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人形机器人:最初的设想,最后的归宿

编者按:本文来自微信公众号 刺猬公社(ID:ciweigongshe),作者:毛巾,编辑:园长,创业邦经授权转载。

一百年前,有关机器人的设想与创作在世界各地涌现。

1920年,捷克作家恰佩克在《罗素姆的万能机器人》一书中创造了“Robot”一词(源自捷克语“Robota”,意为苦役);1927年,德国默片《大都会》上映,片中的机器人玛利亚是影史上第一个人形机器人;1928年,日本生物学家西村真琴制造了“学天则”(意为向自然学习法则),它也是世界上首个明确以人形外观构建的自动机器人。

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学天则拥有丰富而微妙的面部表情。图源youtube

就早期机器人的外形,百年前的人们不约而同地达成了共识:仿照人类的样子建就好了。这份共识几乎出自于创造生命的直觉——一个在我们的终极构想中拥有意识和智能的、能与人类互动的生命体,它必然会是人类的自我复制,是人类的某种镜像,就像弗兰肯斯坦创造科学怪人那样。

随着机器人应用层面的发展,机器人不再局限于人形,而逐渐演变出了多种形态:轮式、足腿式、履带式、飞行式、浮游式……人类社会对于机器人的功能要求愈发细化,在相当一段时间内,我们不需要建造一个“全知全能”的机器人,而只是让机器人去以更高效率完成特定的任务就好:于是,全球每年会多出2000万台扫地机器人在沙发下钻进钻出,而人类不会对它们抱有任何多余的期待。

而近两年,人形机器人风口再来。蛇年春晚,宇树机器人的秧歌表演激起热议,Speed中国行时与众擎机器人的斗舞也成为网络切片名场面,上周六在北京亦庄举办的人形机器人半程马拉松,更是吸引了广泛围观与讨论,机器人在起跑线上摔倒、跑到头掉的视频,在朋友圈里大量传播。

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出师未捷头先掉。图源抖音@BRTV创新北京

刺猬公社(ID:ciweigongshe)也来到了比赛现场,我在距离起点9公里处的文博大桥等待20余支参赛机器人队伍的到来,最终却只等到了6支——对于现在的人形机器人来说,半程马拉松还算是一种极限运动,21公里的路程包含了对机器人散热能力、平衡能力、即时信息处理能力、续航能力等多个维度的考验。

我们不会举办一场轮式机器人的赛车比赛,但会在马拉松的途中久久等待人形机器人选手,当它们经过观赛人群时,人群会对机器人报以不逊于人类选手的加油声。这能部分解释人形机器人在这个时代复兴的原因——它们天然地比其他形态的机器人能赢取更多人类的共鸣。

现于阿姆斯特丹自由大学就读机器人学习(CS Robot Learning)博士的俎新瑞向刺猬公社提供了一个业内有趣的案例:

当人类与非人形机器人互动交流时,往往会不知道看向机器人的哪个部位;而在面对人形机器人时,人类会自然望向机器人的双眼。这将更便于机器人对人类进行帮助和指引,也会以此产生更生动并高效的互动。

“想象一个家政机器人在你的厨房、客厅里干活,90%以上的人都会把这个机器人想成是人形的。”

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图中为星尘智能Astribot S1,图源官网

当业内进行机器人研发时,当然不会满足于扫地机器人、自动炒菜机、外卖机械狗这样功能相对单一的产品。用户会希望未来买到的机器人能成为包揽方方面面的家庭管家,研发者也在朝着让一个机器人能干所有活、能出现在绝大部分人类生活场景的方向前进。

我们常会忽略的一点是——许多我们下意识举手投足就能完成的简单行为,其实都是因为所在空间和所用工具的设计完美符合人体工学:拧门把手(门把手的高度)、上下楼梯、使用剪刀和握持菜刀、拧瓶盖的旋转角度(瓶盖大小)、水龙头的开关方式……这些动作只有使用人类的身体才能完美而连贯。而研发一个将要出现在人类的空间,使用人类工具的多功能机器人,最好也最直观的解决办法,便是让它具有人类身体的规格与形态。

同样地,当机器人应用于工业生产时,它也需要能够操作基于成年人身高设计的仪器与设备。国外一流人形机器人企业,也都选择了制造“全尺寸”机器人:特斯拉的Optimus Gen 2身高173cm,体重57kg;在亚马逊仓库工作的Digit身高175cm,体重63.5kg,其臂展也需要达到72cm,才能成功搬运标准尺寸的货箱。

而在亦庄机器人半马中,我们看到:在当前阶段,即使只把机器人做到人类身体的大小,让其按照人类的方式自主行走与跑动,已经有一定难度的挑战。大部分参赛机器人都需要人类在旁辅助调整其前进方向,或人类领跑员在前方为其部署电子信标,才能较好地完成转弯、上下坡等动作。

在完赛的机器人选手中,获得第二名和第四名的“小顽童”与“旋风小子”均使用了松延动力团队N2机器人,N2机器人此前曾因表演连续空翻出圈,在本次比赛中它也表现不俗。N2机器人的身高只有约1.2m,展现出了机动灵活的特点,N2也是我在比赛9公里前后看到的唯一不需要人类辅助奔跑的机器人,很好地证明了松延动力在官网中对它“大步奔跑、动态抗干扰”的描述。

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“小顽童”的步态矫健

随着机器人身高的增高,机器人的重心升高、重量变大,这将是对机器人平衡、能耗、运动算法等多维度能力的进一步考验。

本次比赛夺冠的“天工Ultra”来自北京机器人创新中心,作为身高180cm,体重52kg的全尺寸机器人,天工Ultra在全程都表现出其综合能力的稳定性,无论是姿态还是步频步速,都可以比肩一个中游水平的人类选手,且全程未更换机器人;而季军卓益得机器人“行者二号”则主打低能耗,其前辈“行者一号”曾创造以每小时0.8度电连续行走134公里的世界纪录。卓益得机器人体型轻盈,并运用了肌腱仿生驱动技术,使它能实现类似人体肌腱的弹性拟人化运动。

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天工Ultra撞线瞬间。图片来自新京报,李木易摄

但更多的机器人没有完成比赛,这是一场只有三分之一选手跑完的半马。

不少网友在观看了这场比赛后,对人形机器人的发展反而持起了相对悲观态度,大众似乎渴望着见证一场机器人碾压人类选手的速度表演,没想到却只看到了很多机器人的亦步亦趋和蹒跚学步。

“不过是人类坐在后面的车里拿着遥控器罢了。”

“早知道带我的扫地机器人去参赛了!”

“要是我的工作被这种机器人取代,是我活该。”

……

欲戴皇冠,必承其重。未来的人形机器人承载了多少人类的期待,此时此刻的它就要收到多少嘲讽和质疑。

毕竟,当我们已经刷完了整整七季《黑镜》后,很难相信现实中的机器人还处在跑步不太顺畅的阶段。

但与其说亦庄机器人半马是一场比赛,不如说它是人形机器人业内的一次聚会,也是一场向公众开放的全民科技派对。

参赛队伍不吝于分享自己的进度,不害怕展现产品的不足之处,在21公里的自然道路上,许多在实验室环境中没出现的问题得以暴露与解决,企业也可以通过现场与网络观众评论,得到大量未来潜在用户的反馈——在文博大桥附近的人群中,便有人更关注速度,有人更关注姿态,有人更在乎外形的拟人化,还有人偏爱跑步轻盈,不会发出任何声音的机器人。

开放性,或者说开源性,是机器人行业的显著特点之一。2024年,“天工开源计划”发布,陆续将天工机器人本体、数据集、运动控制等方面的成果面向行业开源开放;在宇树科技的官网上,也能很便捷地找到官方开源的数据与项目。人形机器人的发展,也是由机器人业内的开源分享一步步推动的。

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天工与宇树的官方开源页面,图源官网


“机器人发展的一大瓶颈,其实是数据。”俎新瑞对刺猬公社说,“不同形态的机器人太多,它们的数据就五花八门,很难去统一。举个例子:它有几个关节?上面有多少摄像头?摄像头的型号是什么?分辨率是多少?三维坐标和相对坐标位置是多少?太多了,每个机器人都不一样。”

目前最大的开源真实机器人数据集Open X-Embodiement Dataset,便是为了统合不同形态、不同平台的机器人数据做出的尝试。机器人领域的数据集通常规模较小,缺乏多样性,并不像大语言模型那样可以利用互联网上几乎无限丰富的语料,于是便更难完成对人类的模仿——把人类的动作捕捉数据转化成机器人能利用的动作空间,还是一个前沿的研究方向。

而人形机器人,便是当前机器人数据困局下的一个返璞归真的答案。一方面,来自人类动捕的数据一定是人形机器人更容易学习;另一方面,各家企业在人形机器人领域共同发力,也能避免数据资源浪费,方便交流与协作。

比起各家各户分别闷头制作形态各异的多功能机器人,不如一齐着力于已经由人类验证其功能潜力的人形机器人,这渐渐成为了行业的共识。

倘若考虑到未来机器人会进入家政、酒店和医疗等服务行业,它人形的外观给人带来的心理影响就更为显著:

“我楼上就是做人机交互的实验室,更偏向心理学和医学方向,他们同样非常需要人形机器人。他们觉得和人类离得越近,人与机器人的互动就越自然。不然的话,人人总是把机器人当做一个完完全全不一样的工具,在很多情况下就是没办法合作的。”俎新瑞说。

“如果对面是人形机器人,你会把它看成一个和你相对平等的人;而如果对面是一个不知所云的平板加上双臂,那你只会把它当成一个电脑或pad。”

人形机器人,它是在达芬奇时代便开始的,人类对于机器人最初的构想。而在2025年的今天,它再次成为了机器人领域的归宿。

它承载了人类的自负——我们认为我们的身体便是世上最精密的机械,一切人类创造出的机械作品,都要以我们自己为蓝图;它也寄托了人类的想象——我们终被自己的身体和感官所禁锢,但倘若以钢铁之躯,再加以AI带来的具身智能,机器人们又会将世界形塑成什么样子?

第一辆汽车的速度比马车还慢,生成式AI那些惊艳人类的灵感背后,是无数次的无意义的胡言乱语。在未来到来前,我们总需要一点耐心。

也许在未来5-10年,人形机器人也会迎来它的尤里卡时刻,而此时此刻发生的一切,包括周六的那场马拉松,可能不过是一场心理预演,一次机器人向人类的提前发问:“我的创造者,你们准备好了吗?”

若干年后,当对面的那个人再提出这个问题时,你也许会有两个答案,其中一个是:“真想不到,当年我可没怎么看好你。”

而另一个答案是:“Welcome,我已经等你很久了。”

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