編者按：本文來自微信公眾號 “懶熊體育”（ID：lanxiongsports），作者：趙宇，創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。

中國男足無緣2026年美加墨世界杯一個月后，中國人形機器人足球隊拿到了世界杯冠軍。

北京時間7月20日晚，在巴西薩爾瓦多舉辦的RoboCup人形機器人足球世界杯（成人組）決賽中，清華大學(xué)火神隊5比3戰(zhàn)勝中國農(nóng)業(yè)大學(xué)山海隊，獲得冠軍。

這也是自RoboCup創(chuàng)辦28年以來，中國隊伍首次在競爭最為激烈的“人形組（Humanoid League）”奪冠。此前來自中國的高校隊伍曾在“中型組”奪冠，但論技術(shù)難度、關(guān)注度，無疑“人形組”是最具含金量的。

自2005年第一次參加世界杯賽，到如今站攀爬至頂峰，火神隊用去21年時間。

在這21年里，參加比賽的學(xué)生換了一批又一批，但帶隊的老師卻一直都是清華大學(xué)自動化系研究員、機器人控制實驗室和無人系統(tǒng)中心類腦機器人中心主任趙明國，他也是火神隊的創(chuàng)始人。

在通往冠軍路上，趙明國曾幾次因不同原因，有過放棄人形機器人足球項目的念頭，但最后還是堅持了下來。

身在巴西的趙明國對懶熊體育表示，和冠軍比，他更在乎的是他們今年在人形機器人踢球上做的技術(shù)革新，比如實現(xiàn)無保護比賽、摔倒后自主爬起、快速識別能力、運動能力等，“所有這些都改變了RoboCup的發(fā)展方向”。

起步

24年前，趙明國選擇來北京發(fā)展，就是因為機器人項目。

那時的他在哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所機械電子工程專業(yè)讀博士，2000年曾到清華做過一次學(xué)術(shù)訪問。得知學(xué)校正在做仿人機器人項目，他很感興趣——清華大學(xué)是國內(nèi)第一個發(fā)展仿人機器人項目的學(xué)校。一年后，受清華大學(xué)機械工程系教授陳懇邀請，趙明國到清華從事博士后，研究機器人項目。

當(dāng)年的清華大學(xué)已在參加機器人世界杯賽，不過是仿真組。比賽在電腦虛擬的仿真環(huán)境下進行，不需要真實存在的機器人。參加比賽的選手需要較強的代碼編寫能力，一般為計算機專業(yè)學(xué)生。

2003年，趙明國博士后出站，留在清華大學(xué)自動化系擔(dān)任老師。留校第二年，他組建了火神隊，帶著學(xué)生們參加國內(nèi)、國際機器人足球比賽。和仿真比賽不同的是，他們參加的全部為實體機器人賽。

機器人足球世界杯賽當(dāng)時統(tǒng)一要求使用索尼公司開發(fā)的Aibo機器狗。作為贊助商，索尼公司為參賽隊免費提供機器狗?？勺?004年，也就是火神隊參加比賽的那年起，索尼公司就不再免費提供機器狗，各參賽隊需自己花錢買。一只機器狗的價格約兩萬元，每場比賽派上4只。

為準(zhǔn)備比賽，火神隊買了8只機器狗，花費16萬元。趙明國告訴懶熊體育，這些錢全部來自系里的教學(xué)經(jīng)費。他和學(xué)生們?yōu)闄C器狗輸入程序，讓它成為“一只會踢球的狗”。

帶著8只會踢球的機器狗，火神隊在國內(nèi)比賽時可以做到橫掃一切，動輒便可打出10比0的比分，拿到國內(nèi)機器人足球賽（四足組）冠軍。當(dāng)年奪得冠軍的那批機器狗至今還被保留在清華大學(xué)機器人控制實驗室，它們是火神隊起步的見證。

▲2006年參加比賽的機器狗。

雖然火神隊在國內(nèi)賽場獨占鰲頭，可到了國際賽場，成績就不行了。當(dāng)年參加機器人足球世界杯的隊伍共二十多支，他們連前八都進不去。

帶隊在國外參加比賽時，趙明國發(fā)現(xiàn)已開始有人形機器人足球賽，他認(rèn)為人形才是機器人未來發(fā)展方向。也正因如此，他回國后便帶著學(xué)生們組裝人形機器人。

當(dāng)時做一個人形機器人需要20個舵機，國內(nèi)買不到，只能從日本進口，一個差不多要三五千元。為確保正常參賽，火神隊至少要做兩個機器人，需要40個舵機。光買舵機的錢就接近20萬元，這已超出預(yù)算。

趙明國的一個朋友得知情況后，直接從日本給他寄來了40個舵機，朋友20年前的慷慨解囊讓趙明國至今難忘。他有時會感慨說：“做機器人是件挺燒錢的事?！?/p>

用自己組裝的機器人參加國內(nèi)比賽，火神隊?wèi)?zhàn)無不勝?？傻搅藝H賽場后，仍進不了前八。三年下來，火神隊在購買、研發(fā)、制作機器人上花費了近五十萬元。這些錢除了來自教學(xué)經(jīng)費外，還有朋友、校友的捐助。

“系里支持我們的錢花得差不多了。我當(dāng)時想，如果成績上再沒什么起色，就不搞了?！?007年，趙明國第一次有了放棄人形機器人足球的想法。

堅持

火神隊的第一次轉(zhuǎn)機發(fā)生在2008年。那一年，機器人足球世界杯在中國蘇州舉辦，之前從未進過前八的火神隊闖進決賽，距離冠軍只差一步。

火神隊之所以能從進不了世界前八的“菜鳥”，搖身一變成為闖入決賽的強者，皆因他們開發(fā)的用于人形機器人走路的“虛擬斜坡法”，該理論是加拿大學(xué)者麥克吉爾2005年提出的“被動行走”理論的延伸。

“虛擬斜坡法”的主體思想是將機器人在平地上的動力行走等效成在斜坡上的被動行走。這樣一來，機器人的行走速度就會變得更快，可以達(dá)到4.26腿長/秒的相對速度，和人類快走時的速度差不多。

技術(shù)的革新讓火神隊取得了成績上的突破。趙明國說，假如他們2008年在蘇州沒有取得第二名的好成績，那屆比賽后很有可能就解散了。

“虛擬斜坡法”理論讓火神隊在機器人足球世界杯上的成績穩(wěn)定在前三名，但卻始終拿不到冠軍。2013年，“放棄”的想法又一次浮現(xiàn)在趙明國的腦海里，“感覺被動行走已經(jīng)被做到頭了，比賽也拿不到冠軍，沒什么新東西可做了?！?/p>

▲2025年世界杯比賽后合影（左一為趙明國）。

2014年2月，趙明國受邀前往美國麻省理工大學(xué)訪問半年，他覺得這是個“換換腦子”的好機會。這期間，他還參與設(shè)計、研發(fā)無人駕駛自行車，但后來因故沒能投放生產(chǎn)。

結(jié)束麻省理工大學(xué)訪問后，趙明國回到國內(nèi)，與優(yōu)必選公司合作，在北京成立研究所，帶著20多個博士生繼續(xù)做人形機器人的深度研發(fā)，雙方合作開發(fā)出第一代Walker機器人。

從2017年到2021年，Walker機器人共迭代4個版本?；鹕耜犇切┠陞①愑玫臋C器人，全部是Walker系列。自2017年至2019年，獲得兩次亞軍、一次季軍。

趙明國與優(yōu)必選的合作于2021年9月結(jié)束。公開的信息稱“趙明國因身體原因離開”，但更多人認(rèn)為實際上是他與優(yōu)必選創(chuàng)始人周劍在未來發(fā)展理念上存在分歧。

從研究所回到學(xué)校后，趙明國繼續(xù)帶學(xué)生研發(fā)人形機器人，參加機器人足球賽。2023年6月，趙明國的學(xué)生、火神隊第三任隊長程昊在北京成立加速進化科技公司。程昊告訴懶熊體育，取名“加速進化”是因他認(rèn)為“人形機器人會加速人類的進化”。公司邀請趙明國擔(dān)任首席科學(xué)家，致力于打造人形機器人產(chǎn)品，希望通過踢走球來帶動機器人技術(shù)發(fā)展。

自此，火神隊開始與加速進化合作，他們帶著加速進化研發(fā)的BoosterT1機器人參加各種比賽，但2024年仍與機器人足球世界杯冠軍擦肩而過。

一年后，他們終于站上了冠軍領(lǐng)獎臺。

過去

從第一次參加世界比賽，到拿到冠軍，火神隊用了21年。在這期間，關(guān)于算法和機器人的更新，幾乎每年都在進行。

前商湯科技聯(lián)合創(chuàng)始人、酷奇奇CEO徐持衡曾與火神隊一起經(jīng)歷過四屆機器人足球世界杯賽，他在辦公室里向懶熊體育展示了他們2012年在墨西哥城參加比賽的視頻。

雖然也被稱為機器人足球世界杯賽，但實際上雙方各自只有一個機器人。比賽時有這樣一個畫面，進攻方的機器人站在場地中圈圓弧處，面對著對方球門，球在它右后方大概兩米處。要想踢到球，它首先要通過頭部攝像頭觀察，確定球的位置，然后再轉(zhuǎn)身走到球前，往對方球門方向帶球。

完成這一套動作時，這個身高1米2的機器人先是向身體的右后方轉(zhuǎn)了一下頭，找到球的位置后，一邊原地踏步，一邊沿著中圈原點逆時針轉(zhuǎn)動身體。身體轉(zhuǎn)過180度后，開始向球的方向前進。機器人的步子不大，走路時像是在踱步，以至于視頻作者不得不以快進的方式播放。

機器人來到球的后面，晃了晃身體——它需要用這樣的方式保持平衡。徹底站穩(wěn)后，伸出右腳，將球踢出。球在人工草坪上滾動了大概一米，停了下來。

機器人從足球正面逆時針繞到后面，站穩(wěn)，完成踢球動作，共用時21秒，像是在播放慢動作。

那時的機器人只有帶球到接近對方球門處時才能完成“射門”。它的射門方式和帶球一樣，都是將球踢向前方。球慢慢滾過球門線，站在球門里的防守球員不僅不會攔截，甚至連扭頭看足球從身邊慢慢滾過的動作都做不出來。

徐持衡說，當(dāng)時之所以要這樣比賽，完全是因為規(guī)則要求?！澳菚r的機器人也可以做到一腳將球踢進球門，但那樣就失去了比賽的觀賞性?！?/p>

不過徐持衡也表示，如果從嚴(yán)格意義上來講，他們當(dāng)年參加的算不上足球比賽。“更像是個挑戰(zhàn)，讓機器人把球搬運到對方的球門里。”

▲正在進行訓(xùn)練的現(xiàn)代機器人。（圖片為趙宇拍攝）

不過對于當(dāng)年的人形機器人而言，能完成“把球搬運到對方球門”已很不容易。要知道，他們當(dāng)年即便在沒有對抗、只完成一套進攻、射門動作時，也經(jīng)常會摔倒。為保證機器人的安全，無論一對一、二對二還是三對三的比賽，都會在它們身后安排一名“保護員”。比賽時，保護員雙臂微張，跟在機器人后面。一旦發(fā)現(xiàn)它有倒下的趨勢，會立刻將其扶住。

“我們那時的比賽策略是‘寧可慢也不要摔’?！毙斐趾庹f，這也是機器人在足球比賽時一直邁小碎步前進的原因，“步子大了容易摔”。當(dāng)年機器人的耐摔性不強，一旦出現(xiàn)零部件故障的情況，就只能換人或退出比賽。

2012年世界杯，火神隊的機器人在半決賽中出現(xiàn)跨步軸承損壞情況，但沒被發(fā)現(xiàn)，結(jié)果導(dǎo)致輸?shù)袅藳Q賽。就在之前的小組賽中，火神隊曾4比1戰(zhàn)勝過決賽對手。徐持衡說，在資金有限的情況下，即便半決賽后發(fā)現(xiàn)機器人出現(xiàn)故障，也沒有備用機器人，“那是火神隊參賽10年來距離冠軍最近的一次”。

演變

機器人足球世界杯賽中的保護員，直到今年才被取消，各隊為此不得不提升機器人的抗摔能力。

火神隊這次參加世界杯使用的是加速進化公司研發(fā)生產(chǎn)的Booster T1 機器人，它身高1.2米，體重30公斤，一塊電池可確保行走兩小時或站立四小時。

為讓機器人具備抗沖擊、抗摔倒能力，加速進化公司會對其進行受力測試，一種方法是繩子吊起一個10公斤重的球，讓球從距離一米、兩米、三米的空中，斜著砸向機器人，觀察它在外力作用下的穩(wěn)定性。測定結(jié)果顯示，T1機器人可保證承受15牛頓每秒的沖擊不摔倒（相當(dāng)于每秒可承受三瓶500毫升礦泉水重量的力度）。程昊告訴懶熊體育，T1機器人在上市前要保證連摔100次后還能正常工作。

T1機器人的皮膚由高強度金屬和工程塑料組成。程昊稱，機器人摔倒時偶爾會把水泥地砸出坑，但它卻一點問題沒有。

▲參加比賽的Booster T1機器人。

為模仿人踢球時的動作，機器人比賽時雙腿彎曲，最快速度可達(dá)兩米每秒。即便是帶球前進，也差不多1米每秒。與10多年前從球的一側(cè)轉(zhuǎn)到另一側(cè)、完成向前踢球動作需要21秒比，如今的機器人的運動能力增強了很多。

前進速度快了，機器人在比賽時就難免會相撞、摔倒。10多年前，機器人摔倒后很難繼續(xù)比賽，而如今的機器人摔倒后不但可以繼續(xù)比賽，還能在不借助外力的情況下，自己從地上爬起來。

機器人爬起來的姿勢主要有兩種，如果是面朝地面倒地，它會兩腿彎曲，雙手撐地，通過四肢力量讓自己站立起來；如果是后腦朝地面倒地，它會采取類似鯉魚打挺的方式讓自己站起來。

一個機器人從倒地到爬起來、繼續(xù)直立行走，大概需要七八秒鐘。如果只統(tǒng)計摔倒后重新站起來那一瞬間，那么大概只有兩三秒。不過也有機器人摔倒后出現(xiàn)故障，這時就需要工作人員用擔(dān)架將它抬到場外檢查。

學(xué)球

無論機器人如何迭代，終歸還要回到最基本的問題——如何才能讓它學(xué)會踢球。

簡單來說，機器人踢球要經(jīng)歷三步：感知、決策和踢球動作的執(zhí)行。

機器人頭上裝有攝像頭，用于識別球、球門、場地線、隊友和對手的位置，從而判斷出自己所在位置，這是最基本的感知。比賽時，機器人的頭會像人一樣向下、向左、向右擺動，為的是尋找球、判斷自己的位置。

由于機器人在行進過程中頭部一直在晃，因此攝像頭捕捉的畫面多數(shù)是模糊的，這會對機器人的識別、感知帶來影響。加速進化公司正在考慮云臺技術(shù)，讓機器人即便跑起來后，眼也不花。

感知到球場情況和自己位置后，機器人需要做自我決策，決定是進攻還是防守，是前進還是后退。做好決策后，下一步就是找到球，執(zhí)行算法灌輸給他們的踢球動作。

在今年4月舉辦的亦莊馬拉松賽上，幾乎所有參賽機器人身后都跟著手持遙控器的工作人員，它們需要在遙控的控制下完成比賽。而機器人足球比賽卻早已告別遙控器和預(yù)編程序，它們比賽時唯一用到遙控器的時刻是在比賽開始前，工作人員通過手里的遙控器讓站在場邊的機器人開啟比賽模式，接下來就是機器人走進場地，通過AI自主決策，完成比賽。

10多年前，程昊、徐持衡他們參加比賽時，識別球?qū)τ跈C器人而言非常重要，機器人識別球的能力甚至?xí)笥冶荣惤Y(jié)果。放到機器人不斷迭代的今天，識別球同樣是機器人足球賽非常重要一環(huán)——它們要時刻知道自己踢的球在什么位置。

機器人踢的足球就是人類踢的最普通的五號球。為讓機器人知道什么是足球，工作人員會給它們安排深度學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括足球圖片、球的形狀、顏色、弧形邊緣等關(guān)鍵信息。

即便如此，偶爾也會鬧烏龍?；鹕耜犜诒本┯?xùn)練時使用的是白色足球，在球場邊的廣告牌上，某贊助商的logo剛好為圓形，藍(lán)底上印有白條，有機器人在內(nèi)部比賽時將它誤認(rèn)為足球，導(dǎo)致logo下面有個被踢破了的洞。

▲廣告牌logo下被機器人踢出的洞。（圖片為趙宇拍攝）

未來

最早的機器人足球世界杯賽要追溯至1997年。之所以要辦這比賽，皆因在1997年5月11日，IBM超級計算機“深藍(lán)”在國際象棋比賽中擊敗了世界冠軍卡斯帕羅夫。

在卡斯帕羅夫被擊敗的五年前，哥倫比亞大學(xué)麥克沃斯教授就曾提出過讓機器人踢足球的想法。1993年，日本東京發(fā)起了一場名為“Robot J-League”的機器人足球賽，這是機器人足球世界杯的雛形。

科學(xué)家們認(rèn)為，既然算法已在靜態(tài)層面戰(zhàn)勝人類，也同樣可以在動態(tài)層面做到，足球便成為這個假設(shè)的載體。1997年，第一屆機器人足球世界杯足球賽在日本名古屋舉行，組委會提出了“機器人足球隊要在2050年戰(zhàn)勝人類世界杯冠軍”的愿景。

愿景美好，可28年過去后，機器人足球的水平卻仍舊停留在人類足球的最初級階段。

因轉(zhuǎn)身速度慢，機器人在比賽需要后退時只能倒著走，類似汽車的倒車。像墊球、盤帶過人、頭球這些人類足球的最基本動作，他們目前還無法做到。

機器人在比賽時沒有傳接球配合，更多是將球踢向前方，然后沿著球滾動的方向前進，其他機器人——無論隊友還是對手，也都朝著球的方向前進。他們就像一群鐵甲戰(zhàn)士，伴隨著身體零件摩擦?xí)r發(fā)出的咔咔聲和腳踏地板時的哐哐聲，一窩蜂地涌向足球。

在這個過程中，機器人撞在一起的場面時有發(fā)生——哪怕隊友也會撞在一起，沒站穩(wěn)的一方會摔倒在地。一個機器人倒下了，正在前進或后退的對手、隊友可能會被他絆倒，接下來便是人仰馬翻的一幕。

所以即便現(xiàn)在的機器人已可以做到將球最高踢至兩米——去年踢高球冠軍只有35厘米，但距離戰(zhàn)勝人類，似乎還有很遙遠(yuǎn)的路。

▲參加世界杯賽的人形機器人。

程昊認(rèn)為，機器人足球要想戰(zhàn)勝人類，還需要進行多次迭代?！斑^去這一年，機器人在運動方面的迭代非?？欤磥碚f不定可以復(fù)制梅西、C羅的踢球動作?！?/p>

“也許用不了等到2050年，就可以實現(xiàn)擊敗人類的目標(biāo)。”程昊說。

對于機器人足球戰(zhàn)勝人類的問題，趙明國的回答相對謹(jǐn)慎，他認(rèn)為目前的首要目標(biāo)是讓機器人踢出賞心悅目的足球賽。“這可能需要十年到二十年。到那時，人們愿意花錢買票到體育場館里觀看機器人足球比賽，這樣在機器人進入家庭和人們生活前，就可以創(chuàng)造出更多價值?！?/p>

為提升機器人足球賽的觀賞性，加速進化正在探索遙控機器人足球賽。與AI賽比，遙控賽的門檻要低很多，參與比賽的人只需通過手柄控制場上機器人，讓他們按自己的想法去傳球、跑位即可。“相當(dāng)于把屏幕上的FIFA游戲搬到現(xiàn)實生活場景中?！背剃徽f。

設(shè)想很美好，但實現(xiàn)這些的前提是機器人要先學(xué)會帶球、傳球。

機器人跑馬拉松只涉及運動控制，踢足球除了運動控制外，還與決策、感知有關(guān)?！笆裁磿r候機器人能夠像人那樣踢一場足球比賽，就意味著它可以進入工廠、進入家庭了?！背剃徽f，目前尚無法預(yù)估實現(xiàn)這些所需要的時間，“五年、十年，都有可能”。

為實現(xiàn)人形機器人進入家庭、工廠的目標(biāo)，人類一直沒有停止探索的腳步，可在這個過程中也會伴有巨大消耗。趙明國說，正常人在拿起一件東西，再將它放下，是件很容易的事，但這是生物進化了幾百萬年，甚至上千萬年后的結(jié)果?！白寵C器人抓起一個東西，放在那里，全世界前前后后投入上百億元，這不是件容易的事。”

研究機器人二十余年，趙明國有時會這樣感慨：“機器人產(chǎn)業(yè)就像是一個坑，需要很多人往里跳才能把坑填滿。在跳之前你得想清楚，有沒有能力把這坑填住。而當(dāng)坑被填滿時，你還在不在。”

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