●学生记者 赵佳

图片分别为：

①赵明国（左三）与学生调试机器人。②清华火神队的机器人正在踢足球。③机器人世界杯德国公开赛冠军奖杯。

绿茵场上，就在身穿蓝色球衣的人形机器人迈着紧张的小碎步成功守住球门时，比赛结束的哨音吹响，一阵热烈的欢呼声传来：“赢了！”

今年3月，清华大学自动化系研究员、机器人控制实验室主任赵明国创立的机器人足球队——清华火神队，在RoboCup机器人世界杯德国公开赛类人组成人尺寸组别的决赛中，以9:0的绝对优势战胜东道主德国Sweaty队。

中国“足球队”闯入“世界杯”

这场比赛引发了诸多讨论，同时，“人形机器人踢足球”承载的可能性也得到进一步关注。当前具身智能被认为是新一波人工智能浪潮的重点发展方向，人形机器人正是具身智能的典型应用形态之一。

机器人世界杯创办于1997年，是全球影响力大、综合技术水平高的机器人国际赛事之一。该比赛的目标是在2050年前后，有完全自主的人形机器人足球队能在国际足联规则下，战胜人类世界杯冠军球队。由于人形机器人研究成本高、技术难度大，有能力参与机器人世界杯类人组成人尺寸组别比赛的队伍并不多，当前已有60多个国家和地区的顶尖团队参与该赛事，清华火神队正是中国的代表性队伍。

据赵明国介绍，今年清华火神队对机器人做了较大改动：“这次德国公开赛是和欧洲较强队伍的一次练兵，实战检验的结果比较令人满意。”

7月15日至21日，2025年机器人世界杯全球赛将在巴西举行。谈及对这场比赛结果的期待，赵明国笑着说：“此前在全球赛中，我们拿过很多次亚军，冠军基本是美国、德国的队伍。但今年全球赛的冠军，中、美、德的队伍都有可能。”

“20分钟”与“21年”

在机器人世界杯的球场上，清华火神队用20分钟赢下决赛。但在球场外，赵明国与清华火神队付出了21年的努力。

2003年，赵明国入职清华大学自动化系，主要研究机器人的步态控制与行走，当时自动化系计划在本科生培养中增加人形机器人相关内容。2004年，清华火神队应运而生。

自队伍成立起，赵明国就会带队参加几乎每一年的机器人世界杯。“比赛为相关研究提供了动态对抗的标准化环境。通过对一个标志性课题的挑战，产生一个重大科学结果，解决一个重大科学问题，经完善后运用到一个现实领域，我认为这对人形机器人来说是非常清晰的发展模式。”

无论是自制还是购买机器人，成本都很高昂，所以成立早期的清华火神队总是面临经费紧张的挑战——买不起新的、性能稳定的机器人，只能用旧机器人比赛。尽管如此，清华火神队依旧凭借扎实的技术常年在全球赛中保持前三名的成绩。“从学术层面看，过去的机器人研究是一个投入产出比很低的领域，和现在的火热情况不一样。”赵明国回忆。作为国内最早一批做人形机器人研究的学者，赵明国也曾被劝说转换研究方向，“我们经历过不少困难时刻，好多时候我都觉得‘就干最后一把吧’，但结果往往是在这种时刻开始变好了。”

曾经的清华火神队还只是在比赛框架下进行实践，如今他们已经做出了许多超乎机器人世界杯组委会预期的成果。“目前的比赛都是2对2，能不能有更多机器人上场呢？于是我们就做了3对3的模拟，并且是没有辅助员在场的情景。这就为比赛的发展提供了参考，让组委会知道这是可行的。”赵明国举例说道，“我们希望能够率先进行一些突破，展现技术的可能性，从而引领人形机器人探索方向。”

清华火神队的同学要“过四关”

二十多年时光里，最令赵明国欣慰的是团队中每一名学生的成长。陈蓬辉在大三下学期加入清华火神队实验室，经过赵明国指导，在人形机器人“敏捷运动恢复”研究上有所成就。他借助强化学习的范式，让机器人在相对标准的跌倒状态下，用不到2秒实现起身，而此前机器人起身用时接近10秒。这也是如今清华火神队的一大运动控制亮点。

“他专门负责起身策略，只用了三个月就完成任务，这在以前的范式里都不可能做到。实验通过后，我们很快就把这个方法导入实际比赛。比赛测试时吸引了很多人观看。大家被吓了一跳，说‘啪’一下就起来了，没见过这么快的。”学生的探索令赵明国欣喜，强化学习范式的潜力也让团队更有信心。“团队的学生还在设计新的强化学习步骤和方式，以应对更复杂的问题。”

强化学习范式给机器人研究指出了一个新的方向——“端到端”。传统上机器人行为一般有感知、决策、控制、执行四个模块，而“端到端”只管输入和输出两头，中间如何运算交给算法来完成。“模块化的不足较为明显，比如机器人走到球前踢球涉及‘靠近球’和‘踢球’两个行为的切换，中间需要较长时间调试，这就导致机器人的敏捷性表现欠佳。”自动化系2019级本科生、2023级硕士生王与时正在研究“人形机器人敏捷踢球”。“要把‘靠近球’和‘踢球’变成连贯的过程，让机器人在视觉上识别到球后直接就能过去开踢，目前已经有了初步成果。”

学生能在科研中独当一面与清华火神队的培养模式密切相关。“做事情要做完整”是赵明国反复对学生强调的理念。“解决一个问题时，我们的学生往往要‘过四关’：自己先要对问题反复论证，觉得可行后再来找老师谈，我会进行各种质疑，如果学生能够很好地回应，那么就过了老师这一关。接下来就要讲给资深同行听，再接着是面对更大范围群体的质询。”

此外，相比于结果赵明国更看重的是“学生一步步去做，把每个环节捋清楚、讲明白，跑过一两次完整流程后，他们的自信和能力确实会提升。一个学生取得成果后，还会对周围人起到辐射带动作用，从‘点’到‘面’形成突破。”

作为自动化学科教学改革的主要内容，清华火神队曾获得北京市教学成果一等奖、国家教学成果二等奖等荣誉。

清华人应当做更长远的事

“中国可能还没有超前，但绝对没有落后。”赵明国介绍道，“现阶段在人形机器人领域，中国已经从‘跟跑’转为‘并跑’，包括麻省理工学院、加州大学洛杉矶分校在内的目前做人形机器人较好的团队，也在与清华的学生做沟通。”

现在，从校园到产业，从实验室到竞技场，清华火神队走出了不少优秀学子。目前队伍所使用的Booster T1机器人，就是由第三任队长、自动化系2006级本科生、2010级硕士生程昊创立的公司所提供。“清华火神队既有理论型的学生，也有工程实践型的学生。”赵明国说，“看到学生能把求学时的探索，转变为自己的事业去做，这让我们体会到更大的意义。”

对于促进未来中国人形机器人的发展，赵明国认为有两个关键因素：国家投入和人的创新能力。“如果在清华火神队里不创新，可能不太能和其他人聊到一块去。此外，相较于过去，当前团队的资源需求已得到很大满足。在这种情况下，清华学生应当做更长远的事，在人形机器人领域做出世界标杆性的创新成果。”