“小巨人”成长记

4月19日，在北京亦庄举行的全球首届人形机器人半程马拉松比赛上，北京科技职业大学机电工程学院机器人设计创新团队的邱钊鹏（右）和任天赐（左）正在操作“小巨人”，同期共有21支战队参赛 。北京科技职业大学供图

今年4月，全球首个人形机器人半程马拉松在北京亦庄举行，“机器人能跑步，还能参加马拉松”。其中，有一个形似“稚童”、身高只有75厘米的机器人，吸引着人们好奇和关爱的目光。

8月，在世界人形机器人运动会上，它比今年4月马拉松比赛中“长高了10厘米”，更是在开场时为观众带来走秀表演。

10月中旬，在河南省郑州市举行的中国国际大学生创新大赛（2025）冠军争夺赛上，人们再次见到了这个“小家伙”，它正在进行角逐金奖的路演和答辩，此时，它已具备视觉识别功能，能够精准识别出眼前的物品。

“它”就是北京科技职业大学（以下简称“北京科技职大”）机电工程学院机器人设计创新团队研发的“小巨人”机器人。

　　“小巨人”的诞生

今年3月6日，北京科技职大机电工程学院2024级工业互联网应用专业学生王志男接到学校老师的电话，问“是否愿意加入人形机器人的研制团队，备战在北京亦庄举行的全球首个人形机器人半程马拉松”。

他毫不犹豫地接受了这个挑战，“我自己对机器人很感兴趣，况且这是全球首次机器人的马拉松比赛，应该能获得非常多的锻炼。”

这天被学校定为“小巨人”机器人的生日，写进了它的名字之中——“0306小巨人”（以下简称“小巨人”）。

“这是绝佳契机，既能让学生学以致用，又能展现学校机器人领域研发实力，助力首都机器人产业发展。”学校领导这样明确了具身智能机器人研制的目标。

此时，距离4月中旬的全球人形机器人半程马拉松，只有1个月左右的时间，而他们需要完成的是从无到有、从0到1的工作。

团队负责人、指导教师邱钊鹏表示：“虽然时间很紧，但我们是一支敢想敢拼的年轻团队，我们有信心，我们背后也有学校的全力支持和多学科融合的强大力量。”

于是，一支包含了机电一体化技术、机械制造及自动化、工业互联网应用、服装设计与工艺等多个专业的11人跨学科团队迅速集结，开始了人形机器人研制的“打怪升级”之旅。

人形机器人，顾名思义是人形的，需要双足直立行走。

摆在设计创新团队面前的首要工作是设计出“人形”机器人的机械结构，这也是“小巨人”的根基。

此前，北京科技职大在全国大学生机器人大赛ROBOTAC等竞赛中，有许多亮眼的成绩，“在2016年至2022年，我们多次取得全国前三的好成绩。”邱钊鹏介绍。在机器人竞赛中，积累的轮式机器人、仿生机器人的研制经验，为“小巨人”的诞生提供了一些底气。

“其实，与轮式机器人相比，人形机器人的机械设计在电机底层控制上是类似的，有共通之处。而人形机器人方面，在考虑电机负担、自由度设定、续航能力的基础上，就是要让‘它’更轻一点。”该校机电工程学院教师张恩华表示。

同样来自机电工程学院、在团队中负责机械设计的教师刘帅告诉中青报·中青网记者，“为了让机器人能站得稳，能走能跑，我们最先开始设计的就是‘小巨人’的双足。然后从下往上去设计机器人的躯干、肢体、脑袋。主要围绕轻量化来进行结构设计。”

张恩华回想当时：“时间非常紧，我们一开始设计出零部件，交给外部工厂去生产，等产品返回后再进行安装调试，如不合适还要‘返工’，耗时巨大，一旦来不及就会影响后面算法控制设计等环节。”

巧合的是，当时学院中有3D打印设备，时任机器人设计创新社团社长、2023级机电一体化技术专业的学生任天赐提出，“能否用3D打印先把一些零部件打印出来，测试其机械结构设计是否合理、能不能组装起来？”

刘帅和张恩华思考后，立马采纳了这一建议。他们用3D打印技术先行制作出一些零部件，用于机器人的组装调适，如果不合适可以迅速再修改、重新设计。

就这样，在半个月的时间内，该团队迅速迭代了五六版机械结构设计，并且在后续算法控制等环节同步进行的过程中，不断更新调整。任天赐回忆：“我们经常调试到忘记时间，一抬头就凌晨了。”

此外，在“小巨人”的关节设计上，该团队也下了“苦功夫”。刘帅带领学生反复试验，最终采用刚柔耦合关节技术。“就像给机器人关节赋予弹性，既能精准控制运动，又能在不平整路面缓冲，实现180°大角度的运动范围。”

为减轻重量，团队对每个零件都进行极致优化，机器人手臂内部原本直径5毫米的圆环形空隙，经过无数次的受力分析和设计调整，缩小至2毫米左右，成功减重30%。

外观设计上，刘帅为“小巨人”增加了脖子、“小蛮腰”等元素，头部装上电子显示屏作为眼睛。他们还请来艺术设计学院服装设计与工艺专业的教师马淑燕，为“小巨人”设计了“书童”“哪吒”“悟空”等多套兼具功能性与科技感的服装，让它在赛场上萌动“出圈”。

3月底，在完成前期机械设计的基础上，马淑燕接到了为“小巨人”设计服装的紧急任务。“‘小巨人’一开始只有75厘米高，脑袋扁扁的，眼睛圆圆的，身子胖乎乎的。我把它想象成是一个刚上幼儿园的孩童，要让它的装扮看起来很萌，又能体现科技时尚的感觉。”

一开始，马淑燕团队按照人类童装版型制作的样衣穿在机器人身上，“要么紧绷得无法活动，要么松垮得全是褶皱”。

为解决这一问题，该团队决定放弃平面裁剪，改用立体裁剪工艺。他们先对机器人进行身体关键数据测量，逐一记录每个关节的最大活动幅度、机身凸起部件位置等细节。随后，他们在机器人模型上覆盖白色坯布，用大头针固定出大致轮廓，再依据关节活动轨迹调整布料松紧度。

当立体裁剪完成基础版型后，马淑燕团队并未停止改良创新，他们引入服装CAD技术与3D虚拟试衣系统，以数字化手段提升机器人服装的精准度与效率。

在腿部设计中，该团队还考虑到工程师需要频繁拆卸机器人腿部零件进行调试。于是，他们摒弃了传统的拉链和纽扣，创新性地在裤腿两侧采用长达30厘米的宽幅魔术贴，“小巨人”也拥有了一条专属的“书童裤”。

马淑燕始终坚持“每一套机器人服装都是一个文化故事的载体”的设计理念。为打造“古代书童”造型，团队选择运用非遗京绣元素，选用桑蚕丝线在深蓝色面料上绣制书卷、祥云纹样，仅一个祥云纹样就耗费6小时，最终呈现的效果不仅纹理清晰，还能在不同光线下显露出微妙的光泽变化。“哪吒”与“悟空”造型是在经典神话形象基础上进行现代化改编，“太空宝宝”造型的设计灵感源自中国空间站。

　　和“小巨人”一起成长

“小巨人”踏上人形机器人半程马拉松赛的赛场，就已完成既定目标。当然，该团队的目标远不止于此。

“机器人名字叫‘小巨人’，表达了我们对未来的期待。”邱钊鹏表示，“我们为它的未来成长轨迹制定了清晰目标：2025年报名跑，身高≥75cm，距离≥6km；2026年跑起来，身高≥120cm，距离≥12km；2027年跑更远，身高≥140cm，距离≥20km；2030年跑出彩，身高≥160cm，距离≥22km。”

在暑期举行的世界人形机器人运动会上，除了开场走秀表演外，长高了10厘米的“小巨人”还参加了400米、1500米跑及单机舞蹈3个项目的竞赛。

王志男在此次运动会上，担任的是开场走秀和400米项目的“现场工程师”。

据他介绍，在国家速滑馆“冰丝带”赛场上，“开幕式走秀的第一位机器人是‘天工’，紧接着第二位出场的就是‘小巨人’。我当时就在后台操纵着它。”王志男难掩激动地说。

他还说：“因为‘小巨人’本身形象非常可爱、让人想亲近，所以，邱老师带领团队专门为它编程设计了舞蹈动作。”最终在单机舞蹈项目上，“小巨人”获得了第8名的成绩。

而在跑步项目上，“小巨人”受制于身高，“虽然一年多来长高了10厘米，但它仍与‘成年人’的正常身高差距过大。身高不够，步伐就小，也自然影响跑步速度。”该团队教师马丽华解释说。下一步，他们将继续让“小巨人”长高。

王志男的同班同学、班长杨骐铭，在此次运动会上，负责1500米跑这一项目。在长距离赛跑项目中，人形机器人面临着散热、续航、信号等重重考验。

“现场人比较多，机器人也比较多，这都会造成信号干扰。信号断了，机器人就停住不动了，我们目前只能让现场操纵人员不断靠近它，让它重新恢复信号连接。”杨骐铭告诉中青报·中青网记者。

下一步，他建议团队在信号方面进行升级更新，“希望‘小巨人’能长得更高、更好，我也在这个过程中和它一起成长。”

任天赐今年已是大三，临近毕业。在去年学校的技能竞赛月上，他策划举办了全校的机器人竞技赛，共有130余名学生参与其中。他说：“在机器人设计创新团队的攻坚克难，在各项机器人赛事中锻炼自己，让我收获满满。”目前，他已获得机器人相关企业的工作offer，也打算继续升本、考研提升自我。

在“小巨人”的研制过程中，不仅学生在成长，教师的教学水平也不断地精进。

刘帅2020年来到北京科技职大，虽已任教了5个年头，他总是向学院申请上新课，或者老教师退休后的专业课，他也接过来上。“不断教‘新课’，能让我对专业的知识有所串联，进行系统化梳理。人形机器人研制是个复杂的系统，也需要多学科专业知识的积累。”刘帅坦言。

新一轮人工智能技术，特别是大模型算法开源，给机器人产业发展带来新机遇。邱钊鹏表示，“‘强化学习’算法控制代替了原本的舵机控制行走。我打算进一步加强‘强化学习’内容的学习、研究，让我们的‘小巨人’能走得更稳更好。”

“让机器人技术专业建设‘焊’在机器人产业上。”这是北京科技职大党委副书记、校长王伟的信念。他表示，作为北京首所公办职业本科学校，学校将机器人技术专业建设作为深化产教融合、服务产业升级的重要突破口，依托机器人和智能制造产业学院，进一步聚焦机器人核心算法、智能制造系统集成、机器人柔性控制、伺服电机、减速器等关键技术领域，为机器人产业可持续发展提供稳定人力支撑。

“机器人产业蕴藏丰富的现实应用场景，亟待我们去进行创新转化和实际探索。”该校机电工程学院院长黄敦华认为，当下具身智能机器人4S店、机器人餐厅、机器人酒店等新场景加速落地，行业急需既懂技术原理又能解决实际问题的复合型人才。学校在校内建起实训基地，将真实的产业场景“搬进”教学环节，学生可参与机器人日常运维、场景化程序优化、客户服务流程设计等实操工作，“在解决实际问题中，将理论知识转化为可迁移的实践能力”。

该校工程训练中心主任韩伟告诉中青报·中青网记者，今年入学北京科技职大首批机械电子工程技术等相关专业的职业本科学生，将参与人形机器人非标结构件加工实训，完成多批次零件的生产交付。企业还将派遣工程师驻校指导，确保教学内容与产业需求同步。

被问及“‘小巨人’是否能投入生活中，供人们使用”这一问题时，多位师生都表示，“‘小巨人’还在不断成长中，我们首先希望它能长得更高、走得更稳、跑得更快；未来，将在教育、家庭陪伴等方面，逐步探索现实适用场景，让它真正成为帮助人们更好生活的‘小巨人’。”

中青报·中青网记者 李思

来源：中国青年报