机器人孙子和哥哥们是如何登上春晚舞台的？

机器人的研发与挑战

时间紧迫的任务

北京松延动力科技集团接到春晚任务时，时间紧迫。要打造与演员蔡明容貌神态相似的仿生人形机器人，还有可爱的“机器人孙子”小布米等。团队仅用30天时间就完成了仿生人头1:1复刻，如此短时间内完成高难度任务，对团队是巨大挑战。

头部比例调整难题

为保证上镜效果，需将原有仿生人头方案整体缩小30%。所有结构件、机械件与电子件都要重新设计与空间排布，这要求团队在有限空间内合理规划，确保各部件能正常运行，同时满足缩小后的尺寸要求，为后续工作奠定基础。

唇形精准还原挑战

唇形精准还原是另一大难题。要让机器人的口型能和每一句台词精准匹配，需在唇部狭小空间内放入足够多驱动电机。嘴部自由度若配置不足，唇形会僵硬。松延动力凭借唇部12个自由度的配合以及自研表情驱动算法，成功完成高难度动作还原。

调试与优化过程

减少僵硬感的调试

调试过程中，团队发现仅外观逼真不够，仿生人形机器人动不起来或可活动部位少会显僵硬。于是先给机器人加了只有一个自由度的脖子，效果不佳；加到3个自由度后，违和感减轻。又配上手臂、躯体，让全身能做静态微动，兼顾头部和身体自然起伏，赋予机器人自然呼吸感，降低了“恐怖谷”效应。

有限空间的运控挑战

此次登上春晚的还有“小顽童N2”、新一代双足人形机器人“E1”等。在语言类节目中，它们要配合演员完成舞台调度，对运控能力要求更高。彩排时发现留给4台机器人的活动范围只有约12平方米，意味着它们要在有限空间内完成高难度动作。

运控精度的优化策略

为达到“春晚级”运控精度，团队优化空翻策略。在运动控制算法上提出300个以上策略，优化机器人动作控制精度；在结构设计上，因机器人受力多在脚踝和大腿，将重心上移，形成中心重、四肢轻的类似“球形”结构，让机器人实现轻盈高难度动作。

“小布米”的舞蹈训练

多种舞蹈的学习成果

“小布米”身高94厘米，体重约17公斤，作为节目中年龄最小的“机器人孙子”，表现出色。它先后学会了民族舞、机械舞、街舞等21种舞蹈，平均每一到两天就要训练出一种新舞蹈，学习能力惊人。

跑步姿势的改进

为让“小布米”跑步姿势更贴近真人，团队在运控算法上反复迭代。摒弃僵硬的直接摆臂起跑方式，让机器人在达到一定速度后再自然抬起双臂，这个动作凝聚了项目组在结构和算法上的一系列训练。

动作捕捉与强化学习

团队邀请不同年龄段儿童进行动作捕捉，再把捕捉到的动作重定向到小布米上完成强化学习训练。同时在结构和算法层面，对其脚部动作严格设计，保证脚部电机扭矩不超过10nm，落地接触力不超过100n，让小布米在舞台上的动作足够活泼灵动。

相关问答

机器人团队完成仿生人头复刻用了多久？

仅用1复刻。

头部比例调整面临什么困难？

需将原有仿生人头方案整体缩小30%。所有结构件、机械件与电子件都要重新开展精细化设计与空间排布。

唇形精准还原是如何实现的？

凭借唇部12个自由度的配合以及自研表情驱动算法，在狭小唇部空间合理排列结构件，完成高难度动作还原。

“小布米”学会了多少种舞蹈？

“小布米”先后学会了民族舞、机械舞、街舞等21种舞蹈。

如何让“小布米”跑步姿势更贴近真人？

在运控算法上反复迭代，摒弃僵硬的直接摆臂起跑，让机器人在达到一定速度后再自然抬起双臂。

机器人在有限空间内完成动作有哪些优化？

团队优化了空翻策略，在运动控制算法上提出300个以上策略，调整结构设计，上移重心，实现轻盈高难度动作。