10月22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机器人学科方向责任教授余张国老师，在雁栖湖校区教一楼109教室为同学们带来科学前沿讲座——《人形机器人研究进展》。人形机器人以双足行走、双手操作，是适应以人为中心建造的生活工作环境、直接使用人类所用的工具和装备的一种理想通用机器人形态，在工业生产、社会服务、公共安全等领域有广阔应用前景。本报告回顾人形机器人发展历程，分析人形机器人发展挑战。分析人形机器人双足移动、地形自适应和拟人作业等核心能力，及其相关的理论与关键技术问题。介绍人形机器人旋转/线性驱动关节、机器人腿部和足部设计。介绍北京理工大学人形机器人团队在人形机器人快速行走、高爆发奔跑跳跃，以及基于强化学习的运动控制和移动操作方面的研究进展。
余老师首先从人形机器人的发展历程开始，简要地梳理与概括了近50年来人形机器人领域中重要的事件节点，他表示早期人形机器人研究主要是技术驱动，未能实现量产应用，近年来则以商业场景驱动。随后，余老师指出了研究人形机器人的意义，人形机器人应用场景广泛，涵盖工业机器人、服务机器人、特种机器人领域，人形机器人无需改变人类工作、生活环境，就能够完成拟人化的多种任务。他将其精炼地概括为：“去人能够去的地方，做人能够做的事情，去人不能去的地方，做人不能做的事情”。
人形机器人技术目前是智能机器人的研究前沿和制高点，也是智能机器人的集大成者，它集成了机构、驱动、感知、控制、智能等多项核心技术，连通了相关产业上下游，因此研究人形机器人能够有效引领、带动机器人产业的高质量发展。未来，人形机器人有望成为新型国防力量，作为士兵替身或机器人特种兵，以超越人的感知、运动能力，提高作战效能。国家高度重视人形机器人研发，863计划从“八五”开始便给予长期支持。
接着，余老师介绍了人形机器人核心能力，包括通行能力、作业能力和自主能力。要实现这些核心能力，关键技术在于刚柔本体设计与制造、环境感知与行为决策、运动规划与行为决策等6大方面。
余老师接下来对技术细节展开了更加细致的介绍。在机构设计方面，涉及到关键器件的选型，包括电机、减速器、力传感器、激光雷达等器件。在运动控制方面，他介绍了基于模型的运动控制框架，并引出了如何实现人形机器人行走的问题。
余老师表示，人形机器人研究最大的灵感来源就是我们自身，通过对人体行走运动进行细致的建模与分析，能够有效指导人形机器人研究。对于行走控制而言，最大的难点在于机器人是一个复杂的多体动力学系统，难以准确建模。进而，他介绍了一种典型的控制算法——零力矩点控制，该算法研究了如何保持人形机器人的平衡。在此基础上，余老师指出，近三年来，强化学习算法在人形机器人领域中大放异彩，解决了许多过去难以解决的问题，这得益于仿真技术和GPU并行计算技术的快速发展。强化学习作为一种数据驱动、模型自由、自主探索的方法，已成为人形机器人领域的主流和热点。同时，他提到由英伟达开发的Isaac Lab仿真平台，该平台支持同时运行数万个环境实例，有效提高了训练效率，已得到广泛应用。
介绍完技术细节，余老师还分享了最前沿的人形机器人研究进展，包括今年的亦庄人形机器人半程马拉松、世界人形机器人运动会等。最后，余老师总结了目前人形机器人研究的技术现状与现存挑战，他指出强化学习、LLM、VLA等技术或将是未来实现更加智能、通用的人形机器人的关键技术。讲座结束后，余老师热心地解答了现场同学的若干问题，获得了一致的掌声。
更多专家信息：
余张国，1975年出生，安徽太湖县人，北京理工大学特聘教授、交叉学部委员、机器人学科方向责任教授，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、基础加强重点项目等研究，参与研制北理工多代“汇童”系列仿人机器人。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，获国家技术发明二等奖1项、教育部技术发明一等奖2项。任Humanoid 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。
