來源：科普中國
作者：田達瑋 科普創(chuàng)作者
審核：于乃功 北京工業(yè)大學(xué)教授
4 月 19 日，北京亦莊舉辦了全球首個人形機器人半程馬拉松比賽。在這近 21.1 公里的賽道上，數(shù)萬名人類選手和人形機器人將一起奮力奔跑。這場比賽，是人類與機械，體育與科技的融合。
盡管賽場上的人形機器人，最快的也花了2小時40分42秒完賽，和人類尚有差距，但人形機器人能參加半馬比賽已經(jīng)非常不容易了。從蹣跚學(xué)步到在賽道上奔跑，人類科學(xué)家和工程師努力了 60 多年的時間。
人形機器人，走起來不容易
在很久以前，人們就開始制造類似于人形的機械設(shè)備了，比如在 500 多年前，達·芬奇就設(shè)計了“機械騎士”。在 90 多年前，也出現(xiàn)過巨大的機械“鐵皮人”，但它們算不上真正意義上的機器人，也沒有辦法自己行走。
達·芬奇的“機械騎士”，圖片來源：Wikipedia
和其他機器人一樣，人形機器人需要解決的難題有很多，但人形這個特殊的形態(tài)，讓它們在站立和行走上，要面對更多挑戰(zhàn)。
人形機器人和四足機器人不同，四足機器人的重心更容易保持在支撐面內(nèi)，而人形機器人屬于雙足機器人，支撐面積更小，重心一旦超出支撐面，很容易摔倒。
20 世紀 60 年代末，米奧米爾·武科布拉托維奇（Miomir Vukobratovi?）和達沃·尤里奇（Davor Juri?i?），提出了零力矩點（Zero Moment Piont）概念，詳細解釋這個概念需要列很多公式，這里咱們知道它能幫助我們讓機器人站穩(wěn)的條件就行了。零力矩點后來成了雙足、四足機器人的步態(tài)規(guī)劃里的重要的概念，算是人形機器人發(fā)展史上一個重要的里程碑。而接下來，我們就回來顧一下，機器人是怎么一步一個腳印“走”起來的。
WL-3 主從式行走機器人
而且在制造全尺寸人形機器人之前，研究者先是使用了“半身”機器人對人形機器人的步態(tài)進行研究。
WL-3 主從式行走機器人，圖片來源：Humanoid Robotics Institute, Waseda University
WABOT-1
世界上第一個全尺寸人形智能機器人，是 1972 年日本早稻田大學(xué)建造的 WABOT-1。雖然叫人形機器人，但它看起來更像是個樂高積木塊搭起來的“方塊人”。
WABOT-1 機器人，圖片來源：Humanoid Robotics Institute, Waseda University
雖然看起來有點方，但是它能通過早期的傳感器探測周圍的障礙物，并且能夠顫顫巍巍地邁腿行走，在人形機器人的發(fā)展史上，有著特別的地位。
ASIMO
人形機器人領(lǐng)域另一個重要的里程碑，要數(shù)本田公司的 ASIMO 了。
ASIMO 機器人，圖片來源：Wikipedia
它其實并不是本田公司研制的第一款人形機器人，早在 1980 年代，本田公司的人形機器人計劃就已經(jīng)開啟了。本田公司也是從“半人形”機器人（E 系列）開始的，到了 90 年代，才開始開發(fā)更接近人形的 P 系列機器人。
只有兩條腿的本田E系列機器人 E-0，圖片來源：Wikipedia
本田 1993 的“大腦袋”P-1 機器人，圖片來源：Wikipedia
2000 年發(fā)布的 ASIMO，就是在 P 系列機器人的基礎(chǔ)上改進優(yōu)化而來的。它的外形像一個穿著宇航服的人類，能夠自己檢測周圍的環(huán)境，規(guī)劃路徑行走。并且能夠與周圍的人類互動、打招呼。
自從發(fā)布之后，ASIMO 機器人開始了它在全世界范圍內(nèi)的巡演展示。雖然它的運動能力不及現(xiàn)在能轉(zhuǎn)手絹以及后空翻的 H1，但在當(dāng)時，它的表現(xiàn)已經(jīng)引起了轟動。讓人形機器人“出圈”了一把。
蘇菲亞與 ATLAS
進入 21 世紀之后，人形機器人的發(fā)展就更迅速了，它們要么在外形、神態(tài)語言上更接近人類?；蛘咴谶\動能力與環(huán)境互動方面更接近人類。
比如，2015 年漢森機器人公司的索菲亞機器人誕生，就屬于前者，它模擬人類的外表和說話方式，并且能夠識別對話者的情緒。
索菲亞機器人，圖片來源：Wikipedia
在 2017 年，索菲亞獲得了沙特阿拉伯公民的身份，成為了第一個獲得某個國家公民身份的機器人。雖然這件事曾經(jīng)引發(fā)過爭議，但也算是從另一個角度引起了人們對人形機器人的關(guān)注。
幾乎就在索菲亞引起熱議同一時間，波士頓動力公司（Boston Dynamic）也發(fā)布了自己的 ALTAS 展示視頻，相比于之前的 ASIMO，ALTAS 的運動能力確實有了飛躍式的提升。能夠“障礙跑”，拿起箱子搬到指定位置，以及后空翻。
“工作”中的 ATLAS，圖片來源：波士頓動力官網(wǎng)
但強大的 ATLAS 也有一個致命問題，成本過高。一臺 ATLAS 的價格動輒上百萬美元。相比之下，崛起的國產(chǎn)人形機器人，正在解決這一問題。
崛起的國產(chǎn)人形機器人
我們國家的全尺寸人形機器人出現(xiàn)得也不算晚，比如 2000 年就誕生了由國防科技大學(xué)研制的“先行者”。
國防科技大學(xué)研制的“先行者”機器人，圖片來源：Wikipedia
以現(xiàn)在的視角，從外觀上看，先行者確實是挺簡陋的，但經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，我們國家的人形機器人已今非昔比了。現(xiàn)在的國產(chǎn)機器人，不光外形上看起來頗有“科技感”，運動能力也有了極大提升。
比如本次機器人半馬奪冠的北京人形機器人創(chuàng)新中心的“天工機器人”，它能以每小時 6 公里的速度奔跑，沖刺速度最大能達到每小時 12 公里，同時還能應(yīng)對上下臺階以及崎嶇的路面。
松延動力的 N2 個頭小一些，只有 1.2 米高，但它同樣有著高超的運動能力，除了跑步，還能原地后空翻。
此外，曾經(jīng)在 2025 年央視春晚上“轉(zhuǎn)手絹”的宇樹科技機器人，同樣也是運動高手。宇樹科技的 H1 機器人不僅能轉(zhuǎn)手絹，也能原地后空翻，還能以每秒 3.3 米（約每小時 11.9 公里）的速度前行。
宇樹科技的另一款人形機器人 G1，行進速度也能達到每秒 2 米（約每小時 7.2 公里）。值得一提的是，宇樹科技的 H1 和 G1 人形機器人，售價分別在 65 萬元人民幣和 9.9 萬元人民幣。相比于動輒上百萬美元的 ALTAS，宇樹科技的機器人會率先走進普通人的生活，這樣高性能，低成本的人形機器人，也吸引來了國際同行的關(guān)注。
就在今年 2 月召開的 3DEXPERIENCE WORLD 2025 峰會上，波士頓動力公司的聯(lián)合創(chuàng)始人馬克·雷伯特（Marc Raibert）也表示，自己的研究所購買了宇樹科技的人形機器人，進行“深入了解”。
雖然人形機器人現(xiàn)在的跑步姿勢還有些稚拙，但也許不久的將來，它們就會在跑步這件事上趕上人類，就像曾經(jīng)國際象棋機器人、圍棋機器人已與人類比肩一樣。
每一次機器的進步，都是人類智慧的一次突破。
監(jiān)制：盧剛 | 責(zé)編：陳改 | 校對：張慧
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