在长达十余年的时间里,世界上奔跑最快的四足机器人纪录都由美国波士顿动力公司(Boston Dynamics)的液压四足机器人“猎豹”(WildCat)保持。2025年1月13日,浙江大学杭州国际科创中心人形机器人创新研究院与镜识科技有限公司及杭州凯尔达机器人有限公司共同发布四足机器人“黑豹2.0”,其奔跑速度可达每秒10米,创下新的世界纪录。本文通过对研发团队的采访和对行业的分析,试图描绘出中国科学家团队在全球四足机器人行业的现状及其创新潜力。
在长达十余年的时间里,世界上奔跑最快的四足机器人纪录都由美国波士顿动力公司(Boston Dynamics)的液压四足机器人“猎豹”(WildCat)保持。这一纪录目前已被中国团队研发的“黑豹2.0”打破。
2025年1月13日,浙江大学杭州国际科创中心人形机器人创新研究院(以下简称“创新研究院”)与镜识科技有限公司及杭州凯尔达机器人有限公司共同发布了这款四足机器人,其奔跑速度可达每秒10米,写下了新的世界纪录。
“黑豹2.0”这一速度也更加接近男子100米短跑世界纪录,该纪录由牙买加短跑运动员尤塞恩·博尔特(Usain Bolt)于2009年创造的。该款四足机器人整体重量38公斤、站立高度0.63米,身披科技感十足的“战甲”威风凛凛,被观众和网友们亲切地昵称为“机械怪兽”。
“黑豹2.0”的出现被业内普遍视为人类探索机器人性能极限的重大突破。英国工程网站神奇工程(Wonderful Engineering)的评论员简奈特·妮莎(Jannat Un Nisa)表示:“‘黑豹2.0’不仅仅是速度上的奇迹——它更多是对未来机器人学的突破。其应用范围从工业任务到灾难响应,这一创新突显了工程、人工智能和仿生学的结合。”
“黑豹2.0”的控制方案沿袭自第一代模型研发中提出的“模仿弛豫强化学习方法”,该方案于2022年发表在《自然·机器智能》(Nature Machine Intelligence)杂志上。创新研究院研究员金永斌表示:“传统足式机器人的强化学习面临两大挑战,分别是学习过程对初值、对奖励函数权重敏感的问题,以及仿真环境中学习到的控制器难以部署到实物中,即仿真与现实之间的差距。‘模仿弛豫强化学习方法’以强化学习为基础,但是通过两阶段学习规避了足式机器人强化学习控制对奖励函数敏感、对初值敏感的问题。我们在这项工作中也对控制参数的可部署型进行了量化分析,提出了基于熵的系统稳定性量化指标,为我们仿真中学习训练得到的控制器部署到实际的机器人提供了坚实的理论基础。”
机器人强化学习也是国际同行关注的焦点。2025年2月5日,波士顿动力公司与同样位于美国的机器人与人工智能研究所(前身为人工智能研究所)宣布启动合作,CQ9电子平台 CQ9传奇将共同通过强化学习推进类人机器人的发展。据报道,这两家机构将共同为新的电动Atlas机器人建立共享的强化学习训练渠道。
相比于之前的“黑豹1.0”版本,“黑豹2.0”在多个方面实现了提升,包括力量、韧性、CQ9电子平台 CQ9传奇力限、精度、密度和流畅性,由此才获得了打破世界纪录的高速度。
例如,在硬件方面,“黑豹”之前的多个模型在以6米/秒的速度运行时,几乎一定会出现腿部断裂的问题。为此,团队模仿跳鼠开发了碳纤维下腿,仅增加了16%的重量,却使刚度提高了135%。此外,他们还受猎豹锋利爪子启发,为“黑豹2.0”定制了爪子,使地面抓地力提高了200%,进一步增强了稳定性。
在软件方面也有改进。创新研究院院长王宏涛表示,动物在控制关节方面有着长期的经验,而腿式机器人的每一步都需要重新学习。因此,他们采用人工智能方法,深入从过去的经验中学习,使机器人能够在遇到特定情况时做出“条件反射”般的步态调整。
王宏涛解释说,通过这些详细的改进,CQ9电子团队实现了机器人正向设计和高功率密度的电机驱动器研发等两大颠覆性突破,为下一代工业四足机器人的研发奠定了坚实的基础。
“黑豹2.0”只是国内人形机器人公司突破的最新产品之一,多家公司研发的人形或仿生行走的机器人在物流、制造、救灾、家庭护理等领域有广泛应用。例如,在山地救灾场景中,四足机器人比轮式机器人更容易适应复杂地形,并能更早到达现场实施救援。
再比如,自1月10日起,一段关于深圳众擎机器人公司(Engine AI)的类人机器人在广场上行走的视频在网上疯传,其行走流畅度几乎与真人无异。
就连英伟达(Nvidia)的高级科学家Jim Fan也在其社交账户上问道:“这是真的假的?”
众擎机器人联合创始人兼市场营销负责人姚淇元笑着说:“由于公司的测试场地有限,就将SE01拉到楼下走一走……没想到路人随手拍的短视频一下子就火爆海内外媒体平台。”
据报道,该控制器使用了英伟达Isaac Sim模拟器,在其中使用强化学习和仿真到现实训练的神经网络。“AI加速仿真并自主进行强化学习”,众擎机器人官方网站上写道。
浙江杭州市的另一家公司宇树科技(Unitree Robotics)选择了高性价比的路线年北京冬奥会开幕式上,Unitree Robotics研发的109台Go1或“机器狗”就进行了令人印象深刻的集体舞蹈表演,吸引了来自世界各地的观众。更重要的是,该公司机器人狗的改进版Go2售价仅为9,997元人民币(1,369.3美元),远低于市场平均价格10万元人民币。
凭借这些公司的创新,中国在人形机器人领域的优势日益明显。尽管2023年全球工业机器人年安装量同比下降了2%,但亚洲/大洋洲作为全球最大的工业机器人市场,其市场份额仍在持续增长。2023年,全球新增工业机器人中有72%位于亚洲/大洋洲,其中中国是最大的安装国,占2023年全球新安装量的51%。
根据前瞻产业研究院的最新研究,中国目前的机器人市场规模已超过1300亿元人民币,预计到2029年将达到4100亿元人民币,年复合增长率为21%。
搜狐网科技频道的一篇分析文章写道:“中国的机器人产业目前正处于快速发展的黄金时期,技术创新、市场需求和政策支持相互促进,形成了强大的合力。在此背景下,企业需要加大技术研发投入并积极拓展市场,以在激烈的竞争中脱颖而出。”
中国科学院自动化研究所助理研究员佟玉闯在一篇关于人形机器人的回顾与展望的文章中指出:“技术创新使仿人机器人成为下一代产业的引领力量,强调了仿生学、脑启发智能、力学和控制的整合,为研究人员和从业者提供了有价值的资源,促进了仿人机器人在不同领域的潜力发展,推动了相关领域的跨学科融合。”
佟玉闯写道:“通过整合结构和生物材料,仿人机器人将展现出更强大的功能,拓宽应用领域,并对人类生活的多个方面产生深远影响。”
The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球59个国家;已被151个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中科院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2,2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation在海内外各平台推广作者文章。


