芯耀
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作者丨賽迪研究院產(chǎn)業(yè)政策所 李陳、王昊
編輯丨王偉
美編丨馬利亞
監(jiān)制丨趙晨
“天工Ultra”奪得全球首個人形機器人半程馬拉松冠軍
4月19日2025北京亦莊半程馬拉松暨人形機器人半程馬拉松在北京亦莊鳴槍開跑。這場全球首個人形機器人半程馬拉松賽，既是一場百姓津津樂道的“體育+科技”競技比賽，也是一個人形機器人產(chǎn)品技術(shù)的檢驗場：18個人形機器人同臺競技展示了核心技術(shù)的巨大進步，也暴露了不少產(chǎn)品性能短板，為產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展指明方向。
展現(xiàn)三大技術(shù)發(fā)展亮點
此次人形機器人半程馬拉松賽集結(jié)了來自北京、上海、廣東、江蘇、河南等地的20支人形機器人參賽隊攜18款人形機器人“運動員”同場競技，最終6支機器人隊伍完賽，實現(xiàn)了30%完賽率。在比賽過程中，人形機器人“運動員”集中展現(xiàn)了在運動控制、能源續(xù)航、零部件和整機性能的技術(shù)亮點。
一是人形機器人運動控制能力不斷提升，雙足運動能力實現(xiàn)從實驗室到戶外場景的跨越。本次賽事首次在21公里公開道路賽道中設(shè)置平地與坡道，最大坡度≤9°，對機器人的運動控制提出嚴(yán)苛考驗。目前基于強化學(xué)習(xí)的運動控制算法技術(shù)支撐機器人實現(xiàn)全身協(xié)同控制，參賽機器人在動態(tài)平衡、環(huán)境感知與運動規(guī)劃等領(lǐng)域取得較大突破，在長距離奔跑中應(yīng)對陡坡、石板路等復(fù)雜地形和觀眾干擾等突發(fā)狀況能力顯著增強。如，國地共建具身智能創(chuàng)新中心“天工Ultra”搭載的“慧思開物”實時感知環(huán)境，實現(xiàn)了動態(tài)步態(tài)調(diào)整與關(guān)節(jié)力矩的精準(zhǔn)控制。樂聚夸父機器人結(jié)合模型預(yù)測控制和模仿學(xué)習(xí)的算法，提升運動效率、穩(wěn)定性與地形適應(yīng)能力。
二是能源續(xù)航和輕量化設(shè)計取得突破，人形機器人在應(yīng)用場景的連續(xù)作業(yè)能力大幅提升。傳統(tǒng)人形機器人受限于電池能量密度，續(xù)航普遍不足2小時。近年來，高倍率放電電池技術(shù)補齊這一技術(shù)短板。如，宇樹G1采用寧德時代定制化鋰聚合物電池，支持2小時連續(xù)運動。靈寶CASBOT SE單塊電池容量達1.2kWh，實現(xiàn)4小時續(xù)航。“行者二號”以單電池支撐6小時續(xù)航，充一次電可以跑30公里以上，是參賽者中唯一沒有在比賽中途更換電池的機器人。輕量化設(shè)計通過降低自重減少能耗，提升運動靈活性。半醒機器人隊“精靈”機器人體重?32kg，腿部采用低轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計，減少硬件負(fù)擔(dān)。“天工Ultra”通過拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)，在維持強度前提下實現(xiàn)系統(tǒng)性減重。
三是零部件和整機的可靠性提升，加速人形機器人走向商業(yè)化落地。賽事對核心零部件的高精度、高負(fù)載特性與整機系統(tǒng)的冗余設(shè)計能力進行系統(tǒng)性驗證。如，“天工?Ultra”采用一體化關(guān)節(jié)設(shè)計，采用高扭矩密度電機與諧波減速器集成方案，液冷散熱方案解決了長距離奔跑中關(guān)節(jié)易發(fā)熱的難題。松延動力N2人形機器人關(guān)節(jié)電機等零部件的可靠性較高，能實現(xiàn)快速奔跑、跳躍等動作。一體化關(guān)節(jié)、視覺和激光雷達傳感器、高能量密度電池等性能不斷提升，高扭矩密度電機與高效傳動機構(gòu)的突破，不僅使人形機器人的運動能力實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，還降低了生產(chǎn)成本和風(fēng)險，加速了人形機器人走向商業(yè)化落地的進程。
主要參賽隊伍與完賽情況
賽迪研究院產(chǎn)業(yè)政策所整理，2025年5月
暴露三個技術(shù)發(fā)展短板
頻繁摔倒、關(guān)節(jié)過熱與磨損、電機故障……在21.0975公里的賽程中，人形機器人也出現(xiàn)了諸多“尷尬瞬間”。這次真實賽事充分暴露出人形機器人在運動控制、續(xù)航散熱、硬件可靠性等短板。
一是運動控制與動態(tài)平衡能力不足，實驗室技術(shù)難以適配現(xiàn)實場景需求。當(dāng)前運動控制算法的魯棒性不足，系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計存在缺陷，部分人形機器人在馬拉松賽事中頻繁摔倒。如，比賽中天工Ultra、宇樹G1、松延動力N2等出現(xiàn)摔倒情況，暴露了算法在真實環(huán)境中的局限性，大部分參賽隊伍機器人因大腦與小腦分離的多芯片架構(gòu)產(chǎn)生通信延遲，無法實時響應(yīng)斜坡、坑洼路面等地形變化。目前產(chǎn)業(yè)主流方案依賴CPU+GPU/NPU的組合，硬件接口不統(tǒng)一、通信協(xié)議復(fù)雜，進一步加劇了系統(tǒng)集成難度。
二是高性能零部件、高可靠整機缺乏，制約產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。比賽中人形機器人頻繁出現(xiàn)關(guān)節(jié)過熱、電機故障等問題，需人工噴涂冷卻液，部分因關(guān)節(jié)磨損等硬件故障退賽，暴露出精密傳動系統(tǒng)和力矩電機等核心部件在長時間高強度工況下的穩(wěn)定性缺失。零部件性能離散性導(dǎo)致整機系統(tǒng)可靠性不足，實驗室環(huán)境測試故障率較低，在馬拉松比賽復(fù)雜工況下大幅提升，難以支撐工業(yè)、家庭場景的連續(xù)性作業(yè)需求，制約規(guī)模化落地。
三是典型場景試驗驗證亟須加快。馬拉松賽事暴露了人形機器人在真實復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)能力短板，僅6支隊伍完賽且需頻繁換電或遙控操作。當(dāng)前人形機器人敏捷性、靈巧性、精確性都無法與人相比，多數(shù)人形機器人因功能受限還未有實際的應(yīng)用場景。國內(nèi)外企業(yè)僅在汽車制造、物流倉儲等部分領(lǐng)域開展測試，成熟應(yīng)用場景較少。人形機器人的應(yīng)用場景試驗多集中于單一運動能力的測試，真正面向?qū)嶋H復(fù)雜應(yīng)用場景的系統(tǒng)化驗證明顯不足。
三個發(fā)展路徑對策
比賽結(jié)束后，諸多從業(yè)者對機器人的表現(xiàn)進行復(fù)盤、反思：人形機器人仍需通過多場景競技測試系統(tǒng)性驗證上肢操作、感知決策、環(huán)境交互、任務(wù)泛化等能力，其中，加快技術(shù)攻關(guān)、推廣應(yīng)用與完善生態(tài)成為推動人形機器人實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地的三個關(guān)鍵路徑。
一是加大軟硬協(xié)同攻關(guān)。推動設(shè)立“十五五”國家重點研發(fā)計劃“人形機器人”重點專項，支持基礎(chǔ)前沿和重大共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。重點聚焦“大腦”“小腦”“肢體”等核心技術(shù)，組織聯(lián)合高校、科研院所、企業(yè)等多方力量，瞄準(zhǔn)國際前沿技術(shù)，開展技術(shù)攻關(guān)。重點布局人形機器人感知、交互、控制、執(zhí)行等前沿技術(shù)，突破高效能驅(qū)動器、高性能電機、高性能AI芯片等核心技術(shù)。
二是加快人形機器人典型場景的測試驗證和示范應(yīng)用。建立人形機器人試驗驗證平臺，支持機器人企業(yè)、用戶、國評中心、高校院所等共建人形機器人試驗驗證平臺。優(yōu)先圍繞工業(yè)、特種、物流等落地可行性高、應(yīng)用價值大、可批量復(fù)制的領(lǐng)域，支持人形機器人企業(yè)與用戶企業(yè)共建實景化驗證平臺，為人形機器人提供場景測試驗證的實踐機會。引導(dǎo)企業(yè)在研發(fā)過程中基于用戶需求，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和功能，鼓勵相關(guān)單位使用人形機器人。
三是完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)。推動組建中國機器人行業(yè)協(xié)會，整合產(chǎn)學(xué)研用金政多方資源，加強對重大戰(zhàn)略性問題的前瞻研究，引導(dǎo)行業(yè)自律、規(guī)范發(fā)展。推動關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，促進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。開展人形機器人標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，加快標(biāo)準(zhǔn)立項，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，加快推進我國標(biāo)準(zhǔn)走出去。
