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如何为人形机器人披上“冠军战袍”

来源:中国青年报2025-04-28 17:29

  4月19日,身高一米八的人形机器人“天工Ultra”以2小时40分42秒的成绩冲线,拿下全球首个人形机器人半程马拉松赛冠军。

  现场摄影师用镜头记录下珍贵的夺冠一幕:在众人的欢呼声中,这个身着橙色运动衣的人形机器人跑向“第一名NO.1”的横幅。实际上,“天工Ultra”的橙色“夺冠战袍”并非一件简单的无袖背心,而是专门为这个“大个儿”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,其结构(与人类)也有很大的不同。”“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介绍,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,需为其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,人形机器人内部结构的温度会因运动强度的增加而升高,对衣服材料的性能要求也随之提高。

  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——为人形机器人设计比赛服。这是人形机器人第一次在半程马拉松赛事上亮相,兰翠芹说,“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。”

  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、由生物材料体素等技术打印而成的服装。但综合考虑比赛服的重量及3D打印技术的适配性等问题后,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,衣服重量一定程度上会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”,让人形机器人通过“一片式上下连体”的设计结构穿上整套运动装。但团队通过大量实验后发现,“连体运动衣”会阻碍人形机器人内部机箱和风扇散热,增加机器人的运行风险。

  最终,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,让机器人不用套头也不必伸腿伸脚,就可以快速穿衣。兰翠芹说,这一技术正在申请专利,未来或可为行动不便者提供便利。

  此外,当人形机器人长时间在赛道上奔跑时,衣服与身体摩擦会不断产生静电,影响信号传输。团队为“天工Ultra”找了一款最轻薄的防静电运动面料制成上衣,在最大限度保证信号传输稳定性的同时减轻衣服重量,让人形机器人“轻装上阵”。这种面料除了具备定制化防静电、超薄形等特性,还能在极端天气下发挥优良的疏水性能,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。如何防止赛服在“天工Ultra”跑动中滑落或偏移?团队认为,机器人的“皮肤表面”极其光滑,且机械手臂为镂空圆柱结构,如果运动面料未进行标准化的定制,很容易滑落或卡在机器转轴的缝隙中。因此,团队结合面料特点在结构上展开定制化设计,确保衣服和“天工Ultra”贴合。

  仔细观察“天工Ultra”的后背及肩部会发现,这件“战袍”还有大面积镂空设计。这背后也有设计师的巧思。原来,在人形机器人运动过程中,工程师需要根据紧急情况迅速找到机器人的辅助把手、通风口、急停按钮等位置,因此需要让服装适当“留白”。此外,按照“天工Ultra”电池机箱位置尺寸,设计师设计了可快速拆装的后背开合结构,方便工程师为人形机器人多次更换电池。一旦遇到摔倒等紧急情况,赛服的开合结构还可实现快速检修。

  “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,并与赛事主色调遥相呼应。”设计了不少色彩方案后,兰翠芹团队选取了北京人形机器人创新中心的形象色橙色,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——记者注)的视觉效果。

  “天工Ultra”半马夺冠“战袍”的设计,是机器人服装的一次全新尝试。在兰翠芹看来,未来机器人的服装或将实现与环境的交互,在可穿戴的“超级页面”完成发光、色彩变化等自动化功能。此外,随着“人机合作”场景进一步延伸,机器人服装还会成为交流的新载体。

  “一种技术与设计共生的美学语言正在逐步形成。”兰翠芹对机器人服装设计的未来充满期待。她说,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”。(中青报·中青网记者 杨洁)

[ 责编:刘昊 ]
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