7月13日,新疆博尔塔拉蒙古自治州赛里木湖畔,一场前所未有的“智能骑射挑战赛”在此上演。由浙江大学控制科学与工程学院与新疆大学机械工程学院联合研发的“昆仑”人形机器人,在海拔2100米的高原湖畔,完成了骑马射箭的系列动作,成功击中50米外的三个移动靶标。这一事件不仅刷新了人形机器人运动能力的边界,更探索了科技与游牧文化融合的全新可能。

极限环境下的“机器驯马”

赛里木湖素有“大西洋最后一滴眼泪”之称,夏季午间风速常达5—6级,紫外线强度是平原地区的两倍。早上10时,当身高1.7米、重65公斤的“昆仑”机器人被牵至一匹经过特殊训练的伊犁马上时,现场所有人屏住了呼吸。

“骑马射箭对机器人的核心挑战并非射箭本身,而是在马背上的动态平衡。”浙江大学项目负责人王建中教授向记者解释。传统的人形机器人步态控制多基于平坦地面,而马匹的运动是三维空间中不规则的周期性振动,包含前后颠簸、左右摇晃以及加速度突变。研发团队为此设计了基于模型预测控制(MPC)的“马背平衡算法”,通过机器人足底六维力传感器实时感知马背压力分布,结合惯导系统数据,在20毫秒内调整髋、膝、踝三关节的扭矩输出。

在现场,机器人上马后最初几秒钟出现明显晃动,随后迅速稳定。骑手(即机器人)双腿内侧夹紧马腹,上身略微前倾——这一姿态模拟了蒙古族骑手传统的“坐骑三弯”姿势。随着马匹以8公里/小时的速度小跑,机器人的腰部—臀部关节组呈现出与马匹步伐同步的缓冲波动,仿佛真的“长”在了马背上。

视觉锁定与“预判射箭”

最精密的环节出现在射箭阶段。机器人右手持一柄特制复合弓,左手搭箭。与人类射手不同,机器人没有握弓手指的触觉反馈,完全依靠双目视觉系统完成目标识别与弹道解算。

“难点在于移动靶标与移动机器人之间的相对运动。”新疆大学机械工程学院刘浩副教授指出,马匹奔跑的步频约为每分钟100步,每一步都会使机器人视角产生15—20厘米的垂直位移。研发团队采用了“靶心预测—发射时机窗”算法:机器人通过视觉锁定三个交替出现的移动靶标(模拟草原上的野兔和飞禽),结合自身运动状态,计算出靶标在0.5秒后的预期位置,并选取马匹前蹄落地瞬间——此时躯干加速度最小——作为发射窗口。

经过三次尝试,机器人成功命中全部靶标。现场人群爆发出掌声。记者从监控屏幕看到,机器人射击时胸部和肩部的外骨骼结构有明显预张紧动作,这是为了抵消弓弦释放瞬间的反冲力。工程师透露,机器人的右臂关节内置了微型气动缓冲器,可将后坐力从300牛顿降至50牛顿以下。

文化保护与技术伦理的多维意义

“骑射不仅是技艺,更是游牧文明的记忆密码。”博州草原文化遗产保护中心主任巴特尔·才仁格说。他介绍,赛里木湖周边曾是成吉思汗西征的骑射训练场,这一技艺在现代已很难见到年轻一代掌握。人形机器人的参与,以科技手段记录并再现了骑射的动力学特征——如身体重心移动轨迹、发力时序等——这些数据对传统体育文化的数字化保存具有独特价值。

然而,挑战并非全然顺利。由于赛里木湖空气湿度较低,弓弦的弹性模量出现漂移,导致首发射箭轨迹偏高约30厘米;马匹在机器人第一次拉弓时也因声音受惊,经过10分钟的“声响适应性训练”后才恢复正常。专家表示,这类“意外”恰恰暴露了人形机器人在真实动态环境下的短板——对非结构化因素的鲁棒性仍需提升。

中国机器人产业联盟秘书长陈晓东评论称:“将人形机器人置于马背上进行骑射,本质上是对‘仿生运动极限’的测试。它证明了人形机器人已具备在复杂动物体上执行高精度任务的潜力,未来可扩展至恶劣环境下的自主巡检、灾害救援等场景。”

据悉,“昆仑”机器人下一步将挑战更高速度下的骑射(马匹冲刺时速可达30公里),并尝试与人类骑手进行协同表演。赛里木湖管委会已计划将“机器人骑射”纳入秋季那达慕大会的表演项目。当冰冷的钢铁关节匹配上古老的弓弦,人与机器、传统与未来的边界,正在这片湛蓝的湖畔悄然消融。