——记国家地方共建人形机器人创新中心科技总监刘宇飞

郑 心  卫婷婷　　

　　“从1973年首款人形机器人问世至今，没有任何时刻比当下更接近梦想成真。”2024年7月，在上海召开的世界人工智能大会上，全球首款通用人形机器人开源公版机“青龙”惊艳亮相。

　　“你好，我是青龙人形智能机器人，能帮你做家务。”

　　“你看桌面上有什么？”

　　“我看看。桌面上有3个面包、2个水果。”

　　“你帮我清理一下吧。”

　　“好的，正在为您整理中……我先把面包和水果分类摆放。”

　　对话间，只见身高185cm、体重80kg的“青龙”看向桌面，依次拿起面包和水果，分类放入筐中。随后它还向众人展示了自己拥有行走、对话、做家务等能力。

　　“现在，人形机器人已经可以通过语言信息理解人的意图，根据现场环境做出综合判断并执行任务。”国家地方共建人形机器人创新中心（简称“国地中心”）科技总监刘宇飞不无骄傲地描述着行业发展现状。而这幅图景既是国地中心上下一心的智慧成果，也是刘宇飞十余年勤勉奋学、力求上进的外化功劳。

　　自从人工智能大模型让机器人得以拥有“大脑”，具备与外界交互的能力，一度沉寂的市场热情就被迅速点燃、蔓延，使得人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的又一颠覆性产品，成为当今世界科技前沿的必争之地。“虽然不是为了高效益或是高名气走入领域，但能看到如今的发展浪潮和态势，身在行业中的我还是感到非常振奋。”刘宇飞表示。既然，在市场规模高达万亿级别的赛道上，我国与其他国家已经同步开跑，那么从业者就该枕戈待旦，用汗水浇灌梦想、用实践磨砺本领，将大有可为的事业变为大有作为的成就。从踏入人形机器人研究的第一天起，刘宇飞便如此告诫自己。

追梦者的执着选择

　　短短十余年前，无论何种机器人对于刘宇飞而言，都只是一个深埋心底尚未被发觉的概念。在走入哈尔滨理工大学（简称“哈理工”）之前，他甚至从未意识到“机电专业”可以自己动手造出机器人，只觉得此专业大概是个就业稳妥同时又不失探索挑战性的专业，就毅然在志愿填报表上写下了它的名字。直到本科4年匆匆而逝，机器人研发才以其前沿、智能等极具科技性的特质强势在刘宇飞心中扎下了根，也同时藏入了一个从体验走入生产、从观望走入科研的梦想。这时，他才惊觉自己的知识架构还远不够完备，若想到达脑海里的终点还有一段很长的路要走。

　　于是，刘宇飞很快为自己划定了下一步的行进目标，即考研、读博。而这一决定也恰巧让他与哈尔滨工业大学（简称“哈工大”）结下了不解的缘分。“哈理工和哈工大有共建联培的传统，所以我研一的时候就特别荣幸进入了哈工大机电学院的实验室进行联培深造。”这段经历也被刘宇飞誉为科研生涯中一段拔节成长的黄金岁月。深耕于哈工大的7年间，他不仅先后邂逅了“双控”（即控制理论与控制实践）学科的集大成者、“牵着月球车前进”的邓宗全院士，以及现任哈工大机电工程学院院长高海波教授，还得到了身边一众师兄师姐的倾力相助与悉心指导。纵使今日的他已经成长为中兵智能创新研究院（简称“创新院”）仿生部副主任、国家地方共建人形机器人创新中心科技总监，且主持开展了国家自然科学基金项目、国家重点研发项目等国家和省部级科研课题15项，发表论文43篇，获授权专利29项，但往日那些令其感佩至深的身影仍然鲜活于旧时光中，而他们留存下的那些“以身作则”的精神和“谆谆教导”，也仍然令他记忆犹新、回荡耳畔：科研精神，既该有“择一事终一生”的执着，也要存“偏毫厘不敢安”的细致，还要秉“千万锤成一器”的追求。

　　“也正是因为这些声音，才在潜移默化中让我变成了今日的我。”刘宇飞坦言。最终，怡然自得于“象牙塔”中的时光还是在参与完成了国家自然科学基金面上项目“月球探测重载六足机器人关键技术理论研究”，以及揭示了高原越野环境下的仿生机器人硬/软地面滑移特征的足-地相互作用力学规律之后匆匆溜走，而留给刘宇飞的只剩下一道几乎所有人的必答题：择业。这时，不知何时悄然生发于心底的“首都梦”适时给出了指引。

　　“就是想去北京闯一闯。”无论是中轴线上的钟鼓楼，还是满载人间烟火气的旧胡同，彼时都令刘宇飞心心念念。因此，这一次的选择几乎没有花费多大工夫，他便循心而行，做出了前往中国北方车辆研究所赓续研究的决定。虽然最终，这段从业经历只维持了不短不长的两个春秋，但却丰富而完满：不仅有国家科工局重点项目及国家科技部相关项目等机遇提供具体实践，让刘宇飞从六足机器人领域过渡至四足；他还立足于团队，相继提出了基于持续强化学习的滑移抑制方法、基于视觉-力觉的地面几何-物理特性地图构建方法，以及基于数据驱动的终身强化学习迁移方法等，构建了硬质/松软大坡度地形特征的动态调节方法和以类人控制策略作为训练奖励与深度强化学习技术结合的技术体系等。

　　同时，在此期间，刘宇飞也第一次带领团队拿到了一项国家重要机器挑战赛的冠军，“这是一个非常令我难忘的瞬间”。因为他不仅体验到了“一个人的努力是加法，一群人的努力便是乘法”的协作力量，更见识到了不同个体所迸发的各异的智慧光芒。这让他在之后的工作中十分注重团队建设工作，也为其如今“不啻微芒，造炬成阳”的领导思想打下了坚实基础。

机械人的数字化生长

　　2022年，当刘宇飞加入创新院后，他开始正视人形机器人的发展。他认为，其完整、逼真的“人形”身体，因对人类有独特的亲和力、有望实现复杂功能等特性，成为人工智能的绝佳理想载体，甚至是“终极形态”。于是，他开始审慎思考进一步的科研布局，并提出了3个难以规避的发展方向。

　　首先是跨行业技术融合的不断深化。“数字技术是典型的通用目的技术，在国民经济各行业获得广泛应用并推动应用相关技术的行业发生深刻变革，机器人产业也不例外。”刘宇飞概括道。通过工业互联网将机器人的工况数据实时传输，可以检测工业机器人的运行状态，分析工作效率，研判和预警潜在故障，甚至可以显著增强机器人的功能，使机器人具备感知、决策等能力。

　　此外，加速云化和智能化转型也可谓大势所趋。云化意味着机器人本体终端只需要利用边缘算力处理需要实时处理的小规模数据，大规模的数据处理放在云端进行，存储、计算等系统资源按需调用，由此可以减少存储、计算资源在机器人硬件上的负荷，使机器人变得轻量化、低能耗，还可以降低机器人的使用成本，更好地促进机器人的普及。

　　最后也是最重要的一点，就是人机协同水平的持续提高。在人工智能领域有一个著名的“莫拉维克悖论”，即机器可以完成对人类来说难度很大甚至无法完成的任务，但是许多对人类而言很简单的工作，机器人却很难做到。因此，如果能够实现机器人与人的协同工作，将发挥二者各自的优势，使生产效率得到显著提高，从而实现人机协同、人机共融。

　　基于此，刘宇飞带领团队设计了“人类智能-虚拟智能-机器人智能”的三层智能架构，提出了面向类人双臂机器人的多边力反馈遥操作技术，并牵头完成了上文中提到的在2024年世界人工智能大会上大放异彩的“青龙”开源人形机器人公版机。此外，他还提出了“端到端的行走和操作（End-to-end Walking and Manipulation）”的“机器小脑”，以提升强化学习训练效果，并以按照任务等级划分、TCN时序卷积网络和域随机化实现了机器人虚实迁移与移动泛化的能力。