前幾天，宇樹科技發布了一段視頻，畫面中，宇樹G1人形機器人實現了側空翻動作，并保持了平衡，這也是全球首次完成側空翻的人形機器人。而在一年前，宇樹H1也實現了全球首次電驅人形機器人的原地空翻。
有意思的是，就在不久后，波士頓動力也發布了一段視頻，里面不僅同樣演示了機器人側空翻的動作，還表演了許多其他類似人類的動作。而不久前，深圳眾擎機器人則完成了全球首個前空翻動作。
開始給機器人上強度
從此次宇樹科技發布的視頻來看，其人形機器人宇樹G1完成了原地的側空翻，也是全球首次完成側空翻的人形機器人。宇樹科技方面表示，在程序開發和拍攝期間，宇樹G1無任何故障損壞。
從動力學控制的角度來看，這種側空翻需要克服橫向旋轉帶來的非對稱角動量分布問題。據實驗數據，G1在騰空階段角加速度峰值達180 rad/s，著陸沖擊力達4.5倍自重。這就對關節驅動系統提出極高要求，例如髖關節雙電機冗余設計，通過并聯驅動將峰值扭矩提升至360N·m，同時將傳動誤差控制在±0.05°以內。
同時在著陸時，通過3D激光雷達（50萬點/秒采樣率）與IMU數據融合，讓著陸的質心投影偏差控制在2mm內。再通過采用分層強化學習框架，結合“BeamDojo”框架，進行10萬次模擬失敗案例訓練，最終將成功率提升至98%。
可見，機器人的一個“簡單”的空翻，其實并不簡單。這還沒有提到采用的輕量化骨骼、仿生關節設計以及精細的能量系統。
有趣的是，波士頓動力也在放出了一段人形機器人Atlas的動作視頻，相比宇樹G1，Atlas的動作更加豐富，比如跑步、攀爬、翻滾等。
從動作表現情況來看，相比2024年的Atlas，新版肢體運動幅度提升40%，且動作流暢度接近人類街舞演員水平。從技術路線來看，Atlas主要采用預訓練動作基元庫，通過組合已有動作模塊生成新技能。
主要是通過動作捕捉服采集真人運動軌跡，生成基礎動作模板，再基于物理模擬器進行1.5億次訓練迭代優化控制策略，最終實現零樣本遷移，即模擬數據直接應用于實體機器人。這樣一來可以讓開發周期從傳統手工編程的6個月縮短至3周。
當然，與宇樹G1不同的是，Atlas是依賴手部支撐完成空翻動作的，也就是降低重心來降低難度，手部觸地時可以提供額外的扭矩補償。
相比之下，此前眾擎機器人的前空翻技術難度同樣不小，這也是全球機器人首次實現無支撐前空翻。而前空翻需克服縱向慣性對重心偏移的干擾，起跳時髖關節瞬時扭矩達280N·m，相比后空翻提升了40%，并且前空翻需要在觸地瞬間通過踝關節粘彈性材料吸收沖擊。
這就需要機器人重量輕、關節爆發力才能夠完成前空翻的極限動作，而眾擎機器人的實現， 填補了國內高動態運動技術空白。
機器人開啟技術競賽
從目前的幾款機器人空翻動作來看，眾擎主要依賴的是輕量化設計與高爆發力關節。據了解，關節重量占據機器人整體重量的近60%，如果能夠將關節重量減下來，那么就能夠將整個機器人重量控制到極致。
因此整機重量僅40kg，關節模組采用碳纖維-鈦合金復合結構，重量較傳統方案降低37%。不僅如此，長期以來機器人在行走時都難以保持筆直姿態，彎腿、屈膝的行走不僅讓機器人看起來不自然，還會限制其運動表現。業內認為，主要原因在于機械結構、傳感器性能等方面還存在諸多技術難題。
直到2024年10月，眾擎推出了全球首個采用優雅直膝步態行走的人形機器人，徹底打破這一技術桎梏。值得一提的是，眾擎依托深圳供應鏈，例如漢宇的諧波減速器、藍思的結構件等，核心零部件國產化率超過90%，其成本僅為國際競品的1/5。
而宇樹G1則是側空翻，如果說前空翻的落地沖擊力達到3倍自重，那么側空翻則到了4.5倍自重。相比之下，波士頓動力的Atlas側手翻的沖擊力小得多。
技術來看，宇樹G1自主研發的220 N·m/kg扭矩密度關節電機，成本僅為波士頓動力液壓系統的1/10。并通過銅管+石墨烯復合散熱結構，電機滿載溫升控制在45℃以內，連續運行時間突破8000小時。