人形机器人已成为机器人领域的竞争焦点。建设“大模型+人形机器人”协同创新平台，被写进上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案。2019年成立的上海理工大学机器智能研究院通过多学科跨界融合，用不到5年时间形成了一批面向人形机器人、让机器人更好服务于人的代表性技术成果。今天的《揭秘创新之源——走进上海的实验室》，就带您感受真实物理世界里机器人的加速进化。
在上海理工大学机器智能研究院康复机器人研究室内的一张乒乓球台两端，乒乓球手出身的“90后”副教授季云峰与一只框架型划轨上的机械臂你来我往，这个场景是多年来这里的日常，人机交手数据被实时监测记录进电脑系统作进一步分析。
墙上的吉尼斯证书显示，眼前这台名叫“小丘”的乒乓球智能机器人，2年前就和季云峰联手，用连续6241回合的对打成绩创造了乒乓球人机对战的世界纪录！
季云峰：“它不是像传统对打机器人只能碰球，它可以进攻和旋转，活动范围可以前后左右跟人一样大。我们做得比较好的是稳定性，世界纪录证明了这一点。至少我们的每一次算法都是很准确的，小丘才能实现把球打过来，而且打这么多回合也没有坏。
我们依靠多处安置的相机识别球并拍摄图像，通过球前面一小段的运动，我们建立一个模型，预测它整体的运动轨迹，找一个最合适小丘去打球的点，控制它用我们想要的速度和加速在指定时间到达那个点上面，它就把球打过去了。它打到一个球，系统里设计的得分比较高，它就会记录下这个球是怎么打的，下一次遇到类似情况就用同样的方式打过去。如果某一个球的处理系统得分较低，它以后就会避免。”
不断细化系统模型、优化硬件、发现问题、解决问题，是小丘的成长之路。现在的小丘稳定性和应变能力更强，成长目标在研究人员们心里也越来越清晰。
“对外的应用，初期是给中小学做科普教育，目前上海科技馆里就有展示。中期想让它进入运动康复领域，通过制定运动处方帮助亚健康人群恰当锻炼。最终希望它的水平越来越高，可以陪运动员进行专业训练。
除了速度和准确度，目前最难的是旋转球的判断，这方面的技术我们还没有完全解决。上次乒乓球冠军许昕和小丘交手，他拉球的旋转是176转/秒，对运动轨迹影响很大。我们是用两台3000帧/秒的相机，通过识别球上的商标知道旋转速度，但难点在于无法将全部图片实时传输、及时分析，只能提取少量关键图片识别计算，但误差会比较大，所以我们现在还在这方面攻坚。”
更注重“人与机器”在实际环境中协作、共融的智能理论和关键技术，是上海理工大学机器智能研究院的前瞻性所在。五间研究室构成了HCR即“以人为中心的机器人学”国际实验室。
在仿生机器人研究室内的调试系统下，“小贝4.0”的下半身在宽幅跑步机上自然奔走。上海理工大学机器智能研究院负责人李清都教授介绍，这是研究室经过多次迭代研发出的目前全球唯一膝关节像人一样步态自然的双足人形机器人，而这背后蕴藏着诸多领域的技术攻关。
李清都：“我自己研究人形机器人18年，光实体就研究了10年，虽然这个是小贝4.0版本，但其实前面我们做了不下20款机器人了，你看这个架子上都是机器人的‘尸体'。
让机器人像人一样节能地行走，难度在于运动控制。我们有很多种控制方式，从最基础的动力学理论到最上层的机械结构，把所学的知识全都用上了。目前全球范围内人形机器人续航走路不超过2小时，但小贝4.0至少能保证6小时以上；重量、电机功率我们也做了严格限制，安全性上有特别大的竞争优势。我们尽可能利用一些成熟的技术，用一条比较新的路径研制，所以成本上也有很明显的优势。”
为什么要花这么多精力把机器人打造成人形？李清都说，就像手机作为智能终端可以替代相机、mp3等产品一样，研发智能人形机器人也是为了打造一个能不断加载技能、替代人类完成低级繁杂高危工作的通用平台。
“机器人有各式各样的，扫地的、送餐的，相对比较专用。我们想做一个通用机器人，它像人一样有手，有个扫把拿着就能扫地了；递东西给它，它可以直接接过去；开车运送它，它都可以像人一样坐在座位上，你不用对外部环境做任何改造。现在在做一个任务，就是让它可以叠衣服、帮你选菜。
它是最能适应人类的环境和工具的，在人机交互上也有天然的优势，感情的投射、人机对话都很自然。而且它一旦学会一样就可以大量复制，通过一个通用平台加上技能迁移复制的方式批量生产，逐步把人类从比较繁琐的、脏累的事情中解放出来。将来每个人都是领导，领导一帮机器人干活。”
上海理工大学机器智能研究院的核心团队，由来自德国知名高校和研究机构的中国年轻专家学者组成，后期又不断招入新鲜血液，目前已有成员120多名。
李清都说，这里就像一块试验田，不以头衔、奖项、论文为追求，只要研究出实打实的、真正对国计民生有意义的成果。
“机器人是非常综合的东西，它需要每个方向都要有人。我不管你学历程度多高多低，就看在某个技术模块上你能不能做到极致，然后每一个模块上我们都有人。就像你要建高楼大厦，每一部分都必须非常稳定可靠。
实验室就是为了去形成一些比较好的、成熟的技术模块。过程中可以沿途下蛋，孵化一些小项目。比如我们拿人形机器人的胳膊做的乒乓球机器人小丘；在做人形技术的过程中有大语言模型、机械臂的操作，我们把这些东西结合起来做了富士康产线上iPhone的检测。
最重要的是我们做出了自己的特色，特别是我们积累的技术模块上、技术成熟度上有很多比较突破的成绩。双足人形机器人、表情机器人、蛇形机器人都得到了国内外认可，很多成果发表在国际顶刊或者顶会上，还有一些获得了国际奖项。
过程中我们培养了很多人才，在一些技术上做了很深厚的积累，这些都对未来有非常大的帮助。”
“打造物理世界的人工智能”，全球正在你追我赶。李清都说，赛跑没到终点，但团队成员们清楚，他们正并肩朝着正确的方向奔跑。
加快建设具有全球影响力的科技创新中心，上海重大原创科技成果不断涌现。围绕“国家急需、世界一流”，上海高校是创新驱动的重要策源地。今天起，本台《揭秘创新之源——走进上海的实验室》融媒体新闻行动推出第二季报道，聚焦上海各所高校具有硬核实力、创新动力、发展潜力的实验室，展现高校科技创新的蓬勃动力。
来源：话匣子 作者：汪宁
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