一个月前仅7米/秒,天工机器人如何跑出百米8.86秒?

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和AI聊了一下

8月25日,北京国家速滑馆“冰丝带”,第二届世界人形机器人运动会100米复赛。天工机器人冲过终点,计时器定格在8.86秒。三天前,它在开幕式上跑出9.39秒,已经超过了博尔特9.58秒的人类世界纪录。现在,它把人类纪录甩开得更远。

一年前,人形机器人百米最好成绩是21.50秒。从21秒到8秒,这不是渐进改良,是性能曲线的垂直拉升。

天工团队到底做了什么,能在一年内把成绩砍掉一半再拐个弯?

最直接的答案藏在一个月前。运动控制算法专家韩刚赛后透露,赛前一个月,天工Ultra的奔跑速度还是7米/秒。一个月内,被提升到10米/秒——相当于36公里/小时。一个月,速度跳涨了超过40%。

项目技术相关人员接受现场媒体采访

能实现这个跳跃,靠的不是某一项黑科技,而是一套环环相扣的“硬件先撑住,算法再榨干”的协同逻辑。

先换“心脏和肌肉”,把物理天花板顶上去

机器人跑得快不快,首先看关节能出多大力。去年,天工团队给1.8米身高的机器人配的是300牛·米的关节模组,当时觉得已经很强了。今年,行业内关节峰值扭矩已普遍提升到800牛·米级别,天工Ultra也采用了这一规格。

这不是换个零件那么简单。关节扭矩翻了一倍多,意味着同样的髋关节摆幅下,机器人的蹬地力量发生了质变,直接支撑了后程极速的爆发。所以你才会在开幕式百米预赛中看到,天工Ultra起跑阶段落后于荣耀“闪电”机器人,但进入后程,它开始反超,最终先撞线。

人形机器人在赛道上展开高速竞速

这就是更大的扭矩储备在说话——极速上限更高,中后程的加速能力更强。

更大的扭矩背后,需要整条动力链的配套升级。电源必须能瞬间释放大功率,才能匹配关节的高动态爆发需求。结构上,团队在一个月内完成了整机减重、髋关节强化、结构强度升级。

简单说,就是让机器人的“骨架”更轻、更耐冲击,在高速奔跑时不会因为形变影响步态,同时降低风阻损耗。

但更大的功率也意味着更大的发热。关节持续满负荷输出,髋、踝两处核心关节的温升最快,一旦触发过热保护,机器人会直接减速甚至僵直。天工团队的做法是:400米短距离项目,走高速进风被动散热路线;1500米长距离,则搭载专用液冷散热系统。

相当于给机器人配了针对不同赛程的“降温方案”,确保在冲刺的十几秒内,关节能全程扛住峰值输出。

再用算法“榨干”硬件,让机器自己找最优解

硬件把天花板顶上去之后,算法负责的是:把这块天花板上的每一寸空间都用完。

天工搭载的“慧思开物”平台,这届运动会前针对百米项目做了专项优化——重点强化起步响应和直线加速能力,同时优化步态稳定性与极速输出边界。说白了,就是让算法更适应高速奔跑,而不是在高速下失稳失速。

怎么做到?一个关键手段是强化学习。韩刚打了个比方:“这和教育小朋友很像,表现好了会有奖励,表现不好也会有批评。”

在仿真环境里,工程师只给机器人大方向——比如“要快”“别过热”,至于具体怎么跑,是摆臂还是捂脸,是昂首挺胸还是弯腰弓背,机器人在千万次仿真试错中,自己摸索出最高效的跑姿。

400米小型组决赛中,天工Omni以“捂脸跑”的姿态夺冠,就是这个逻辑的产物。工程师最初给它设计的是摆臂跑姿,但机器人自己在仿真里发现:快速摆臂会让肩部负载过大,导致关节发热,影响能耗,根本撑不完400米。收拢双臂、压低重心、靠腰腿发力,反而跑得更快更稳。

人形机器人采用特殊跑姿完成赛事赛程

这个看起来滑稽的姿势,不是工程师设计的趣味动作,是算法在硬件约束下自己算出来的最优解——牺牲摆臂,换取整机稳定性和更低功耗,同时不牺牲冲刺速度。

这种“让机器人自己找答案”的路径,正在改写传统的运动控制方法论。以前靠写方程,规划每一个动作、描述每一个状态,但很多复杂的动态场景根本写不清楚。强化学习不需要这些——它基于数据驱动,在仿真里反复跌倒重来,最后输出一套工程师自己都未必能想到的策略。

让机器人“自己看路”,全自主才能跑出真极限

这届运动会还有一个硬核要求:所有径赛项目,全自主,零遥控。发令枪响后,控制员只按一个启动键,后续全部由机器人自己判断、自己奔跑。

这意味着机器人不是“被人遥控跑得快”,而是“自己会跑还会认路”。去年,参赛机器人主要靠“巡线”——盯着跑道线跑。今年,天工升级为通过定位建图进行自主导航,头部装了雷达,能在场馆内完成全局定位,不再依赖赛道线也能精准保持在赛道内高速奔跑。

这背后的技术升级,是把机器人从“看见”推向了“理解”——它需要实时知道自己在哪、跑道在哪、怎么规划最优路线,同时还要在高速下维持动态平衡。

省去“盯线”的视觉依赖,释放了更多算力给运动控制本身。这也是为什么天工能在后程越跑越快,而不是在高速下因为路线修正而损耗速度。

8.86秒是一个起点,不是一个终点

回到最初的问题:天工靠什么从9.39秒跑到8.86秒?

赛前一个月,硬件大换血——关节扭矩提升至800牛·米级别、整机减重、结构强化、电源升级、热管理定制,把物理极限从7米/秒推到了10米/秒。算法上,慧思开物平台针对百米专项迭代,强化学习让机器人在仿真里自己摸索出最优跑姿和步态控制,把硬件性能彻底榨干。

再加上全自主导航的升级,路线规划不再拖后腿。软硬件协同,在竞速这个单一场景下,把每一环都顶到了当前的技术上限。

但也要看到,这个成绩是“赛场专属优化”的产物。关节电机功率密度的物理上限、短距离爆发下的发热约束,都决定了当前这套方案的极限只能支撑百米级冲刺,无法直接平移过来做长任务、复杂环境的通用工作。

宇树科技同场百米预赛只跑了12.41秒,就是因为它的精力放在了量产产品上,没做竞速专项优化。这恰恰印证了天工8.86秒背后的逻辑:不是因为“机器人天生就能跑这么快”,而是针对这个特定场景,把全链路性能都拉到了极限。

大赛官方公示百米预赛各参赛队伍成绩

韩刚赛后说了一句很“凡尔赛”的话:“如果再给一个月,它还会更快。”这句话透露的信息比成绩本身更值得关注:当前这套硬件和算法的组合,还远没摸到天花板。