指望奇跡——材料學突然發生重大突破，我們要基于現有的情況來看。我認為突破點在“動能回收”，就是從目前這種能耗比較高的“伺服結構”，變成能量回收效率非常高的被動行動狀態，比如用腿部的彈性儲能機制去回收每一步落地的動能。這其實和新能源車下坡回收動能的設計很類似。

OOTD有說法

●為什么有的機器人穿鞋、有的不穿？

“機器人也會磨損‘半月板’。”

張振堯：機器人穿不穿鞋，體現在工程學上就三個指標，地面接觸模型、摩擦系數和沖擊吸收。

機器人每邁出一步，腳接觸到地面，會產生體重2-3倍的反作用力，如果這個反作用力直接沿著腿部連桿向上傳導，它會對踝關節和膝關節造成高頻沖擊，非常容易發生金屬疲勞和斷裂。像人一樣，跑步、登山多了，半月板會磨損。這里跑鞋的作用就是吸收沖擊力，隔離一些高頻振動，有效保護機器人的關節和電機。

還有一個，人也能直觀感受到，就是跑鞋鞋底的設計。機器人的裸足，一般是金屬或碳纖維，摩擦系數比較低，直接接觸柏油馬路容易發生比較小的位移，不穩定。這種微小的偏移會讓機器人的算法出現誤差，進而導致重心或空間位置的偏移，甚至引發系統振蕩。如果給機器人穿上合適的跑鞋，它能大幅提高靜摩擦，也不容易在柏油路面發生微小的位移。尤其是過直角彎時，跑鞋帶來的高摩擦力能夠幫助機器人維持向心力。

穿鞋也會帶來兩個小問題。一個是前期訓練的模型里，沒有把跑鞋柔軟的材料、鞋底的厚度放進去，導致機器人不知道自己穿了鞋，可能會對它的算法造成一定擾動，比如踏空。另一個是，鞋子的重量會增加機器人腿部末端的重量，進一步增加腿部能耗。但我覺得這兩個問題都不是很大，現在用的強化學習算法有很強的魯棒性（也稱穩健性），給機器人穿一雙跑鞋是利大于弊的。

●穿鞋參賽的人形機器人選手。攝：黃依婷

●前兩天北京下雨，參賽隊伍紛紛給機器人披上雨衣。對于人形機器人來說，防水是一件很難的事嗎？

“如果真的做出防水機型，它的整機成本會比現在至少上升五倍?！?/p>

張振堯：我認為機器人防水是一件非常困難的事情。人形機器人集成了大量傳感器和設備，設計之初就沒有考慮到要去防水性工況下使用，它的電源接口、關節之間的連接件、甚至很多走線是完全裸露在外的。有的人如果要搗亂，剪掉其中一根電線，就可能導致整個機器人系統的徹底癱瘓。

在當下這個階段，給人形機器人做防水太復雜了。現在很多團隊在機器人的關節處做了很多創新設計，讓機器人跑得更高效。這些機械結構是帶有實驗性的，如果現在就考慮防水性能，我覺得太早了。再進一步，如果真的做出防水機型，它的整機成本會比現在至少上升五倍，其實也不符合人形機器人的商業化落地需求。