2024年10月24日上午，中国科学院大学人工智能学院有幸邀请到了北京理工大学智能自机器人研究所所长特聘教授余张国老师，在雁栖湖校区教一楼406教室为同学们带来科学前沿讲座——《人形机器人发展历程、挑战及进展》。人形机器人发展历史较长，目前处于临近爆发阶段，产出了很多优秀成果的同时也面临一些技术难题。余张国老师从人形机器人发展历程、人形机器人发展现状与挑战以及北京理工大学人形机器人当前进展三个角度入手对人形机器人进行系统性介绍。
余张国老师首先对人形机器人的研究意义进行了介绍。人形机器人是一种具有高度自由度的复杂多体力学系统，其外形特征包括两手、两腿、头部和躯干，具有双足行走这个重要特征。目前人形机器人广泛应用于工业、公共安全和社会服务领域，并在智能机器人技术中占据前沿地位。余张国老师进一步指出，人形机器人在工业生产、公共安全、社会服务具有广阔应用布景，能够在复杂工业环境进行工业生产。对人形机器人的研究不仅推动了机器人技术的整体进步，还有望成为未来国防力量的重要组成部分。
接下来余老师介绍了人形机器人的国内外发展历程，在人形机器人的发展历程中，早在1920年就已经提出相关概念。1973年，日本早稻田大学制造出了世界上第一台可行走机器人，自此美国、俄罗斯、韩国等国家纷纷加入这一领域的研究。余老师指出，当前全球人形机器人技术已经进入了快速发展阶段，Tesla公司在这一领域取得了一定的成就。国内的人形机器人研究也如火如荼，在国家政策的大力支持下，各大高校和科技公司也积极投入研究，取得了显著进展。
在讲座的第二部分，余老师详细介绍和分析了人形机器人当前发展现状与面临的技术挑战。人形机器人涉及的领域很多，需要多方的技术结合实现。讲解中余老师从硬件方面的机构设计、各个器件与材料的选择入手，介绍了人形机器人的机械结构技术现状，并展望了未来的发展趋势。同时，余老师也对人形机器人的软件技术进行了深入讲解，内容涵盖了人形机器人的运动控制框架实现，人形机器人的行走控制与行走规划策略模型以及人形机器人的行走平衡调节技术。在讲解过程中，余老师提到了MPC模型预测、强化学习、SLAM、ZMP计算等技术内容，说明了这些技术在人形机器人中的应用。
在讲解中，余老师特别强调了强化学习技术在人形机器人研究中的重要性，指出该技术是未来人形机器人的关键发展应用手段，并通过播放人形机器人利用强化学习技术实现双足行走等运动的演示视频，展示了强化学习应用在人形机器人中取得的最新研究成果。
尽管取得了诸多进展，余老师也提到，现阶段人形机器人在应对一些复杂任务时还存在不足，其中环境适应能力弱以及自主作业能力弱的问题依然需要解决。例如，在美国DARPA机器人挑战赛中，部分任务对于现有的人形机器人仍然具有较大挑战。
随后，余老师分享了北京理工大学在人形机器人研究中的最新进展。自2002年起至今，北京理工大学已经研发了7代汇通机器人，实现了驱动核心部件与运动控制方法方面的突破。余老师还介绍了北京理工大学研究的人形机器人在跳跃运动、奔跑运动以及轮腿复合运动三个方面的研究进展与成果，通过视频展示了北京理工大学研发的人形机器人在这些领域的实际表现。
在讲座的结尾，余老师总结了人形机器人作为多领域结合的结晶，其研究意义在于实现一种通用且理想的机器人形态，能够为国家安全和重大工程提供重要支持。人形机器人研究50年有余，目前正处于快速发展阶段。尽管当前人形机器人面临环境适应能力弱和自主作业能力不足等问题，但随着技术的不断进步，这些难题将逐步得到解决。余老师对几位同学提出的问题也进行了详细解答，大家在本次讲座中受益匪浅。
更多专家信息：
余张国，北京理工大学特聘教授、智能机器人研究所所长，北京理工大学机器人学科方向责任教授、校交叉学部委员，入选国家万人计划科技创新领军人才。长期从事仿生腿足机器人系统设计、控制及应用研究，主持国家自然科学基金重点项目、173重点项目等研究，作为核心成员参与研制多代“汇童”系列双足人形机器人。在IEEE T-RO. T-MECH、T-ASE等期刊和IEEE ICRA等国际会议发表学术论文100余篇，获授权国家发明专利60余项，出版学术专著1部，获2018年度国家技术发明二等奖、2020年度教育部技术发明一等奖。任Int.J.Hum.Robot、Robotics等国际期刊编委，任IEEE ARSO 2019、IEEE Humanoids 2018、CLAWAR 2025等国际会议程序委员会主席、联席主席。
