全球首个人形机器人半程马拉松赛收官。
“天工Ultra”用时2时40分42秒跑完21.0975公里,夺得全球首个人形机器人半程马拉松冠军,刷新世界纪录,实现具身智能机器人运动能力的重要里程碑突破。
天工队发言人魏嘉星表示,为取得优异成绩,团队攻克了本体的稳定性、轻量化设计、关节长时间运动易发热等硬件难题,还通过优化运动控制算法进一步增强了关节协调运动能力、步态协调能力等,使机器人参赛过程中的平均配速超过7千米/时。
此次马拉松赛作为人形机器人在真实环境下的系统性性能检验,为未来技术验证与行业标准制定提供了重要参考。
比赛中,机器人需应对长时间连续奔跑、复杂多变的路况及不可预见的突发状况等挑战。大部分参赛选手中途均换过电池,有部分换人,部分有过摔倒等情况,部分给膝盖等电机喷散热剂等问题。
在人形机器人产业发展过程中,各环节还须加以优化,例如,高能量密度一体化关节技术、机器本体的散热系统优化、运控算法的鲁棒性提升以及能源系统效率改进等关键领域有待持续突破。
本文重点梳理天工机器人相关信息、核心参数和技术亮点,以及相关合作厂商。
01
天工机器人概览
天工机器人由国家地方共建具身智能机器人创新中心(北京人形机器人创新中心)研发,该中心由工信部与北京市政府共建,并且由深圳优必选科技作为牵头单位和总经理单位,联合小米机器人、京城机电等共同成立。
代表型号
天工机器人具备开源开放性和强大的运动能力。创新中心联合优必选等合作伙伴发布“天工开源计划”,计划将天工机器人目前已有的技术成果面向行业陆续开源开放,以加快具身智能技术在各行各业的应用和落地。
应用场景方面,天工在工业巡检和救援与勘探领域都深入布局。 “天工”已经作为电力巡检员上岗,手持检测仪对多台电柜进行多点位局部放电检测,高效完成巡检任务;在复杂地形和极限环境中的运动能力,为救援、勘探和极地科考等场景铺平道路。
02
天工机器人主要参与方
国家地方共建具身智能机器人创新中心
“天工”人形机器人的研发主体。北京人形机器人创新中心成立于2023年11月,是国内首家聚焦具身智能机器人核心技术、产品研发和应用生态建设的创新中心。由北京小米机器人技术有限公司、优必选科技、京城机电、亦庄机器人等共同持股,小米和优必选均为大股东,持股比例28.57%。
2024年10月,北京人形机器人创新中心正式升级为“国家地方共建具身智能机器人创新中心”,标志着具身智能产业已成为构建和完善国家现代化产业体系的重要一环。
创新中心整合多方资源,推动动态平衡算法、感知系统等关键技术突破;优必选提供核心技术;天奇股份作为“天工”的总成工厂,承担制造与组装任务,并与优必选合资成立无锡优奇智能科技;京城机电(京城股份是京城机电旗下唯一上市平台)作为创新中心的主要出资方之一,通过参股企业推动动态平衡算法研发,为“天工”提供关键技术支撑。
此外,创新中心汇聚了全球具身智能机器人产业顶尖的科学家和工程师,研发人员占比70%以上。
中心重点任务与战略规划:2024-2027年将实现5项重点任务,通用人形机器人本体原型/人形机器人通用大模型/运控系统/工具链/开源OS及开发者社区。
战略目标:打造全球首个通用人形机器人硬件母平台和软件母平台;构建规模最大、信息最稠密、通用性最强的高质量具身智能数据集;研发面向具身智能机器人的全流程工具链和自主操作系统,推动技术标准化与商业化应用。
生态建设:联合京东、中兴、均普研究院等企业,在仓储物流、工厂分拣、汽车制造等领域优先开展试点应用。
优必选
优必选科技成立于2012年,以智能机器人为载体、人工智能技术为核心,提供“硬件 软件 内容 服务”的全栈式解决方案,人形机器人有效专利数量全球第一。
2023年底,优必选作为发起单位和总经理单位,与京城机电、小米机器人、亦庄机器人等10家行业领军企事业单位共同出资联合组建了北京人形机器人创新中心,优必选CTO、执行董事熊友军担任创新中心的法定代表人和总经理。
优必选提供机器人运动控制、伺服驱动等核心技术,是“天工”机器人的技术合作和核心研发主力。在创新中心成立之初,优必选向创新中心开放了300多项专利,助力快速研发通用机器人母平台“天工”,实现了全球首个全尺寸纯电驱人形机器人的拟人奔跑,最高速度超过12km/h。
公开资料显示,与优必选合作的部分厂商包括昊志机电(谐波减速器、无框力矩电机)、绿的谐波、中大力德(减速器)、、拓邦股份(智能控制器)、珠城科技(涉及优必选的送餐机器人业务)、朗特智能(向优必选提供泳池机器人成品)、和晶科技(与优必选签署战略合作框架协议)等。
小米机器人
小米机器人参与投资并联合创建北京人形机器人创新中心,为“天工”提供仿生轻量化骨架技术,助力实现高速奔跑与复杂地形穿越能力。公开资料显示,小米部分合作厂商中,弘信电子是小米铁蛋机器人的独家软板供应商;全志科技MR 系列芯片应用在小米仿生四足机器人 “铁蛋” 产品上;鸣志电器无框力矩电机通过小米认证;欧菲光协同开发小米 CyberOne 搭载的 Mi - Sense 深度视觉模组等。
天工Ultra核心参数和技术亮点
身高/体重:“天工Ultra”身高约180cm,体重约55kg。对人形机器人来说,随着身高和体重的增加,对技术的挑战也呈指数级增长。人形机器人从小尺寸到全尺寸的“升级”本身,也意味着跨越了巨大的技术鸿沟。
运动能力:2025年2月,“天工”实现了室外连续攀爬134级阶梯,奔跑速度高达12千米/小时,能在沙地、雪地、山坡等复杂地形奔跑。在盲视情况下,能够平稳通过斜坡和楼梯,对磕绊、踏空等情况也能做到步态的敏捷调整。
轻量化设计:“天工”机器人采用碳纤维等轻量化材料进行设计进行减重优化,轻量化设计减少机器人的运动负荷,从而降低了能源消耗,延长了续航时间,提高了能源利用效率。
结构设计:“天工Ultra”采用刚柔耦合腿部结构,减少奔跑时关节冲击力,提升稳定性。因其大功率的一体化关节、低惯量腿部结构设计,在奔跑速度上极具爆发力。
关节导热&风冷散热:通过结构的优化设计、关节导热技术以及整机热仿真技术,使关节达到热平衡,让机器人可以长时间持续奔跑。优化关节散热结构(散热效率提升30%),避免持续奔跑导致的电机过热问题。
运动控制算法:采用独立自主研发的“基于状态记忆的预测型强化模仿学习”方法,实现纯电驱全尺寸人形机器人的拟人奔跑。
自研“慧思开物”具身智能平台实现“大脑”(任务规划)与“小脑”(运动控制)协同优化步态。
“大脑”端:“天工Ultra”通过多模态传感器融合实时感知环境信息,动态调整速度和方向;
“小脑”端:结合“天工Ultra”本体硬件的变化和半程马拉松比赛的复杂情况,依托北京人形机器人自研的“基于状态记忆的预测型强化模仿学习”运动控制方法,实现高精度控制各关节协调运动。
不同于人形机器人常见的遥控手柄的控制方式,“天工Ultra”使用了无线领航技术完成跟随导航和长程路径规划。
依托于自身搭载的运控算法和多模态传感器,结合超宽带无线技术,引导机器人进行目标跟踪,计算自身位置,自主实时调整奔跑方向和速度,完成从赛事起点到达目标点的奔跑。
电池续航能力:此次赛事中,“天工Ultra”使用电池快换技术,实现长时间作业的续航能力。天工电池(哪吒汽车技术支持)支持低温环境续航,连续奔跑测试8公里。
抗干扰能力:可承受45N·s冲量(相当于职业拳击手重击),在光滑雪地中仍保持稳定。 在晃动大球冲击下,能快速调整步伐保持平衡。
泛化能力:通过虚拟仿真训练,机器人具备随机性和泛化性场景的适应能力。 注入短时记忆,使其在特殊环境下能自我控制。
核心零部件部分环节中, 据公开资料显示,绿的谐波独家供应天工机器人谐波减速器;中科创达为“天工”的感知与控制系统提供支持;昊志机电、柯力传感等合作伙伴提供六维力传感器和3D视觉传感器,实现高精度动态力学反馈与视觉感知;江苏雷利空心杯电机与精密减速箱对标国际标准,与“天工”保持紧密合作。
在赛后展区,全新一代“天工2.0”亮相现场。相较于上一代机型,“天工2.0”从本体硬件、作业性能到操作应用等多方面迎来全新升级。
值得注意的是,此次比赛中暴露出来的一些人形机器人相关技术和系统等关键领域还有待优化和突破。
长期来看,以北京亦庄为代表的“五大计划”推进,预计2030年将建成具身智能机器人产业高地,国产人形机器人也将迎来自主化与开放化的生态。