韩国工程师团队研发出全球首款能凭单次充电完成全程马拉松的四足机器人RAIBO2,其能效表现甚至优于部分人类选手。这款机器人在2024年韩国尚州柿饼马拉松赛中,以4小时19分52秒的成绩跑完42.195公里,相关研究成果近日发表于《自然》期刊。

作为参照,全球人类马拉松平均完赛时间约为4小时32分钟。RAIBO2全程平均时速达5.9英里,相当于普通人的慢跑节奏,且冲线时仍剩余超过三分之一的电量。相比之下,真实犬只往往因过热无法坚持至终点。

极致能效:重新定义机器狗续航

轮式机器人完成长距离移动相对容易,但腿式机器人需同时支撑自重并弥补每一步的能量损耗,此前同类产品的最大续航里程仅约12英里,严重限制了其在搜救或战场补给等场景的应用。为突破这一瓶颈,研发团队将能源效率确立为核心设计原则。

团队首先大幅减轻四肢重量,并定制了高效、低阻力的电机板,不仅提升能效,还腾出空间容纳容量达2,016瓦时的大电池。在运动控制上,研究人员利用强化学习算法在模拟环境中训练RAIBO2,对轻柔落地、无打滑及过热的行为给予奖励,从而塑造出稳定且温和的步态。

RAIBO2的“运输成本”(Cost of Transport,衡量移动单位重量经过单位距离所需能量的指标)仅为0.25,低于研究人员估算的人类平均值0.37。这意味着RAIBO2成为首个在该关键能效指标上超越人类的机器人。

实战考验:人机协作完成挑战

尽管实验室数据亮眼,团队仍选择让RAIBO2在现实世界中接受考验。面对总海拔变化达938英尺、部分路段湿滑的蜿蜒赛道,RAIBO2成功完赛,未出现摔倒或起火等常见故障。

值得注意的是,此次奔跑并非完全自主。RAIBO2头部的摄像头将前方画面实时传回,由人类操作员远程控制转向以防偏离赛道。若追求完全自主,高昂的计算功耗将显著缩短续航。尽管存在这一限制,RAIBO2的成功仍标志着机器狗续航潜力的重大突破,为未来长距离自主机器人的研发提供了新范式。