4月19日上午，由中央广播电视总台北京总站参与联合主办的人形机器人半程马拉松在北京亦庄鸣枪开跑，引发了人们的广泛关注。哪家企业的人形机器人跑得最快、稳定性最好，哪家机器人长得最可爱、最会整活儿，比赛过程中发生了哪些趣闻，成了大众最为关心的焦点。那么机器人是如何学会跑步的呢？想象一个刚学走路的孩子跌跌撞撞的样子，机器人学跑步的过程也同样充满挑战。但不同的是，科学家们要用代码和机械“教”会它们奔跑。这背后究竟需要几步？让我们用最直白的语言揭开这个黑科技的秘密。

机器人学会跑步的算法大概分三步：

第一步：模仿人类的“动作复刻大师”

机器人学跑步的第一步，就像刚学走路的小宝宝，先观察大人怎么做！研发人员会用专业的“动作捕捉设备”，这就好比给人类跑步姿势拍360度无死角的高清写真。设备上的传感器会精准记录人体每一块肌肉的运动轨迹、关节的弯曲角度，甚至连脚掌落地的力度都不放过，最后生成“一套超详细的人类跑步动作宝典”。从技术角度看，这其实是运用了机器学习中的模仿学习算法。机器人就像拿着宝典的“学霸”，通过深度学习神经网络，把人类的动作数据转化为自己能理解的“代码语言”，逐帧模仿人类手臂摆动幅度、腿部蹬地力度，在虚拟世界里先把动作框架搭建起来。虽然一开始它们的动作可能像提线木偶般僵硬，但这已经是迈向奔跑的关键一步！

第二步：虚拟世界的“疯狂练习生”

掌握基础动作后，机器人就要进入“魔鬼特训营”——虚拟仿真平台。在这里，它会开启“自虐式”训练模式：重复奔跑动作成百上千次，摔倒了立刻爬起来继续或者重新学习，堪称AI界的“卷王”！这个阶段核心靠强化学习算法发力。简单来说，机器人每完成一次奔跑动作，算法就会根据它的表现打个“分数”，比如速度达标加1分，姿势标准加2分，摔倒扣10分。机器人的目标就是通过不断调整自己的“运动参数”（比如关节转动角度、步伐迈开的宽度），让总得分越来越高。就像游戏里打怪升级，在大量的尝试中，机器人逐渐摸索出最科学的奔跑节奏，从跌跌撞撞到健步如飞，这个过程可能要经历成百上千次模拟！

第三步：现实世界的“实战考核”

当机器人在虚拟世界练得“炉火纯青”，接下来就需要接受现实世界的终极考验！然而，现实可比虚拟环境复杂多了，地面的不平整、空气的阻力、突发的障碍物、电池续航、关节发热等每一样都是“送命题”。机器人没有“本能”，只有程序，没有“经验”，只有计算。为了不摔，开发人员会给机器人装上各种“感知器官”：激光雷达扫描地形、摄像头识别障碍物、惯性传感器监测身体平衡。一旦机器人在奔跑中摔倒，它会立刻启动反馈调节机制：把摔倒瞬间的传感器数据传回系统，结合虚拟训练的经验，重新优化动作策略。这就像人类摔跤后会总结“下次怎么避开石头”，机器人则是通过模型迭代，在虚拟与现实的反复切换中，不断打磨自己的奔跑技能。有的机器人甚至能边跑边学习，遇到新情况当场调整策略，堪称“现学现卖”的高手！

看着机器人从笨拙模仿到灵活奔跑，就像看着自家孩子成长一样。机器人们今天所跑出的每一小步，都将成为未来发展的一大步，我忍不住期待：下一个机器人黑科技，又会带来什么惊喜？

供稿单位：重庆市九龙坡区科普创作与传播学会

作者：重庆中机中联检测技术有限公司 教授级高级工程师 廖新雪

审核专家：九龙坡区融媒体中心主任编辑 田军英

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来源: 重庆市科学技术协会

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