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　　中国男足无缘2026年美加墨世界杯一个月后，中国人形机器人足球队拿到了世界杯冠军。

　　北京时间7月20日晚，在巴西萨尔瓦多举办的RoboCup人形机器人足球世界杯（成人组）决赛中，清华大学火神队5比3战胜中国农业大学山海队，获得冠军。

　　这也是自RoboCup创办28年以来，中国队伍首次在竞争最为激烈的“人形组（Humanoid League）”夺冠。此前来自中国的高校队伍曾在“中型组”夺冠，但论技术难度、关注度，无疑“人形组”是最具含金量的。

　　自2005年第一次参加世界杯赛，到如今站攀爬至顶峰，火神队用去21年时间。

　　在这21年里，参加比赛的学生换了一批又一批，但带队的老师却一直都是清华大学自动化系研究员、机器人控制实验室和无人系统中心类脑机器人中心主任赵明国，他也是火神队的创始人。

　　在通往冠军路上，赵明国曾几次因不同原因，有过放弃人形机器人足球项目的念头，但最后还是坚持了下来。

　　身在巴西的赵明国对懒熊体育表示，和冠军比，他更在乎的是他们今年在人形机器人踢球上做的技术革新，比如实现无保护比赛、摔倒后自主爬起、快速识别能力、运动能力等，“所有这些都改变了RoboCup的发展方向”。

　　那时的他在哈尔滨工业大学机器人研究所机械电子工程专业读博士，2000年曾到清华做过一次学术访问。得知学校正在做仿人机器人项目，他很感兴趣——清华大学是国内第一个发展仿人机器人项目的学校。一年后，受清华大学机械工程系教授陈恳邀请，赵明国到清华从事博士后，研究机器人项目。

　　当年的清华大学已在参加机器人世界杯赛，不过是仿真组。比赛在电脑虚拟的仿真环境下进行，不需要真实存在的机器人。参加比赛的选手需要较强的代码编写能力，一般为计算机专业学生。

　　2003年，赵明国博士后出站，留在清华大学自动化系担任老师。留校第二年，他组建了火神队，带着学生们参加国内、国际机器人足球比赛。和仿真比赛不同的是，他们参加的全部为实体机器人赛。

　　机器人足球世界杯赛当时统一要求使用索尼公司开发的Aibo机器狗。作为赞助商，索尼公司为参赛队免费提供机器狗。可自2004年，也就是火神队参加比赛的那年起，索尼公司就不再免费提供机器狗，各参赛队需自己花钱买。一只机器狗的价格约两万元，每场比赛派上4只。

　　为准备比赛，火神队买了8只机器狗，花费16万元。赵明国告诉懒熊体育，这些钱全部来自系里的教学经费。他和学生们为机器狗输入程序，让它成为“一只会踢球的狗”。

　　带着8只会踢球的机器狗，火神队在国内比赛时可以做到横扫一切，动辄便可打出10比0的比分，拿到国内机器人足球赛（四足组）冠军。当年夺得冠军的那批机器狗至今还被保留在清华大学机器人控制实验室，它们是火神队起步的见证。

　　虽然火神队在国内赛场独占鳌头，可到了国际赛场，成绩就不行了。当年参加机器人足球世界杯的队伍共二十多支，他们连前八都进不去。

　　带队在国外参加比赛时，赵明国发现已开始有人形机器人足球赛，他认为人形才是机器人未来发展方向。也正因如此，他回国后便带着学生们组装人形机器人。

　　当时做一个人形机器人需要20个舵机，国内买不到，只能从日本进口，一个差不多要三五千元。为确保正常参赛，火神队至少要做两个机器人，需要40个舵机。光买舵机的钱就接近20万元，这已超出预算。

　　赵明国的一个朋友得知情况后，直接从日本给他寄来了40个舵机，朋友20年前的慷慨解囊让赵明国至今难忘。他有时会感慨说：“做机器人是件挺烧钱的事。”

　　用自己组装的机器人参加国内比赛，火神队战无不胜。可到了国际赛场后，仍进不了前八。三年下来，火神队在购买、研发、制作机器人上花费了近五十万元。这些钱除了来自教学经费外，还有朋友、校友的捐助。

　　“系里支持我们的钱花得差不多了。我当时想，如果成绩上再没什么起色，就不搞了。”2007年，赵明国第一次有了放弃人形机器人足球的想法。

　　火神队的第一次转机发生在2008年。那一年，机器人足球世界杯在中国苏州举办，之前从未进过前八的火神队闯进决赛，距离冠军只差一步。

　　火神队之所以能从进不了世界前八的“菜鸟”，摇身一变成为闯入决赛的强者，皆因他们开发的用于人形机器人走路的“虚拟斜坡法”，该理论是加拿大学者麦克吉尔2005年提出的“被动行走”理论的延伸。

　　“虚拟斜坡法”的主体思想是将机器人在平地上的动力行走等效成在斜坡上的被动行走。这样一来，机器人的行走速度就会变得更快，可以达到4.26腿长/秒的相对速度，和人类快走时的速度差不多。

　　技术的革新让火神队取得了成绩上的突破。赵明国说，假如他们2008年在苏州没有取得第二名的好成绩，那届比赛后很有可能就解散了。

　　“虚拟斜坡法”理论让火神队在机器人足球世界杯上的成绩稳定在前三名，但却始终拿不到冠军。2013年，“放弃”的想法又一次浮现在赵明国的脑海里，“感觉被动行走已经被做到头了，比赛也拿不到冠军，没什么新东西可做了。”

　　2014年2月，赵明国受邀前往美国麻省理工大学访问半年，他觉得这是个“换换脑子”的好机会。这期间，他还参与设计、研发无人驾驶自行车，但后来因故没能投放生产。

　　结束麻省理工大学访问后，赵明国回到国内，与优必选公司合作，在北京成立研究所，带着20多个博士生继续做人形机器人的深度研发，双方合作开发出第一代Walker机器人。

　　从2017年到2021年，Walker机器人共迭代4个版本。火神队那些年参赛用的机器人，全部是Walker系列。自2017年至2019年，获得两次亚军、一次季军。

　　赵明国与优必选的合作于2021年9月结束。公开的信息称“赵明国因身体原因离开”，但更多人认为实际上是他与优必选创始人周剑在未来发展理念上存在分歧。

　　从研究所回到学校后，赵明国继续带学生研发人形机器人，参加机器人足球赛。2023年6月，赵明国的学生、火神队第三任队长程昊在北京成立加速进化科技公司。程昊告诉懒熊体育，取名“加速进化”是因他认为“人形机器人会加速人类的进化”。公司邀请赵明国担任首席科学家，致力于打造人形机器人产品，希望通过踢走球来带动机器人技术发展。

　　自此，火神队开始与加速进化合作，他们带着加速进化研发的BoosterT1机器人参加各种比赛，但2024年仍与机器人足球世界杯冠军擦肩而过。

　　从第一次参加世界比赛，到拿到冠军，火神队用了21年。在这期间，关于算法和机器人的更新，几乎每年都在进行。

　　前商汤科技联合创始人、酷奇奇CEO徐持衡曾与火神队一起经历过四届机器人足球世界杯赛，他在办公室里向懒熊体育展示了他们2012年在墨西哥城参加比赛的视频。

　　虽然也被称为机器人足球世界杯赛，但实际上双方各自只有一个机器人。比赛时有这样一个画面，进攻方的机器人站在场地中圈圆弧处，面对着对方球门，球在它右后方大概两米处。要想踢到球，它首先要通过头部摄像头观察，确定球的位置，然后再转身走到球前，往对方球门方向带球。

　　完成这一套动作时，这个身高1米2的机器人先是向身体的右后方转了一下头，找到球的位置后，一边原地踏步，一边沿着中圈原点逆时针转动身体。身体转过180度后，开始向球的方向前进。机器人的步子不大，走路时像是在踱步，以至于视频作者不得不以快进的方式播放。

　　机器人来到球的后面，晃了晃身体——它需要用这样的方式保持平衡。彻底站稳后，伸出右脚，将球踢出。球在人工草坪上滚动了大概一米，停了下来。

　　机器人从足球正面逆时针绕到后面，站稳，完成踢球动作，共用时21秒，像是在播放慢动作。

　　那时的机器人只有带球到接近对方球门处时才能完成“射门”。它的射门方式和带球一样，都是将球踢向前方。球慢慢滚过球门线，站在球门里的防守球员不仅不会拦截，甚至连扭头看足球从身边慢慢滚过的动作都做不出来。

　　徐持衡说，当时之所以要这样比赛，完全是因为规则要求。“那时的机器人也可以做到一脚将球踢进球门，但那样就失去了比赛的观赏性。”

　　不过徐持衡也表示，如果从严格意义上来讲，他们当年参加的算不上足球比赛。“更像是个挑战，让机器人把球搬运到对方的球门里。”

　　不过对于当年的人形机器人而言，能完成“把球搬运到对方球门”已很不容易。要知道，他们当年即便在没有对抗、只完成一套进攻、射门动作时，也经常会摔倒。为保证机器人的安全，无论一对一、二对二还是三对三的比赛，都会在它们身后安排一名“保护员”。比赛时，保护员双臂微张，跟在机器人后面。一旦发现它有倒下的趋势，会立刻将其扶住。

　　“我们那时的比赛策略是‘宁可慢也不要摔’。”徐持衡说，这也是机器人在足球比赛时一直迈小碎步前进的原因，“步子大了容易摔”。当年机器人的耐摔性不强，一旦出现零部件故障的情况，就只能换人或退出比赛。

　　2012年世界杯，火神队的机器人在半决赛中出现跨步轴承损坏情况，但没被发现，结果导致输掉了决赛。就在之前的小组赛中，火神队曾4比1战胜过决赛对手。徐持衡说，在资金有限的情况下，即便半决赛后发现机器人出现故障，也没有备用机器人，“那是火神队参赛10年来距离冠军最近的一次”。

　　机器人足球世界杯赛中的保护员，直到今年才被取消，各队为此不得不提升机器人的抗摔能力。

　　火神队这次参加世界杯使用的是加速进化公司研发生产的Booster T1 机器人，它身高1.2米，体重30公斤，一块电池可确保行走两小时或站立四小时。

　　为让机器人具备抗冲击、抗摔倒能力，加速进化公司会对其进行受力测试，一种方法是绳子吊起一个10公斤重的球，让球从距离一米、两米、三米的空中，斜着砸向机器人，观察它在外力作用下的稳定性。测定结果显示，T1机器人可保证承受15牛顿每秒的冲击不摔倒（相当于每秒可承受三瓶500毫升矿泉水重量的力度）。程昊告诉懒熊体育，T1机器人在上市前要保证连摔100次后还能正常工作。

　　T1机器人的皮肤由高强度金属和工程塑料组成。程昊称，机器人摔倒时偶尔会把水泥地砸出坑，但它却一点问题没有。

　　为模仿人踢球时的动作，机器人比赛时双腿弯曲，最快速度可达两米每秒。即便是带球前进，也差不多1米每秒。与10多年前从球的一侧转到另一侧、完成向前踢球动作需要21秒比，如今的机器人的运动能力增强了很多。

　　前进速度快了，机器人在比赛时就难免会相撞、摔倒。10多年前，机器人摔倒后很难继续比赛，而如今的机器人摔倒后不但可以继续比赛，还能在不借助外力的情况下，自己从地上爬起来。

　　机器人爬起来的姿势主要有两种，如果是面朝地面倒地，它会两腿弯曲，双手撑地，通过四肢力量让自己站立起来；如果是后脑朝地面倒地，它会采取类似鲤鱼打挺的方式让自己站起来。

　　一个机器人从倒地到爬起来、继续直立行走，大概需要七八秒钟。如果只统计摔倒后重新站起来那一瞬间，那么大概只有两三秒。不过也有机器人摔倒后出现故障，这时就需要工作人员用担架将它抬到场外检查。

　　机器人头上装有摄像头，用于识别球、球门、场地线、队友和对手的位置，从而判断出自己所在位置，这是最基本的感知。比赛时，机器人的头会像人一样向下、向左、向右摆动，为的是寻找球、判断自己的位置。

　　由于机器人在行进过程中头部一直在晃，因此摄像头捕捉的画面多数是模糊的，这会对机器人的识别、感知带来影响。加速进化公司正在考虑云台技术，让机器人即便跑起来后，眼也不花。

　　感知到球场情况和自己位置后，机器人需要做自我决策，决定是进攻还是防守，是前进还是后退。做好决策后，下一步就是找到球，执行算法灌输给他们的踢球动作。

　　在今年4月举办的亦庄马拉松赛上，几乎所有参赛机器人身后都跟着手持遥控器的工作人员，它们需要在遥控的控制下完成比赛。而机器人足球比赛却早已告别遥控器和预编程序，它们比赛时唯一用到遥控器的时刻是在比赛开始前，工作人员通过手里的遥控器让站在场边的机器人开启比赛模式，接下来就是机器人走进场地，通过AI自主决策，完成比赛。

　　10多年前，程昊、徐持衡他们参加比赛时，识别球对于机器人而言非常重要，机器人识别球的能力甚至会左右比赛结果。放到机器人不断迭代的今天，识别球同样是机器人足球赛非常重要一环——它们要时刻知道自己踢的球在什么位置。

　　机器人踢的足球就是人类踢的最普通的五号球。为让机器人知道什么是足球，工作人员会给它们安排深度学习，学习内容包括足球图片、球的形状、颜色、弧形边缘等关键信息。

　　即便如此，偶尔也会闹乌龙。火神队在北京训练时使用的是白色足球，在球场边的广告牌上，某赞助商的logo刚好为圆形，蓝底上印有白条，有机器人在内部比赛时将它误认为足球，导致logo下面有个被踢破了的洞。

　　最早的机器人足球世界杯赛要追溯至1997年。之所以要办这比赛，皆因在1997年5月11日，IBM超级计算机“深蓝”在国际象棋比赛中击败了世界冠军卡斯帕罗夫。

　　在卡斯帕罗夫被击败的五年前，哥伦比亚大学麦克沃斯教授就曾提出过让机器人踢足球的想法。1993年，日本东京发起了一场名为“Robot J-League”的机器人足球赛，这是机器人足球世界杯的雏形。

　　科学家们认为，既然算法已在静态层面战胜人类，也同样可以在动态层面做到，足球便成为这个假设的载体。1997年，第一届机器人足球世界杯足球赛在日本名古屋举行，组委会提出了“机器人足球队要在2050年战胜人类世界杯冠军”的愿景。

　　愿景美好，可28年过去后，机器人足球的水平却仍旧停留在人类足球的最初级阶段。

　　因转身速度慢，机器人在比赛需要后退时只能倒着走，类似汽车的倒车。像垫球、盘带过人、头球这些人类足球的最基本动作，他们目前还无法做到。

　　机器人在比赛时没有传接球配合，更多是将球踢向前方，然后沿着球滚动的方向前进，其他机器人——无论队友还是对手，也都朝着球的方向前进。他们就像一群铁甲战士，伴随着身体零件摩擦时发出的咔咔声和脚踏地板时的哐哐声，一窝蜂地涌向足球。

　　在这个过程中，机器人撞在一起的场面时有发生——哪怕队友也会撞在一起，没站稳的一方会摔倒在地。一个机器人倒下了，正在前进或后退的对手、队友可能会被他绊倒，接下来便是人仰马翻的一幕。

　　所以即便现在的机器人已可以做到将球最高踢至两米——去年踢高球冠军只有35厘米，但距离战胜人类，似乎还有很遥远的路。

　　程昊认为，机器人足球要想战胜人类，还需要进行多次迭代。“过去这一年，机器人在运动方面的迭代非常快，未来说不定可以复制梅西、C罗的踢球动作。”

　　对于机器人足球战胜人类的问题，赵明国的回答相对谨慎，他认为目前的首要目标是让机器人踢出赏心悦目的足球赛。“这可能需要十年到二十年。到那时，人们愿意花钱买票到体育场馆里观看机器人足球比赛，这样在机器人进入家庭和人们生活前，就可以创造出更多价值。”

　　为提升机器人足球赛的观赏性，加速进化正在探索遥控机器人足球赛。与AI赛比，遥控赛的门槛要低很多，参与比赛的人只需通过手柄控制场上机器人，让他们按自己的想法去传球、跑位即可。“相当于把屏幕上的FIFA游戏搬到现实生活场景中。”程昊说。

　　机器人跑马拉松只涉及运动控制，踢足球除了运动控制外，还与决策、感知有关。“什么时候机器人能够像人那样踢一场足球比赛，就意味着它可以进入工厂、进入家庭了。”程昊说，目前尚无法预估实现这些所需要的时间，“五年、十年，都有可能”。

　　为实现人形机器人进入家庭、工厂的目标，人类一直没有停止探索的脚步，可在这个过程中也会伴有巨大消耗。赵明国说，正常人在拿起一件东西，再将它放下，是件很容易的事，但这是生物进化了几百万年，甚至上千万年后的结果。“让机器人抓起一个东西，放在那里，全世界前前后后投入上百亿元，这不是件容易的事。”