如何为人形机器人披上“冠军战袍”

　　4月19日，身高一米八的人形机器人“天工Ultra”以2小时40分42秒的成绩冲线，拿下全球首个人形机器人半程马拉松赛冠军。

　　现场摄影师用镜头记录下珍贵的夺冠一幕：在众人的欢呼声中，这个身着橙色运动衣的人形机器人跑向“第一名NO.1”的横幅。实际上，“天工Ultra”的橙色“夺冠战袍”并非一件简单的无袖背心，而是专门为这个“大个儿”量身定制的比赛服。

　　“机器人的体型即便在视觉上做到高度类人化，其结构（与人类）也有很大的不同。”“北京未来设计实验室”主任兼首席科学家、北京服装学院研究生院院长兼前沿交叉研究院院长兰翠芹介绍，一方面，机器人无法像人类一样灵活抬高手臂完成穿脱动作，需为其设计合身且满足众多功能性需求的赛服；另一方面，在21.0975公里的赛道上跑步前进时，人形机器人内部结构的温度会因运动强度的增加而升高，对衣服材料的性能要求也随之提高。

　　2月底，北京市经济和信息化局与北京服装学院共建的“北京未来设计实验室”接到任务——为人形机器人设计比赛服。这是人形机器人第一次在半程马拉松赛事上亮相，兰翠芹说，“如何解决功能性适配的问题，如何在视觉上拉近机器人与人类的距离，这都是全新的命题。”

　　为打造一件专属人形机器人的“战袍”，兰翠芹带着团队做了不少创意方案。他们曾尝试让人形机器人穿上一身“战甲”式赛服，凸显力量感和“科技范儿”；也曾考虑设计一套有非遗纹样、由生物材料体素等技术打印而成的服装。但综合考虑比赛服的重量及3D打印技术的适配性等问题后，团队取消了这些方案。

　　“人形机器人比赛服的设计重点是做好功能适配。”兰翠芹进一步解释，衣服重量一定程度上会影响人形机器人的运行速度，“在比赛服的设计和实验阶段，我们为了控制服装的重量，在拉链及开合扣等辅材的使用上尽量选择克重最小的材料。”

　　除了衣服的“减重”问题，团队还要考虑人形机器人在跑半马过程中的散热需求。团队曾设计了一款“连体运动衣”，让人形机器人通过“一片式上下连体”的设计结构穿上整套运动装。但团队通过大量实验后发现，“连体运动衣”会阻碍人形机器人内部机箱和风扇散热，增加机器人的运行风险。

　　最终，在“天工Ultra”比赛服的版式上，团队创新性地采用单侧多点开合的一片式设计，让机器人不用套头也不必伸腿伸脚，就可以快速穿衣。兰翠芹说，这一技术正在申请专利，未来或可为行动不便者提供便利。

　　此外，当人形机器人长时间在赛道上奔跑时，衣服与身体摩擦会不断产生静电，影响信号传输。团队为“天工Ultra”找了一款最轻薄的防静电运动面料制成上衣，在最大限度保证信号传输稳定性的同时减轻衣服重量，让人形机器人“轻装上阵”。这种面料除了具备定制化防静电、超薄形等特性，还能在极端天气下发挥优良的疏水性能，保护这位特殊运动员的安全。

　　几经实验，比赛服面料、款式相继确定。如何防止赛服在“天工Ultra”跑动中滑落或偏移？团队认为，机器人的“皮肤表面”极其光滑，且机械手臂为镂空圆柱结构，如果运动面料未进行标准化的定制，很容易滑落或卡在机器转轴的缝隙中。因此，团队结合面料特点在结构上展开定制化设计，确保衣服和“天工Ultra”贴合。

　　仔细观察“天工Ultra”的后背及肩部会发现，这件“战袍”还有大面积镂空设计。这背后也有设计师的巧思。原来，在人形机器人运动过程中，工程师需要根据紧急情况迅速找到机器人的辅助把手、通风口、急停按钮等位置，因此需要让服装适当“留白”。此外，按照“天工Ultra”电池机箱位置尺寸，设计师设计了可快速拆装的后背开合结构，方便工程师为人形机器人多次更换电池。一旦遇到摔倒等紧急情况，赛服的开合结构还可实现快速检修。

　　“色彩是观众最先感知到的设计元素。为了让‘天工Ultra’成为马拉松赛场上‘最靓的仔’，我们在颜色设计上突出赛服的活力与动感，并与赛事主色调遥相呼应。”设计了不少色彩方案后，兰翠芹团队选取了北京人形机器人创新中心的形象色橙色，与马拉松大赛的蓝绿色形成对比，并通过数字建模的方式，让色彩产生类似布拉格衍射变奏（一种光学现象——记者注）的视觉效果。

　　“天工Ultra”半马夺冠“战袍”的设计，是机器人服装的一次全新尝试。在兰翠芹看来，未来机器人的服装或将实现与环境的交互，在可穿戴的“超级页面”完成发光、色彩变化等自动化功能。此外，随着“人机合作”场景进一步延伸，机器人服装还会成为交流的新载体。

　　“一种技术与设计共生的美学语言正在逐步形成。”兰翠芹对机器人服装设计的未来充满期待。她说，未来团队将逐步探索科技与人文协同的新设计机制，为更多机器人“量体裁衣”。

来源：中国青年报