最强陪练,最佳拍档,机器人“跑”出智能新速度
万众瞩目的百米“飞人”决赛中,北京人形机器人创新中心研发的“天工Ultra”以全自主能力勇夺冠军;4×100米接力赛和1500米决赛中,宇树科技的机器人凭借极限5米/秒的速度摘得金牌。来自全球16个国家,500余台机器人,487场激烈角逐,全面迎接来自现实世界的“大考”。8月17日,在北京国家速滑馆“冰丝带”,首届世界人形机器人运动会的圆满收官,智能科技的发展之路仍在继续,体育与科技的精彩融合才刚刚开始。
AI如何学会人类的跑步技能,是一场从模仿到超越的进化之旅。“让机器人学跑步就像教婴儿学走路,需要循序渐进。”南京体育学院体育科学研究院教师陈钢锐,长期从事竞技体育科技攻关与科技服务工作,他用这个比喻形象地解释了AI的运动学习逻辑和路径。
首先是基础模仿阶段,通过动作捕捉设备精确记录下人类跑步时的步态特征,包括髋关节的角度变化和活动范围等关键生物力学数据。接下来进入虚拟训练阶段,机器人会在仿真平台上经历上万次的试错训练,“就像打游戏,摔倒一次扣10分,标准动作加2分,一直到分数达标。”为了获得更高的分数,机器人会不断调整关节的转动幅度和步伐的长度等运动参数。最后就是现实适应阶段,机器人要在真实赛道上面对地面摩擦、风速等各种变量,通过反复对抗和调整,逐步掌握在复杂环境中的动态平衡和应变能力。陈钢锐观察到,本次赛事中的机器人动作流畅许多,不再像过去那样生硬地“跳机械舞”,这背后正是三大技术环节的持续突破。
江苏省体科所副研究员朱那则从能耗的角度,揭示了人形机器人优化进步背后的奥秘:“今年的参赛机器人在能源效率上实现了显著提升。通过采用轻量化结构和弹性驱动器,机器人能够模拟人体肌腱的弹性势能,把落地时的冲击力回收、储存,并转化为下一次动作的动力,不仅优化了能耗管理,还显著提升了续航能力。”他表示,现在的机器人能够根据赛道地形和实时条件,智能调整步频和关节功率分配,这种“智慧调度”让它们展现出高度智能化的运动表现。“就像马拉松选手懂得分配体力一样,AI机器人也已经学会了‘经济型跑步’。”
当观众为机器人奋力奔跑而欢呼时,体育科学家们在赛场上捕捉着训练优化的新灵感。陈钢锐尤其关注本次大赛的4×100米接力中,机器人已经能在接力区自动变道、避开障碍,“这种协同算法未来有望帮助田径队精准把控接力棒的交接时机。”他还设想了更多应用场景。例如,机器人融合了竞技体育中的动作捕捉和生物力学原理,通过激光雷达与高速摄像机的协作,能无接触地捕捉运动员的每个细微动作,生成精确到毫秒级的运动分析报告。“教练员不必再凭经验说‘动作还可以’,而是能直观地看到关节角度、角速度、重心变化等量化数据。”他补充道,“未来还可以开发可穿戴传感器机器人,实时监测和评估运动员的生理指标,从而量身定制更科学的训练计划。”
展望未来,他满怀憧憬:“也许有一天,你的跑步搭档会是一台背着能量补给包的机器人。它懂你的配速习惯,可以在你冲刺时为你破风,还能根据你的身体状态自动调整训练计划。这样的机器人将以人类陪伴者的身份融入日常生活,为各类生活场景带来全新的支持与陪伴。”
朱那所带领的团队,已经把类似的前沿技术应用到了拳击训练中。他们开发的AI技战术分析系统,能够精准、实时记录拳手训练、比赛中技战术行为。朱那举例说:“我们甚至可以模拟特定对手的战术风格。如果知道下一个对手擅长左勾拳,AI陪练就能专门模拟这种打法。”他表示,数据驱动训练的重要性愈发凸显,“过去教练大多依赖经验,现在有了精准的数据支撑。越来越多的运动队正在拥抱科技,积极投身这场训练变革。”
机器人的诸多特性,比如不会疲劳、不惧危险,也在改变传统训练模式。朱那指出,在表现难美性项目中,机器人陪练能够全天候不间断地重复标准化动作,为运动员提供始终如一的高质量动作参考。而在举重等力量型项目中,配备传感器的机器人能够实时监测运动员的发力曲线,及时捕捉动作上的细微偏差,为纠正动作提供详细的数据支持。结合当前VR和AR技术,机器人还能搭建虚拟训练环境,让运动员在低风险的情况下完成高强度的训练,并对他们的生理指标、负荷以及损伤风险进行实时监控,为康复和体能训练提供科学指导。
朱那十分看重工业与体育的技术反哺:“人类与机器人同场竞技,不仅为体育带来了全新形式,也让机器人的应用不断拓展。比如在康复领域,机器人可以更加仿真人体动作,为残障人士带来更舒适、更贴合实际需求的康复设备,方便他们的运动和生活。”
科技的融合已经不仅仅停留在技术或实用层面,更是在深刻地重塑体育文化。陈钢锐注意到,在本次机器人大赛的自由搏击决赛中,由奥运冠军组成的战队操控机器人,竟击败了由工程师和人工智能专家组成的队伍,这一结果引发了广泛的热议。“奥运冠军的优势在于技战术上的深厚造诣和赛场经验,将自己的运动直觉和策略思维融入比赛。而人工智能领域的博士和硕士们则以对机器人操作的娴熟见长,他们更熟悉机器性能和反应机制。但最终,战略素养成功弥补了机器反应的短板,为团队赢得了胜利。”陈钢锐认为,从这场比赛来看,未来的竞技体育或体育训练很可能会迎来一种全新的模式——人类的战术智慧叠加机器的精准执行,为体育训练和竞技带来更多可能性。
“全新的竞技时代正在到来。”朱那表示,未来的体育赛场不是“人机对抗”,而是并肩作战,共同展现智慧与力量的融合。在他看来,人机协同意义深远:突破了人类运动极限,推动了仿生学等领域发展。将工程与艺术融合,在自由操、街舞等项目中展现技术与美学的结合,并为多学科协作与创新提供平台。最后,竞技体育为机器人技术的测试与应用提供了理想场景,加速其在救援、医疗等领域的落地,也带动了青少年的科普教育和体育热情。在世界机器人大赛的镁光灯外,有更多关于未来体育的无限遐想。
新华日报·交汇点记者 吴雨阳
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