全球首个人形机器人半马冠军揭秘

中青报·中青网记者 杨洁

4月19日，1.8米大高个儿的人形机器人“天工Ultra”以2小时40分42秒的成绩冲线，一举拿下全球首个人形机器人半程马拉松赛事的冠军。

在众人的欢呼声中，这位人形机器人身着橙色运动衣，跑向了“第一名NO.1”的横幅。现场摄影师们用镜头记录下珍贵的夺冠一幕。“天工Ultra”身上的橙色“夺冠战袍”并非一件简单的无袖背心，而是专门为“天工Ultra”量身定制的比赛服。

“机器人的体型即便在视觉上做到高度类人化，但其结构有着很大的不同。”北京未来设计实验室主任兼首席科学家、北京服装学院研究生院院长兼前沿交叉研究院院长兰翠芹提到，一方面机器人无法像人类一样灵活抬高手臂完成穿脱动作，那么就需要设计合身且满足众多功能性需求的赛服。另一方面，在21.0975公里的赛道上跑步前进时，人形机器人会因运动强度的增加而升高内部结构的温度，相应地，对衣服材料的性能要求更高。

2月底，北京市经济和信息化局与北京服装学院共建的北京未来设计实验室接到任务——为人形机器人设计一件比赛服。这是人形机器人第一次在半程马拉松赛事上亮相。“如何解决功能性适配的问题，如何在视觉上拉近机器人与人类的距离，这都是全新的命题。”兰翠芹说。

为打造一件专属人形机器人的“战袍”，兰翠芹带着团队做了不少创意方案。他们曾尝试让人形机器人穿上一身“战甲”式赛服，凸显力量感和“科技范儿”；也曾考虑设计一套有非遗纹样，经生物材料体素等技术打印而成的服装。但综合考虑到比赛服的重量以及3D打印技术的适配性等问题，团队取消了这些方案。

“人形机器人比赛服的设计重点是做好功能适配。”兰翠芹进一步解释，衣服重量会一定程度上影响人形机器人的运行速度。“在比赛服的设计和实验阶段，我们为了控制服装的重量，在拉链以及开合扣等辅材的使用上，尽量选择克重最小的材料。”

除了衣服的“减重”问题，团队还需要考虑人形机器人在跑半马过程中的散热需求。团队曾设计了一款“连体运动衣”，即让人形机器人可以通过“一片式上下连体”的设计结构穿上一套完整的运动套装。通过大量实验后，团队发现“连体运动衣”会阻碍人形机器人内部机箱、风扇的散热，增加机器人的运行风险。

于是，在“天工Ultra”比赛服的版式上，团队创新性地采用单侧多点开合的一片式设计，即不用套头、不必伸腿伸脚，就可以实现快速穿衣。兰翠芹解释，这一技术正在申请专利，未来或可为行动不便者提供便利。

“天工Ultra”半马夺冠战袍的设计方案。北京服装学院供图

与人类不同，当人形机器人长时间在赛道奔跑，衣服和身体摩擦还会不断产生静电，影响信号的传输。团队为“天工Ultra”找到了一款最为轻薄的防静电运动面料，制成上衣，能最大限度地保证信号传输的稳定性，同时减轻衣服重量，让人形机器人“轻装上阵”。面料除了要具备定制化防静电、超薄形等特性，还要在极端天气下具备优良的疏水性能，保护这位特殊运动员的安全。

几经实验，比赛服面料、款式相继确定，那么如何防止比赛服在“天工Ultra”跑步中滑落或偏移？团队在研究中发现，机器人的“皮肤表面”极其光滑，且机械手臂为镂空的圆柱结构。如果运动面料未进行标准化的定制，很容易滑落或者卡在机器转轴的缝隙之中，让人形机器人在跑步中“走光”。团队结合了面料特点在结构上展开定制化设计，确保衣服和“天工Ultra”的贴合度。

如果再仔细观察“天工Ultra”的后背以及肩部，就会发现这件“战袍”还留下了大面积镂空设计。这背后也有设计师们的巧思。原来在运动过程中，工程师需要根据紧急情况迅速找到人形机器人的辅助把手、通风口、急停按钮等位置，那么服装就需要适当“留白”。此外比赛服后背按照“天工Ultra”电池机箱位置尺寸，定制了可快速拆装的后背开合结构，方便工程师们为人形机器人多次更换电池。一旦遇到摔倒等紧急情况，比赛服的开合结构还可以实现快速检修的功能。

“色彩是观众最先感知到的设计元素。为了让‘天工Ultra’成为马拉松赛场上‘最靓的仔’，我们在颜色设计上突出赛服的活力与动感，并与赛事主色调既遥相呼应。”兰翠芹带着团队设计了不少色彩方案。他们选取了北京人形机器人创新中心的形象色即橙色，与马拉松大赛的蓝绿色形成对比，并通过数字建模的方式，让色彩产生类似布拉格衍射变奏（一种光学现象）的视觉效果。

“天工Ultra”半马夺冠战袍的设计是机器人服装一次全新尝试。在兰翠芹看来，未来机器人的服装或将实现与环境之间的交互，在可穿戴的超级页面中完成发光、色彩变化等自动化功能。此外随着“人机合作”场景的进一步延伸，机器人服装还会成为交流的新载体，或可根据交流语境改变服装样式，形成一种补充式的动态语言模式。

对于机器人服装设计的未来，兰翠芹充满期待，“一种技术与设计共生的美学语言正在逐步形成。”未来团队将逐步探索科技与人文协同的新设计机制，为更多机器人“量体裁衣”。

来源：中国青年报客户端