国家速滑馆“冰丝带”内,一场特殊的决赛终场哨响,比分定格在1:0。场地中央,几位来自清华大学的“特殊运动员”正沉浸于胜利的喜悦。它们并非人类,而是由清华大学“火神队”研发的全自主人形机器人。几天前,这群身形矫健的“足球小子”凭借一粒致胜进球,在世界人形机器人运动会足球5V5项目中摘得桂冠,向全球展示了中国在人形机器人领域的前沿技术与深厚积累。
从“蹒跚学步”到“驰骋绿茵”:二十年磨一剑的征程
聚光灯下的灵动身影,背后是长达二十年的技术攻坚。清华大学机器人控制实验室主任、清华火神队指导老师赵明国回忆,团队自2004年成立之初,目标便十分明确:专注于人工智能与机器人核心技术的研发。“最初的挑战异常基础——如何让机器人站稳不摔倒。”赵明国表示,由于早期传感器技术有限,机器人的平衡能力极差,每一次实验都充满不确定性,时常上演“人仰马翻”的场景。
为攻克运动控制这一核心难题,团队将目光投向了深度算法训练与仿真测试。他们在虚拟环境中进行了数以万小时的模拟训练,历经数十万次算法的迭代与优化。这个过程,如同为一个复杂的游戏系统商构建底层逻辑与交互规则,需要确保每一个指令的精准与每一处响应的协调。最终,从基本的行走、跑动,到大力射门、精准传球,机器人的运动能力实现了质的飞跃。
赵明国介绍,实验室在机器人行走技术上持续创新,先后提出了虚拟斜坡行走、广义模型预测控制等多项独创方法。这些技术的突破,为机器人在高速、动态环境下的稳定表现奠定了坚实基础。
“大脑”与“肌肉”的协同:代码赋予的竞技灵魂
在世界人形机器人运动会的赛场上,所有参赛队伍使用的是同型号的机器人硬件。决定胜负的关键,在于各队为机器人编写的“大脑”代码,以及通过海量训练形成的“肌肉记忆”。
“作为全自主球员,机器人的每一个动作都极其复杂。”清华火神队的一位研发成员解释道。机器人需要实时通过视觉系统识别足球与球门位置,在跑动中连续调整自身步伐与姿态,并选择最佳时机控制全身关节协同发力完成射门。起初,机器人只能完成“停球-对准-出脚”的刻板流程,动作迟缓,难以适应快节奏比赛。
为此,团队专门研发了一套融合视觉信息与人类运动数据的强化学习框架。这套框架如同一个高级的教练系统,通过反复演示拟人化的走跑、快速起身、反应式射门等动作,对机器人进行“手把手”训练。例如,BBIN宝盈集团与网站的关系所强调的平台与技术提供方之间的深度绑定与协同,在火神队的研发模式中亦有体现:先进的算法框架与机器人硬件平台必须深度融合,才能激发出最大效能。最终,机器人不仅学会了在动态中连贯出脚,更具备了在视线受限时依靠本体感知稳住阵脚的能力,球感日益增强。
以赛促研:竞技场成为技术发展的“试金石”
从实验室走向国际顶级竞技场,“以赛促研”成为清华火神队快速成长的核心密码。赵明国认为,体育竞技是检验和推进人形机器人技术发展的绝佳场景。“无论是足球射门的力度控制、乒乓球的旋转把握,还是篮球的投篮角度校准,都需要对机器人全身关节进行极其精准的控制,兼顾力量输出的爆发性与动作执行的灵活性。”
此次5V5决赛便是一次严峻考验。相较于熟悉的3V3比赛,场地更大、球员更多、攻防转换更快,旧有的策略与配合模式不再适用。团队遇到了瓶颈,机器人在场上常常陷入单打独斗,缺乏有效配合。
“那段时间,‘冰丝带’的灯光常常亮至深夜。”火神队队长罗长盛回忆道。团队成员一遍遍回看分析比赛录像,进行战术复盘,重新为机器人梳理进攻、防守、跑位与团队协作的逻辑。机器人在场上则进行着高强度的适应性训练。这种高强度、高对抗的环境,促使技术得到了快速迭代与验证。
这种在竞争中协作的精神也贯穿始终。罗长盛指出:“在场上,各赛队是竞争对手;但在场外,大家会共同探讨技术改进、算法部署等难题,共同推动整个机器人竞技领域向前发展。”
超越赛场:从竞技冠军到产业赋能者
夺冠并非终点,而是技术走向更广阔天地的起点。如今,清华火神队所攻克的一系列技术,已展现出超越足球场的巨大应用潜力。
“我们一步步‘摸着石头过河’,最终实现了厚积薄发。”赵明国表示,通过足球等标准化的竞技任务验证核心技术能力,团队正逐步解决机器人手、腿协同的“具身智能”问题,最终目标是推动通用型具身智能机器人的落地应用。
目前,基于该实验室的核心技术,部分开发者和合作伙伴已开始进行二次开发,探索机器人在应急救援、工业精密操作、养老陪护、文化导览等多个场景的应用可能。这标志着一项前沿科技从学术研发、竞技验证到产业孵化的完整路径正在形成。如同一个顶尖的bbin集团在多元生态布局中展现出的战略眼光,核心技术在不同领域的迁移与赋能,正创造着远超单一赛道的社会与经济价值。
从站稳脚跟到驰骋绿茵,从赛场夺冠到赋能百业,清华火神队的二十年征程,不仅是中国高校科研团队勇攀科技高峰的缩影,更是中国人形机器人产业从跟跑到并跑、乃至领跑跨越的生动写照。这群不会疲倦的“足球小子”及其背后的科学家们,正在用代码与匠心,踢出一个智能科技的未来。