在世界人形机器人运动会的赛场，乒乓球台正在成为检验人形机器人实力的“硬核考场”，乒乓球比赛也是本届机器人运动会上的一个新增大项。北京大学-智源研究院联合战队带着他们的机器人站上赛场，一路闯进决赛并勇夺冠军。

机器人为啥要打乒乓球，是炫技还是锤炼技术的“试金石”？新京报记者专访本届比赛机器人乒乓球冠军队领队李相龙、北京大学计算机学院研究员仉尚航，对相关问题进行了解答。

机器人正手、反手切换自如

8月25日下午3点半，“冰丝带”机器人运动会乒乓球比赛赛场，看台上坐满观众。北京大学-智源研究院的机器人运动员稳稳站在球台一端，全身关节蓄势待发，球拍握在机械手中。乒乓球高速穿梭球台两侧，小球飞过来时，机器人的双脚小步快速进行轻微挪动调整站位，手臂快速扬起，乒乓球划出一道弧线弹回对面球台。

连续对拉回合，机器人调整着球拍角度，正手、反手，小球在球网上方来回飞舞，引得观众连声叫好。比赛中，机器人也会接不到球，或者判断失误，球拍擦空，小球直接砸落在地。

机器人乒乓球赛为全自主比赛，没有工程师用遥控手柄操控，机器人自主决策完成整场对抗。场上，机器人气定神闲、挥拍从容自主；场外，工程师们十分紧张，就怕自家机器人落败。

从滑轨机械臂到人形机器人

本届比赛新增比赛项目有乒乓球、跳高、跳远、拔河等，“北大系”机器人为何选择乒乓球比赛？在不少人眼里，让机器人打球是一场炫酷表演，但比赛团队却有实打实的技术考量。

北京大学计算机学院研究员仉尚航介绍，北京大学从2024年秋天就启动机器人乒乓球项目，这是基于北京大学黄铁军教授原创的脉冲视觉技术。该技术通过高速脉冲相机捕捉乒乓球运动轨迹，实时补偿物理干扰，实现球-拍接触点的毫米级精准预测，较传统视觉方案响应速度提升10倍，为精准击球奠定感知基础。

“机器人打乒乓球，考验的就是眼、脑、身的协作。”仉尚航解释，这是具身智能里面极具挑战性的任务。机器人要靠“眼睛”捕捉乒乓球的运动轨迹，“大脑”快速做出预测与决策，再进行全身的运动控制。这套高速感知、快速决策、全身控制的完整技术链条，不仅限于乒乓运动，更将推动具身智能在工业高速操控、服务机器人精密交互等领域的广泛应用。

机器人也和人类新手打球一样，不是一出场就能大杀四方，同样经历了“练球升级”的漫长过程。

仉尚航介绍，最开始，团队并没有直接使用人形机器人，而是采用滑轨搭配机械臂的方案。今年春天，团队完成技术升级，正式切换成人形机器人本体。值得一提的是，把原本滑轨机械臂的打球能力迁移到人形机器人身上，整个团队只用了短短10天时间就完成适配。

乒乓球对抗，成为检验机器人全身协同具身智能的极限试验场。机器人需要对高速飞行的乒乓球快速做出反应，像人类运动员一样同步完成球速、旋转识别、三维轨迹预判、落点规划，并且向身体下发指令，协调双腿、躯干、手臂、手腕、灵巧手多组自由运动，复刻人类打球“眼、手、身、步”一体化协调能力。

机器人不仅要接住球，还得会发球。记者了解到，北京大学研究团队研发了一整套高度耦合的全链路技术体系。机器人依靠多自由度灵巧手稳定夹持乒乓球，实时感知球体接触位置与受力状态；同步联动手指、大臂、手腕等部位调控球拍动作，在毫秒级时序内连贯完成抛球、引拍、击球整套发球动作。全程全身控制系统实时校正机身重心，维持动态平衡，保障高速挥拍状态下击球点位、速度、姿态毫米级精准控制。

仉尚航说，机器人运动员也经历了从生手到熟练的过程，刚开始连3个球都接不住，经过一轮轮改进，现在机器人已经可以稳稳接球回击，连续对打。目前，机器人可以打出300个回合。

赛场上，北京大学-智源研究院联合战队机器人表现抢眼，仉尚航坦言，自己已经打不过这台机器人。按人类水平对标，如今机器人已经达到乒乓球初学者的水准。

毫米级预判，还会找对手弱点

李相龙介绍，让机器人打乒乓球至少具备三个模块，一方面是视觉感知，另一方面是机器人本体的运动控制，第三方面是打球模型和算法。“乒乓球是非常轻且非常小的物体，它在高速运动时，想精准预测球未来轨迹是一个比较复杂的问题。”目前通用的方案是采用高速动捕相机捕捉乒乓球在空间中的运动，然后计算出未来可能的轨迹以及击打的目标，并向机器人发送目标。最终机器人产生全身击球动作，并且用自己的拍子击到目标，将球击回对方桌面。

这是一个需要长期迭代和优化的过程。工程师们不仅教会机器人击球，也教会机器人用正手还是用反手击球，选择用哪种方式击球，由机器人自主决定。除此之外，针对长球和短球，训练中也有规划，机器人可以根据球的路径进行切换打哪种球。

机器人的训练用球也和常规乒乓球不一样。李相龙说：“在正常乒乓球基础上涂了一层薄薄的银色涂层，这个涂层便于高速动捕相机捕捉球的运动，它与普通运动员使用的乒乓球非常接近，但是重量增加约0.1克。”

机器人击打乒乓球时的力量如何控制？李相龙介绍，这方面的力量控制主要体现在物理建模中。机器人通过手持乒乓球拍与乒乓球的碰撞决定将球击回哪个位置。“乒乓球运动并非力量越大越好，既要控制好力量，还要确保打回的球落到对方球台上，如果飞出桌子就会失分。”

在训练中，工程师们不断调整仿真环境中球的建模以及真实中球之间的区别，使仿真球更接近真实球，同时让机器人在仿真环境中打得越来越准。这样可以更好地将仿真环境中的数据迁移到真实机器人，机器人可以表现得很好。

球台是机器人走进现实生活的“技术训练场”

不只赛场炫技和在赛场上拿名次，更重要的是工程师们想通过乒乓球台这张难度拉满的“技术训练场”，测试机器人，让机器人能够更快地走进现实生活。

“乒乓球速度快，属于高难度动态交互任务。”仉尚航介绍，如果机器人可以搞定飞来飞去的乒乓球，那面对生活、工厂里运动速度慢很多的物体，处理起来就会轻松很多。

这项练乒乓球打磨出来的技术，可以直接向外迁移复用。比如，工厂流水线上高速移动的工件，需要精准感知、预判运动轨迹，再完成抓取操作；家庭环境里面，机器人需要接住掉落的物品、处理动态变化的物件，背后都需要眼脑手协同的能力。

热闹的赛事背后，人形机器人距离真正大规模走进普通人家里，依旧还有不小距离。比如眼脑手协同，仉尚航分析说，机器人跳舞、打武术，动作行云流水，但缺乏对外界事物的理解和感知。要真正服务生活，机器人要做到眼睛看懂环境，大脑完成思考决策，再指挥身体做出对应动作。

另一方面则是泛化能力。如今，很多机器人可以在特定场景中完成任务，但是换个环境、换个物体样子，机器人就很难胜任。现实生活千变万化，物品摆放五花八门，机器人从实验室、赛场走到人类生活现实场景还有一段漫长路程，而乒乓球赛场的一次次挥拍，正是朝着这个目标向前迈出的重要一步。

新京报记者 吴婷婷

编辑 张树婧 校对 李立军