机器人捂脸狂奔拿下比赛冠军,工程师:这跑姿是它自己摸索出来的
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恬静的湖水
最近人形机器人赛事的一段视频在网络上广为流传。在400米项目的比拼当中,一台人形机器人一路向前冲刺,两只手臂抬在脸前,看起来就像捂脸奔跑,最后还拿到了项目冠军。不少网友看完视频觉得十分有趣,还开玩笑说这机器人像是着急赶路的社恐。
很多人第一反应,会以为这是工程师专门设计出来的趣味动作。可研发团队给出的解释让人意外,这个看上去滑稽的跑姿,并不是人为编写的程序,而是机器人在训练过程中自己摸索得到的,依靠人工很难设计出这样的运动方式。
一、原本训练标准跑姿,机器人演化出另类运动方案
在最开始的训练阶段,研发人员给机器人设定的目标,是模仿人类跑步的姿态,也就是双臂前后摆动的常规跑法。工程师只给机器人划定了核心任务:尽可能跑得快,同时保持身体平衡,完整跑完赛道,并没有硬性规定手臂、躯干该怎么运动。
这台机器人采用强化学习算法进行训练,会在虚拟仿真环境里开展成千上万次模拟奔跑。系统会对每一次动作进行评估,跑得更快、稳定性更好的动作会得到奖励,不断迭代优化运动策略。
在反复试错之后,机器人发现,如果按照人类那样大幅度摆动双臂,会给肩部关节带来不小的负担。高速奔跑状态下,关节容易发热,能耗也会大幅上升,很难支撑跑完400米的长距离。
于是机器人自主调整了运动模式,把双臂收拢抬到面部前方,借助腰部扭动维持身体平衡,压低身体重心,依靠腿部发力完成冲刺。工程师也坦言,这套动作靠人工很难构思出来。人类跑步摆臂是很自然的习惯,但放到机器人身上,要兼顾关节负载、散热、功耗等多重条件,人工很难想到这套特殊跑法,完全是算法迭代出来的结果。
二、看似滑稽的动作,背后是务实的技术取舍
很多人只注意到机器人搞笑的外形,却忽略这套动作背后的现实逻辑。“捂脸狂奔”并不是胡乱摆动,是机器人结合自身硬件条件,权衡之后找到的最优运动方案。
把手臂收拢在身前,可以减少肩关节的大幅度往复运动,有效降低关节发热,节约能源消耗,保障机器人可以维持高速,跑完完整赛程。同时依靠扭腰、压低重心,借助腰胯部位辅助维持平衡,配合双腿发力,以此获得更高的步频与步幅。
不只是直线奔跑,就连赛道弯道的过弯动作,也是机器人自主学习得到的。比赛赛道设置弯道,不少参赛机器人过弯时容易重心失衡摔倒。这台机器人在训练中学会压低身体,像赛车过弯一样倾斜躯体完成转向,这套动作同样没有经过人工预先设定。
强化学习的特点就在这里,人只需要提出任务目标,机器人会自主探索达成目标的路径,时常会生成人类想不到的运动策略。
三、人形机器人不再一味复刻人类的肢体动作
过去开发人形机器人,大多采用动作捕捉的方式,把人类的动作录制下来,再复刻到机器人身上。但机器人的机械结构、关节限制、散热功耗条件,和人体有着很大区别。直接照搬人类动作,经常会出现效率低下、部件容易损耗的问题。
强化学习的出现,改变了这种开发思路。不再强制机器人模仿人类的行为,而是让机器人在虚拟环境大量试错,结合自身硬件局限,寻找最适合自己的运动模式。有些动作观感上比较怪异,不符合人的审美,但在速度、稳定性、能耗方面反而更有优势。
这里也要厘清一个认知,机器人并没有产生情绪意识。所谓“捂脸”只是算法计算出的物理运动结果,只是在人类视角看起来像捂脸,机器人本身不存在害羞、慌张这类主观感受。它是依靠海量仿真数据,筛选出更适配任务的动作策略。
本次赛事中,不少参赛机器人都出现过形态奇特的步态。这些看上去好笑的动作,本质都是机器人适配硬件、寻找最优运动方式的表现。
四、自主学习算法,为人形机器人落地提供新思路
人形机器人想要真正走入现实场景,不单单要能够平稳走路,还需要实现高速运动,应对复杂多变的环境。这类自主学习的运动算法,未来可以应用到很多现实场景。
例如应急救援场景,机器人需要在坑洼、碎石的复杂地面快速移动,环境条件千变万化,没办法把所有动作提前写进程序。依靠强化学习,机器人可以自主调整步态,适配不同地形。在工业巡检、居家服务等场景,机器人也可以自主优化动作,适配各类工作任务。
当然现阶段依旧存在不少现实难题。仿真环境训练出来的动作,迁移到实体机器人身上,还会出现一定偏差,需要工程师持续调试优化。但这次赛事里机器人自主演化出跑姿的案例,也让大家看到人形机器人运动控制技术全新的发展可能性。
全文总结
这台机器人依靠自主摸索出来的“捂脸跑”拿下比赛冠军,该动作并非工程师人为设计,是强化学习训练迭代产生的结果。机器人放弃人类标准摆臂跑姿,是为降低关节负荷、减少能耗,换取更好的奔跑表现。
这件事也体现出人形机器人技术的转变:不再生硬复刻人类动作,而是结合自身硬件条件自主寻找最优运动方案。这属于算法层面的进步,机器人尚不具备自主意识,但也为未来机器人实际落地提供了新的方向。
你如何看待机器人自主演化出来的奇特运动姿态?欢迎留言分享你的想法。
免责声明
本文属于科技科普内容,相关内容参考公开赛事报道。机器人动作由算法迭代生成,不代表拥有主观意识,详细技术细节以研发团队官方发布为准。
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