硬核解讀：人形機(jī)器人跑“半馬”映射出哪些產(chǎn)業(yè)問題

作者丨賽迪研究院產(chǎn)業(yè)政策所 李陳、王昊

編輯丨王偉

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨趙晨

“天工Ultra”奪得全球首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松冠軍

4月19日2025北京亦莊半程馬拉松暨人形機(jī)器人半程馬拉松在北京亦莊鳴槍開跑。這場(chǎng)全球首個(gè)人形機(jī)器人半程馬拉松賽，既是一場(chǎng)百姓津津樂道的“體育+科技”競(jìng)技比賽，也是一個(gè)人形機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)的檢驗(yàn)場(chǎng)：18個(gè)人形機(jī)器人同臺(tái)競(jìng)技展示了核心技術(shù)的巨大進(jìn)步，也暴露了不少產(chǎn)品性能短板，為產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展指明方向。

展現(xiàn)三大技術(shù)發(fā)展亮點(diǎn)

此次人形機(jī)器人半程馬拉松賽集結(jié)了來自北京、上海、廣東、江蘇、河南等地的20支人形機(jī)器人參賽隊(duì)攜18款人形機(jī)器人“運(yùn)動(dòng)員”同場(chǎng)競(jìng)技，最終6支機(jī)器人隊(duì)伍完賽，實(shí)現(xiàn)了30%完賽率。在比賽過程中，人形機(jī)器人“運(yùn)動(dòng)員”集中展現(xiàn)了在運(yùn)動(dòng)控制、能源續(xù)航、零部件和整機(jī)性能的技術(shù)亮點(diǎn)。

一是人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制能力不斷提升，雙足運(yùn)動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到戶外場(chǎng)景的跨越。本次賽事首次在21公里公開道路賽道中設(shè)置平地與坡道，最大坡度≤9°，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提出嚴(yán)苛考驗(yàn)。目前基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)控制算法技術(shù)支撐機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全身協(xié)同控制，參賽機(jī)器人在動(dòng)態(tài)平衡、環(huán)境感知與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等領(lǐng)域取得較大突破，在長(zhǎng)距離奔跑中應(yīng)對(duì)陡坡、石板路等復(fù)雜地形和觀眾干擾等突發(fā)狀況能力顯著增強(qiáng)。如，國(guó)地共建具身智能創(chuàng)新中心“天工Ultra”搭載的“慧思開物”實(shí)時(shí)感知環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)步態(tài)調(diào)整與關(guān)節(jié)力矩的精準(zhǔn)控制。樂聚夸父機(jī)器人結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制和模仿學(xué)習(xí)的算法，提升運(yùn)動(dòng)效率、穩(wěn)定性與地形適應(yīng)能力。

二是能源續(xù)航和輕量化設(shè)計(jì)取得突破，人形機(jī)器人在應(yīng)用場(chǎng)景的連續(xù)作業(yè)能力大幅提升。傳統(tǒng)人形機(jī)器人受限于電池能量密度，續(xù)航普遍不足2小時(shí)。近年來，高倍率放電電池技術(shù)補(bǔ)齊這一技術(shù)短板。如，宇樹G1采用寧德時(shí)代定制化鋰聚合物電池，支持2小時(shí)連續(xù)運(yùn)動(dòng)。靈寶CASBOT SE單塊電池容量達(dá)1.2kWh，實(shí)現(xiàn)4小時(shí)續(xù)航?！靶姓叨?hào)”以單電池支撐6小時(shí)續(xù)航，充一次電可以跑30公里以上，是參賽者中唯一沒有在比賽中途更換電池的機(jī)器人。輕量化設(shè)計(jì)通過降低自重減少能耗，提升運(yùn)動(dòng)靈活性。半醒機(jī)器人隊(duì)“精靈”機(jī)器人體重?32kg，腿部采用低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)，減少硬件負(fù)擔(dān)。“天工Ultra”通過拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)，在維持強(qiáng)度前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性減重。

三是零部件和整機(jī)的可靠性提升，加速人形機(jī)器人走向商業(yè)化落地。賽事對(duì)核心零部件的高精度、高負(fù)載特性與整機(jī)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)能力進(jìn)行系統(tǒng)性驗(yàn)證。如，“天工?Ultra”采用一體化關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，采用高扭矩密度電機(jī)與諧波減速器集成方案，液冷散熱方案解決了長(zhǎng)距離奔跑中關(guān)節(jié)易發(fā)熱的難題。松延動(dòng)力N2人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)等零部件的可靠性較高，能實(shí)現(xiàn)快速奔跑、跳躍等動(dòng)作。一體化關(guān)節(jié)、視覺和激光雷達(dá)傳感器、高能量密度電池等性能不斷提升，高扭矩密度電機(jī)與高效傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的突破，不僅使人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，還降低了生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，加速了人形機(jī)器人走向商業(yè)化落地的進(jìn)程。

主要參賽隊(duì)伍與完賽情況

賽迪研究院產(chǎn)業(yè)政策所整理，2025年5月

暴露三個(gè)技術(shù)發(fā)展短板

頻繁摔倒、關(guān)節(jié)過熱與磨損、電機(jī)故障……在21.0975公里的賽程中，人形機(jī)器人也出現(xiàn)了諸多“尷尬瞬間”。這次真實(shí)賽事充分暴露出人形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制、續(xù)航散熱、硬件可靠性等短板。

一是運(yùn)動(dòng)控制與動(dòng)態(tài)平衡能力不足，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)難以適配現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景需求。當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制算法的魯棒性不足，系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)存在缺陷，部分人形機(jī)器人在馬拉松賽事中頻繁摔倒。如，比賽中天工Ultra、宇樹G1、松延動(dòng)力N2等出現(xiàn)摔倒情況，暴露了算法在真實(shí)環(huán)境中的局限性，大部分參賽隊(duì)伍機(jī)器人因大腦與小腦分離的多芯片架構(gòu)產(chǎn)生通信延遲，無法實(shí)時(shí)響應(yīng)斜坡、坑洼路面等地形變化。目前產(chǎn)業(yè)主流方案依賴CPU+GPU/NPU的組合，硬件接口不統(tǒng)一、通信協(xié)議復(fù)雜，進(jìn)一步加劇了系統(tǒng)集成難度。

二是高性能零部件、高可靠整機(jī)缺乏，制約產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。比賽中人形機(jī)器人頻繁出現(xiàn)關(guān)節(jié)過熱、電機(jī)故障等問題，需人工噴涂冷卻液，部分因關(guān)節(jié)磨損等硬件故障退賽，暴露出精密傳動(dòng)系統(tǒng)和力矩電機(jī)等核心部件在長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度工況下的穩(wěn)定性缺失。零部件性能離散性導(dǎo)致整機(jī)系統(tǒng)可靠性不足，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境測(cè)試故障率較低，在馬拉松比賽復(fù)雜工況下大幅提升，難以支撐工業(yè)、家庭場(chǎng)景的連續(xù)性作業(yè)需求，制約規(guī)?；涞?。

三是典型場(chǎng)景試驗(yàn)驗(yàn)證亟須加快。馬拉松賽事暴露了人形機(jī)器人在真實(shí)復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)能力短板，僅6支隊(duì)伍完賽且需頻繁換電或遙控操作。當(dāng)前人形機(jī)器人敏捷性、靈巧性、精確性都無法與人相比，多數(shù)人形機(jī)器人因功能受限還未有實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景。國(guó)內(nèi)外企業(yè)僅在汽車制造、物流倉(cāng)儲(chǔ)等部分領(lǐng)域開展測(cè)試，成熟應(yīng)用場(chǎng)景較少。人形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景試驗(yàn)多集中于單一運(yùn)動(dòng)能力的測(cè)試，真正面向?qū)嶋H復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的系統(tǒng)化驗(yàn)證明顯不足。

三個(gè)發(fā)展路徑對(duì)策

比賽結(jié)束后，諸多從業(yè)者對(duì)機(jī)器人的表現(xiàn)進(jìn)行復(fù)盤、反思：人形機(jī)器人仍需通過多場(chǎng)景競(jìng)技測(cè)試系統(tǒng)性驗(yàn)證上肢操作、感知決策、環(huán)境交互、任務(wù)泛化等能力，其中，加快技術(shù)攻關(guān)、推廣應(yīng)用與完善生態(tài)成為推動(dòng)人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地的三個(gè)關(guān)鍵路徑。

一是加大軟硬協(xié)同攻關(guān)。推動(dòng)設(shè)立“十五五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“人形機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)，支持基礎(chǔ)前沿和重大共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。重點(diǎn)聚焦“大腦”“小腦”“肢體”等核心技術(shù)，組織聯(lián)合高校、科研院所、企業(yè)等多方力量，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿技術(shù)，開展技術(shù)攻關(guān)。重點(diǎn)布局人形機(jī)器人感知、交互、控制、執(zhí)行等前沿技術(shù)，突破高效能驅(qū)動(dòng)器、高性能電機(jī)、高性能AI芯片等核心技術(shù)。

二是加快人形機(jī)器人典型場(chǎng)景的測(cè)試驗(yàn)證和示范應(yīng)用。建立人形機(jī)器人試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，支持機(jī)器人企業(yè)、用戶、國(guó)評(píng)中心、高校院所等共建人形機(jī)器人試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。優(yōu)先圍繞工業(yè)、特種、物流等落地可行性高、應(yīng)用價(jià)值大、可批量復(fù)制的領(lǐng)域，支持人形機(jī)器人企業(yè)與用戶企業(yè)共建實(shí)景化驗(yàn)證平臺(tái)，為人形機(jī)器人提供場(chǎng)景測(cè)試驗(yàn)證的實(shí)踐機(jī)會(huì)。引導(dǎo)企業(yè)在研發(fā)過程中基于用戶需求，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能，鼓勵(lì)相關(guān)單位使用人形機(jī)器人。

三是完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)。推動(dòng)組建中國(guó)機(jī)器人行業(yè)協(xié)會(huì)，整合產(chǎn)學(xué)研用金政多方資源，加強(qiáng)對(duì)重大戰(zhàn)略性問題的前瞻研究，引導(dǎo)行業(yè)自律、規(guī)范發(fā)展。推動(dòng)關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。開展人形機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，加快標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，加快推進(jìn)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)走出去。