最近,一段机器人“娇羞捂脸跑”的视频火遍全网。画面里,人形机器人把双手高举在脸前,身体前倾,一边飞奔一边扭着身子,网友笑称它像因为害羞所以捂着脸跑,也像拿了个烫手的馍。

这段视频出自8月23日举办的第二届世界人形机器人运动会的400米小型组决赛。“捂脸跑”的机器人是天工Omni,最终以45.66秒的成绩夺冠。

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笑过之后,有人提出问题:这姿势到底是谁教它的?以后会不会有人类运动员学这个跑法?既然是人形机器人,我们就先看看它的原型——人类,都在用什么样的跑步姿势。顺便回答第二个问题:人类“捂脸跑”会不会更省力。

人类摆臂,其实是一笔“划算买卖”

即使不是比赛冲刺,我们普通人慢跑,甚至走路遛弯也会前后摆动手臂。可摆臂本身需要肌肉用力,也消耗能量,是不是人类学机器人“捂脸跑”,真的会更省力、跑得更快呢?

2014年,两位美国研究者用实际测试回答了这个问题,论文发布在《实验生物学杂志》上,标题就叫做——人类跑步的代谢成本:摆臂值不值?

试验设计简单直接:13名参与者每人在跑步机上跑4次步,每次采用不同的手臂姿势,包括正常摆臂、双手背在身后、双手抱在胸前和双手举到头顶。每次跑步速度都相同,为每秒3米,约等于每小时10公里。

研究者通过测量跑步中氧气和二氧化碳吸入呼出的量,计算每种跑步姿势的代谢成本,比较哪种姿势最省力。

再回头看天工Omni的“捂脸跑”,它结合了双手抱在胸前和举到头顶两种姿势,差不多是这项研究所有姿势里最费力的那一档。换句话说,人类运动员学不了这个跑法,谁学谁变慢。

不摆臂,身体就得“扭”着保持平衡

为什么摆臂这么重要?这得从人类跑步的力学机制说起。

人类的两只脚分别在身体中线的左右两边,跑步时每次向前迈一只脚,如果不摆臂,下肢就没法笔直地前进。当迈出右脚时,下肢就会绕着垂直中轴线向左旋转(逆时针),下一步迈左脚又变成向右旋转。

上文的研究也验证了摆臂的抵消作用:正常摆臂时骨盆和肩部绕身体垂直轴旋转的幅度最小,不摆臂时骨盆旋转增幅可高达101%,肩部旋转也可达44%。意思是,如果人类运动员“捂脸跑”,就得像天工Omni一样扭动身体才能保持平衡。

抵消旋转(角动量)是跑步时摆臂更省力的最主要原因,其他机制可能也有一定作用,比如有助于保持姿势和平衡等。另外,人类自然摆臂消耗的能量很少,摆臂为下肢省下来的能量明显大于摆臂本身的成本,所以摆臂很值,可以说是身体的“低成本配重”。

“捂脸跑”是机器人自己“想”出来的

最后,回到第一个问题:“捂脸跑”是谁教机器人的?

赛后,天工Omni 400米小型组研发团队负责人、北京人形机器人创新中心运动控制算法专家韩刚接受了采访,表示这个姿势是天工Omni“自己思考”出来的。

韩刚解释:“一开始我们设计的是正常人百米跑步的模式,但这个机器人是在仿真里不断用数据迭代出来的,它在学的时候,可能就感觉‘捂脸跑’比摆臂跑更舒服,所以这是它自己迭代出来的方式。”

当然,这里的“舒服”不是指人类的感受,而是表示符合工程师设定的目标,比如跑得快、不能摔倒或过热等等。

韩刚表示,如果机器人快速摆臂,可能导致肩关节位置发热。而“捂脸跑”避免了肩部的高频摆动,降低了发热风险,同时这款机器人的腰部和腿部足够强,完全可以通过摇肩扭胯来保持平衡。

机器人跑步,不只是为了拿金牌

不过,“捂脸跑”并不是所有机器人的“标准答案”。在这届世界人形机器人运动会上,更多人形机器人采用了类似人类的摆臂方式,而且每一个的跑姿都有些许差别。这与每款机器人各个部位的动力、发热和重量有很大关系。

比千奇百怪的跑姿更重要的是,这届赛事上,机器人已经打破了多项人类田径项目纪录,包括100米、400米、1500米跑和跳高。

机器人参加比赛,不仅是为了拿金牌,更是倒逼技术团队甚至整个行业交出更好的硬件与算法,推动技术进步,提高机器人的运动能力上限和硬件可靠性。这些进步不是为了把机器人留在跑道上,而是为了让它们适应物流工作、抢险救灾和长距离巡检等复杂环境,真正能进入千行百业。