人形机器人100米障碍赛,手撑跳台、匍匐通道等四关为何最难?
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看懂AI大白话
决赛当晚,国家速滑馆“冰丝带”内,一台身高1.67米、体重63公斤的全尺寸人形机器人,在1米见方的手撑跳台前停下了。它没有绕行,没有电线或外骨骼辅助,而是伸出双臂,撑住台面,随后整个金属躯干翻越过去,双脚落地——没有摔倒。现场观众爆发出掌声。
人形机器人在赛事场地内进行行走测试
这是第二届世界人形机器人运动会100米障碍赛的一个横截面。10个障碍按顺序排布——连续斜坡、连续跨栏、交叉斜坡、绕桩、对称斜坡、螺旋台阶、“S”弯桥、限宽“L”型弯、手撑跳台、匍匐通道——50台机器人要在5分钟内依次通过,失败了就退回起点重来。
在全部10个关卡里,手撑跳台、匍匐通道、螺旋台阶和限宽“L”型弯这四类障碍,它们共同的特点是:打破机器人常规直立行走的运动范式,把机器人推进了一个它不擅长、但必须适应的身体姿态里。
手撑跳台,不是跳不上去,是撑不住
手撑跳台这个障碍,长宽高均为1米。规则允许机器人直接跃过,也可以单手或双手撑台翻越。听起来像一个简单的跳箱动作,但在人形机器人身上,这是一个需要全身关节同时爆发的工程难题。
PNDbotics的领队戴博扬解释过:机器人不但要完成向上的动作,还要考虑如何利用全身电机实现瞬间爆发,以及落地后怎么保持稳定。
全尺寸机器人——比如PNDbotics的Adam,身高1.67米、体重63公斤——重心更高,完成上肢撑台、发力翻越、落地缓冲整套动作的控制复杂度,远高于小尺寸机器人。而且规则严苛:机器人单脚到达障碍终点前,只要从侧面落地,就算任务失败,必须退回起点重来。
动作容错率极低,PNDbotics团队在备赛阶段,把手撑跳台列为投入调试时间最长的单项障碍。
工作人员在赛场调试待参赛的人形机器人
中国软件评测中心副主任巩潇的评价更直接:手撑跳台对电机动力密度、全身关节爆发协同的要求,是所有关卡中最高的。说白了,机器人不是跳不上去,是撑不住那个瞬间——上肢力量不够、重心没控住,整个动作就崩了。
匍匐通道,机器人“趴下”比站起来难
匍匐通道是本届赛事新增的关卡,之前从未在100米障碍赛中出现过。它是一个低矮封闭的通道,机器人必须从常规直立状态切换到低姿态步态,贴地穿越。
这个“趴下”的动作,比看起来难得多。央视新闻的现场报道点出了一个技术关键:机器人的运动控制算法,需要从传统的“单腿摆荡”模式,升级为全身协同模式。换句话说,机器人走路时,算法主要管腿;但在匍匐通道里,它要用全身关节配合着“爬”,算法要从头写。
现场表现也印证了这一点——部分机器人直接卡在通道入口,连俯身进入通道的动作都完不成。
人形机器人低姿俯身穿越匍匐障碍通道
螺旋台阶和限宽弯,在“最像走路”的地方翻车
如果说手撑跳台和匍匐通道是明面上的高难度关卡,那螺旋台阶和限宽“L”型弯则属于另一种致命陷阱——它们看起来像走路,但每一步都在累积误差。
螺旋台阶是绕圈上台阶,机器人每一步都要同步调整转向角度和落脚点。连续多步的微小误差,极易累积导致重心失稳。限宽“L”型弯则是另一个极端:通道太窄,机器人在转弯时如果角度控制偏了,就容易刮蹭侧壁甚至冲出赛道。
有参赛队伍反映,赛场灯光和地面反光会干扰机器人的深度视觉,让它判断不准哪里是墙、哪里是通道。视觉一乱,窄空间转向就失控。
为什么是这四类障碍
10个障碍串在一起,综合考验的是机器人本体运动能力、关节电机动力性能、多关节协同与运动控制能力、身体平衡与抗扰动能力、自主决策能力这五大核心维度。
但连续斜坡、跨栏、绕桩这些基础地形关卡,考的是机器人已经相对成熟的直立行走能力;而手撑跳台、匍匐通道、螺旋台阶、限宽“L”型弯,每一类指向的都是一个完全不同的技术短板——全身动力爆发、低姿态控制、连续动态调整、窄空间感知精度,彼此不重叠。
赛迪研究院主导设计赛道时,特意设置了“可放弃障碍”规则:手撑跳台和匍匐通道这类高难度关卡,首次失败后可以选择放弃,单关罚时2分30秒;而基础地形关卡失败必须退回起点重跑。
这条规则本身就说明了问题——组委会知道,有些关卡,以当前行业的技术水平,大部分机器人就是过不去。
一台机器人能从1米高台翻过去,能在低矮通道里贴地爬过去,它就能钻进坍塌建筑的缝隙里找人,就能在工厂的狭窄管道里做巡检。赛道里打磨的全身协同控制算法,未来会直接转化为这些场景里的核心能力。
对于参赛的工程师来说,这不是一场秀,是公开的技术极限测试。机器人摔倒了,他们上去检查的不是名次,是哪个传感器、哪个关节、哪段算法出了问题。
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