新時代運(yùn)動會“鋼鐵運(yùn)動員”摩拳擦掌

技術(shù)革新正重塑人類文明的邊界，人形機(jī)器人作為人工智能與機(jī)械工程的集大成者，正從實(shí)驗(yàn)室加速邁向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

全球首個為人形機(jī)器人組織的綜合性競技賽事—世界人形機(jī)器人運(yùn)動會，將于8月15日至17日在國家體育場和國家速滑館舉辦。

“全球首次人形機(jī)器人運(yùn)動會是想通過更加豐富的賽項(xiàng)設(shè)置，進(jìn)一步檢驗(yàn)人形機(jī)器人‘智能’和‘體能’的綜合能力及融合水平。”北京市經(jīng)信局局長姜廣智在發(fā)布會上表示，機(jī)器人參與各類賽項(xiàng)的過程中，需要在動態(tài)環(huán)境中完成感知、決策、執(zhí)行的復(fù)雜任務(wù)，對機(jī)器人的智能化、自主化、通用性和泛化能力要求更高，更能體現(xiàn)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的能力。

舉辦人形機(jī)器人運(yùn)動會，旨在通過機(jī)器人的多種競技賽項(xiàng)，集中展示、檢驗(yàn)機(jī)器人最新成果，持續(xù)帶動機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、人工智能、大模型、光學(xué)、傳感、材料等多學(xué)科技術(shù)進(jìn)步，不斷促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)品迭代升級，加速機(jī)器人進(jìn)入生產(chǎn)生活各類實(shí)際場景，推動人類與機(jī)器人和諧共生，讓機(jī)器人服務(wù)人類更美好的生活。可以預(yù)想，今年的短跑冠軍可能化身為首先沖進(jìn)火場的消防隊(duì)員；今年的足球冠軍隊(duì)，可能是未來生產(chǎn)線上協(xié)同作業(yè)的工作班組。

比賽項(xiàng)目多樣化

“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的圖景才剛剛展開，機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品升級、應(yīng)用推廣都還面臨不少挑戰(zhàn)，迫切需要加強(qiáng)全球交流合作，加強(qiáng)科研、產(chǎn)業(yè)和用戶的對接互動。”姜廣智說，為此，北京市在已有的世界機(jī)器人大會基礎(chǔ)上，今年又著重打造人形機(jī)器人半程馬拉松比賽和世界人形機(jī)器人運(yùn)動會。

人形機(jī)器人半程馬拉松開跑后，世界人形機(jī)器人運(yùn)動會也來了。目前，第一批比賽項(xiàng)目已經(jīng)敲定。此次運(yùn)動會分為主體賽事和外圍賽事，前者側(cè)重人形機(jī)器人技能競技，后者側(cè)重趣味性和互動性。

主體賽事包括競技賽、表演賽和場景賽，共計(jì)三類、19個項(xiàng)目。北京市體育局二級巡視員張華透露，競技賽參照人類傳統(tǒng)體育項(xiàng)目，設(shè)置了11個賽項(xiàng)。具體包括：田徑7項(xiàng)，含100米、400米、1500米、4×100米接力、100米障礙賽和立定跳遠(yuǎn)、原地跳高，還有自由體操和2對2、3對3、5對5足球賽。這些項(xiàng)目將重點(diǎn)考驗(yàn)機(jī)器人的運(yùn)動能力、協(xié)調(diào)性與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

“運(yùn)動會適度參考人類體育競賽項(xiàng)目，展現(xiàn)現(xiàn)階段機(jī)器人技術(shù)發(fā)展水平。傳統(tǒng)競技體育代表著人類體能和技能的巔峰，追求的是人類對自身潛能的不斷突破。”張華解釋，而本屆機(jī)器人運(yùn)動會賽事中，田徑、體操項(xiàng)目參照人類傳統(tǒng)體育項(xiàng)目，測試機(jī)器人的速度、平衡與復(fù)雜地形適應(yīng)能力；足球項(xiàng)目采用多機(jī)協(xié)作模式，考驗(yàn)機(jī)器人的動態(tài)感知、路徑規(guī)劃與團(tuán)隊(duì)配合能力。運(yùn)動會通過模仿人類運(yùn)動形式，推動機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)動算法升級，展現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步和人機(jī)和諧發(fā)展。

此外，他還公開了對參賽隊(duì)伍的四點(diǎn)要求：第一，國內(nèi)外企業(yè)、高校、科研院所、創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、俱樂部、其他社會組織等均可報(bào)名。第二，每個參賽隊(duì)可以報(bào)名參加多個賽項(xiàng)，可以使用不同的機(jī)器人參加不同賽項(xiàng)，但比賽過程中不允許更換機(jī)器人。第三，比賽期間每個參賽隊(duì)最多允許2名參賽隊(duì)員進(jìn)入比賽場地。第四，除4×100米接力賽項(xiàng)可由不超過4個參賽隊(duì)聯(lián)合參賽，其余所有賽項(xiàng)僅允許參賽隊(duì)獨(dú)立參賽。

三大場景賽聚焦實(shí)際應(yīng)用

主體賽事的表演賽設(shè)置了單機(jī)舞蹈、群體舞蹈2個項(xiàng)目，通過藝術(shù)編排、音樂配合與動作創(chuàng)新，展示人形機(jī)器人全身實(shí)時協(xié)同控制和群體協(xié)同能力；場景賽則聚焦人形機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用場景，設(shè)置了工業(yè)場景、醫(yī)院場景和酒店場景共三類、6個項(xiàng)目，展示機(jī)器人的實(shí)用技能和智能化水平。

場景賽都來源于真實(shí)場景，為機(jī)器人的商業(yè)化應(yīng)用提供了實(shí)踐案例。

其中，在工業(yè)場景中，物料搬運(yùn)技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定時間內(nèi)，機(jī)器人將進(jìn)氣門物料箱和排氣門物料箱搬運(yùn)并分別擺放到智能物料架上；物料整理技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定的時間內(nèi)，機(jī)器人將一個物料箱中的進(jìn)氣門物料盡可能多地整理放入另一個物料箱中。

在醫(yī)院場景中，藥品分揀的技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定時間內(nèi)，機(jī)器人依據(jù)處方的要求從藥品架取藥并放到工作臺上；拆藥分裝技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定時間內(nèi)，機(jī)器人將板裝膠囊、藥品中的膠囊拆裝，然后再放到藥品的分裝盒中。

在酒店場景中，迎賓服務(wù)技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定時間內(nèi)，機(jī)器人將酒店門廳入口位置的拉桿箱通過行李輸送車推送到客房區(qū)，再分別擺放到房間的門口；清潔服務(wù)技能項(xiàng)目設(shè)定，在規(guī)定的時間內(nèi)，機(jī)器人推門進(jìn)入酒店客房，將客房內(nèi)的礦泉水、空瓶、紙團(tuán)、一次性食品盒等垃圾放入垃圾桶，再關(guān)門離開。

“除了以上三個場景外，我們還在研究論證其他應(yīng)用場景，特別是不適合人類工作的場景，后續(xù)將陸續(xù)發(fā)布?！睆埲A說。

“這些場景都是一線工作人員根據(jù)自己的工作需求專門提出的，有一些場景對機(jī)器人有非常大的挑戰(zhàn)?！苯獜V智說，在這個競技當(dāng)中，大家能夠看到人形機(jī)器人現(xiàn)在能為人類做些什么，能做到什么程度，距離理想狀態(tài)還有多遠(yuǎn)。

此外，外圍賽事為機(jī)器人提供表演展示舞臺，通過非人形機(jī)器人羽毛球、籃球、乒乓球比賽，展示機(jī)器人的各種性能，同時還可以安排人機(jī)互動體驗(yàn)。

機(jī)器人性能比拼

人形機(jī)器人，不能僅僅只是外觀上像人，更需要在功能和智能方面趨近人類，擁有像人一樣的“大腦”和“小腦”，能跑、能跳、會“思考”。類人智能賦予人形機(jī)器人的是超越簡單機(jī)械動作的智慧和能力。它并非簡單的程序設(shè)定或指令執(zhí)行，而是一套模擬人類智慧體系的復(fù)雜機(jī)制，涵蓋了從感知、思考到行動的全方位能力模擬。

根據(jù)規(guī)則，此次參賽的機(jī)器人應(yīng)具有軀干、上肢、雙足，場景賽比賽項(xiàng)目機(jī)器人的下肢可采用輪式或雙足式。機(jī)器人控制方式可以選擇手動的無線遙控或完全自主控制。

作為人形機(jī)器人的重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，控制系統(tǒng)成為參賽機(jī)器人比拼的重點(diǎn)。人形機(jī)器人控制系統(tǒng)的衡量指標(biāo)主要包括自主控制、響應(yīng)速度和控制精度等。自主控制即機(jī)器人能夠依據(jù)自身感知和預(yù)設(shè)規(guī)則，自主進(jìn)行環(huán)境理解、任務(wù)規(guī)劃和決策執(zhí)行。

目前市面上仍有大量的人形機(jī)器人嚴(yán)重依賴遙控控制。它們的一舉一動，都需要人工通過遙控器進(jìn)行實(shí)時操控，本質(zhì)上更像是被遠(yuǎn)程操控的機(jī)械玩偶，缺乏獨(dú)立思考和行動能力。真正先進(jìn)的人形機(jī)器人應(yīng)具備自主控制能力，能在復(fù)雜環(huán)境中自主作出決策。響應(yīng)速度即機(jī)器人從接收到指令或感知到環(huán)境變化，到作出相應(yīng)動作或反應(yīng)的時間。

快速的響應(yīng)能使機(jī)器人及時應(yīng)對突發(fā)情況，如在危險(xiǎn)環(huán)境中迅速躲避障礙物。控制精度是人形機(jī)器人精準(zhǔn)執(zhí)行動作的核心要素，包括位置控制精度、姿態(tài)控制精度、力控制精度等。

此外，運(yùn)動能力也是必不可少的。它涵蓋了運(yùn)動速度相關(guān)指標(biāo)（如行走速度、奔跑速度、肢體運(yùn)動速度等）、運(yùn)動靈活性相關(guān)指標(biāo)（如關(guān)節(jié)活動范圍、動作自由度、轉(zhuǎn)彎半徑、有效負(fù)載能力等）、運(yùn)動穩(wěn)定性相關(guān)指標(biāo)（如平衡能力、抗干擾能力、振動抑制能力、整體協(xié)調(diào)能力、復(fù)雜地形適應(yīng)能力等）。

類似于人類小腦，人形機(jī)器人需要依賴先進(jìn)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)控制算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動作的協(xié)調(diào)控制。這需要精確的運(yùn)動學(xué)建模和實(shí)時的運(yùn)動規(guī)劃控制。我國在這一領(lǐng)域取得進(jìn)展，特別是在運(yùn)動控制算法和傳感器融合方面卓有成效。