在2026年美加墨世界杯的参赛名单中，中国男足未能获得一席之地，然而仅仅过去了一个月，我国的人形机器人足球队便荣获了世界杯的冠军头衔。
7月20日晚上，我国在巴西的萨尔瓦多市举行的RoboCup人形机器人足球世界杯（成人组）决赛中，清华大学派出的火神队以5比3的比分击败了中国农业大学的山海队，成功夺得了冠军头衔。
自RoboCup创立至今已有28载，我国队伍在竞争最为激烈的“人形组（Humanoid League）”中实现了夺冠的突破。在此之前，我国高校队伍曾在“中型组”中夺冠，然而在技术难度和关注度上，“人形组”无疑是含金量最高的。
自2005年首次踏上世界杯的征程，历经多年不懈努力，火神队终于攀登到了事业的巅峰，这一过程共耗费了他们21个春秋。
在这长达21年的时间里，参赛的学生阵容屡换新颜，然而，始终坚守在队伍背后的，是清华大学自动化系的研究员，同时也是机器人控制实验室以及无人系统中心类脑机器人中心的负责人——赵明国。他，正是火神队的创始人。
在追逐冠军的道路上，赵明国多次因种种缘由，产生了放弃人形机器人足球项目的想法，然而最终还是选择了坚持。
赵明国身处巴西，向懒熊体育表达了他的看法，他认为与冠军之争相比，他更看重的是我国今年在人形机器人踢球领域的技术突破，诸如实现无需保护的比赛、摔倒后能够自主爬起、具备快速识别和运动能力等，这些创新都极大地推动了RoboCup的发展方向。
起步
24年前，赵明国选择来北京发展，就是因为机器人项目。
赵明国在哈尔滨工业大学机器人研究所机械电子工程专业攻读博士学位，2000年他曾在清华大学进行过一次学术交流。当他听说清华大学正在开展仿人机器人项目时，他的兴趣被深深吸引——因为清华大学是我国首个开展仿人机器人项目的高校。随后，在清华大学机械工程系教授陈恳的邀请下，赵明国赴清华担任博士后，致力于机器人项目的研究。
清华大学在当年参与了机器人世界杯的竞赛，但属于仿真组别。该赛事是在电脑虚拟的仿真环境中进行的，无需实体机器人参与。参赛者需具备出色的代码编写技能，通常为计算机专业的学生。
2003年，赵明国博士后完成了博士后研究，选择留在清华大学自动化系，成为一名教师。在他的留校第二年，他创立了火神队，并带领学生们投身于国内及国际的机器人足球赛事。与仿真竞赛有所区别的是，他们参与的都是实体机器人的竞赛。
在机器人足球世界杯赛期间，参赛队伍被规定必须使用索尼公司生产的Aibo型机器狗。作为赛事的赞助商，索尼公司曾向各参赛队伍无偿提供这些机器狗。然而，自2004年起，也就是火神队首次参赛的那一年开始，索尼公司便停止了免费供应，参赛队伍必须自行承担购买机器狗的费用。一台机器狗的价格大约在两万元左右，而每支队伍在一场比赛中通常需要使用四台。
为了备战比赛，火神队购置了八只智能机器犬，总计投入了十六万元。赵明国向懒熊体育透露，这笔资金完全来源于系部的教学资金。他和学生们共同为这些机器犬编写了程序，使其具备了踢球的能力，成为了一只“踢球犬”。
火神队在国内赛事中凭借8只擅长踢球的机器狗，屡屡取得压倒性胜利，常常以10比0的悬殊比分取胜，成功摘得国内机器人足球赛（四足组）的桂冠。当年赢得冠军的这批机器狗至今仍被妥善保存在清华大学机器人控制实验室，它们见证了火神队的初创历程。
2006年参加比赛的机器狗。
尽管火神队在本土赛场上表现卓越，位居首位，然而在国际舞台上，其表现却并不理想。在当年参加的机器人足球世界杯中，共有二十多支队伍参与角逐，但火神队却未能跻身前八名。
在海外组织竞赛期间，赵明国观察到人形机器人足球赛事已经兴起，他坚信人形机器人将是机器人发展的未来趋势。基于这一信念，他返回国内后，便开始指导学生们搭建人形机器人。
当时制造一个仿人形机器人需用到20个伺服舵机，这些舵机在国内无法购得，只得从日本引进，每个舵机的价格大约在三千到五千元之间。为了确保能够顺利参赛，火神队至少需要制作两台机器人，这意味着需要40个舵机。仅舵机的采购费用就高达近20万元，这已经超出了原本的预算范围。
赵明国的一位友人得知这一消息后，便毫不犹豫地从日本为他邮寄了40个舵机。这位友人20年前的大方资助，至今仍让赵明国心怀感激。他时常感叹：“从事机器人研发确实是一笔不小的开销。”
火神队凭借自制的机器人在国内赛事中屡创佳绩，所向披靡。然而，在国际舞台上，他们却始终未能跻身前八强。经过三年的努力，火神队在购置、研发以及制造机器人方面投入了近五十万元。这笔资金不仅来源于学校的教学经费，还包括了众多朋友和校友的慷慨捐助。
系里的资金已经所剩无几。我那时心想，要是成绩再没有明显提升，或许就不再继续这项研究了。”在2007年，赵明国首次萌生了放弃人形机器人足球竞赛的念头。
坚持
2008年，火神队迎来了他们的首度转机。那年，机器人足球世界杯赛事在我国的苏州举行。在此之前，火神队未曾进入过前八名。然而，他们却在决赛中亮相，仅一步之遥便触及了冠军的宝座。
火神队之所以能够从原本无法进入世界前八的“菜鸟”队伍，蜕变为闯入决赛的强劲对手，主要得益于他们所研发的针对人形机器人行走技术的“虚拟斜坡法”。这一理论实际上是对加拿大学者麦克吉尔在2005年提出的“被动行走”理论的进一步发展。
“虚拟斜坡法”的核心概念在于将机器人在平坦地面的动力驱动行走过程，转化为在斜坡上的被动移动。通过这种方式，机器人的移动速度得以显著提升，其相对速度可达4.26腿长每秒，与人类快速行走时的速度相仿。
技术革新的推动使得火神队在成绩上实现了显著提升。赵明国表示，若非他们在2008年苏州赛事中荣获第二名，那么在那次比赛结束后，他们或许已经面临解散的命运。
“虚拟斜坡法”这一理论使得火神队在机器人足球世界杯的赛场上成绩始终名列前茅，但遗憾的是，他们始终未能问鼎冠军之位。2013年，赵明国心中再次涌起“放弃”的念头，他感叹道：“感觉我们被动行走的策略已经达到了极致，比赛似乎也难以再夺冠军，似乎再无新意可寻。”
2025年世界杯比赛后合影（左一为赵明国）。
2014年2月，赵明国接受了前往美国麻省理工大学的邀请，在那里他逗留了半年时间。他认为这是一个“换换脑子”的绝佳机会。在此期间，他不仅参与了无人驾驶自行车的研发与设计工作，然而遗憾的是，由于某些原因，这款自行车最终未能投入市场。
赵明国结束了对麻省理工大学的访问行程，归国后与优必选公司携手，于北京设立了新的研究所。在那里，他带领着20余名博士生，致力于人形机器人的深入研究。双方共同努力，成功研发出了第一代名为Walker的机器人。
2017年至2021年间，Walker机器人历经四次升级。火神队在那段时间内所使用的参赛机器人，均为Walker系列。从2017年到2019年，该队荣获两次亚军，以及一枚季军奖牌。
赵明国与优必选的合作关系在2021年9月宣告终止。据公开信息透露，赵明国离职的原因是健康问题，然而，大众普遍猜测，他之所以离开，实则是由于他与优必选的创始人周剑在未来的发展方向上产生了意见不合。
赵明国自研究所归来后，依旧致力于指导学生研发人形机器人，并投身于机器人足球赛事。2023年6月，他的学生，火神队的第三位队长程昊，在北京创立了名为“加速进化”的科技公司。程昊向懒熊体育透露，之所以取名为“加速进化”，是因为他坚信“人形机器人将推动人类进化的步伐”。公司特别聘请赵明国担任首席科学家一职，他主要负责研发人形机器人产品。公司期望通过这一项目，借助足球运动的力量，推动机器人技术的进步与发展。
自那时起，火神队携手加速进化展开合作，他们携带着由加速进化研发的BoosterT1机器人投身于各类赛事，然而在2024年，他们依然遗憾地与机器人足球世界杯的冠军头衔失之交臂。
一年后，他们终于站上了冠军领奖台。
过去
自首次踏上世界大赛的舞台，直至荣膺冠军宝座，火神队历经了长达21年的奋斗历程。在这漫长的岁月里，算法与机器人技术几乎每年都在不断升级与革新。
徐持衡，前商汤科技的联合创始人兼酷奇奇CEO，曾与火神队并肩作战，共同参与了四届机器人足球世界杯赛事。在办公室内，他向懒熊体育展示了他们2012年在墨西哥城参赛时的精彩视频片段。
尽管该赛事亦被称作机器人足球的全球顶级赛事，但事实上，每队仅配备一台机器人参赛。在比赛中，我们可以看到这样的场景：进攻方的机器人站在场地的中圈圆弧位置，正对着对方的球门，而球则位于其右侧后方大约两米远。为了触球，它必须首先利用头部摄像头来辨识球的具体位置，接着转身朝向球的方向移动，最终带着球朝向对方球门的方向前进。
执行这套动作时，那个身高仅1米2的机器人首先将头部转向右侧后方，确定了球的具体位置。随后，它一边在原地小步移动，一边围绕着中圈的原点按逆时针方向转动身体。当机器人完成180度的转身后，它便朝着球的方向缓缓前进。由于它的步伐较小，行走时显得格外缓慢，甚至让视频制作者不得不采用快进模式来观看。
机器人在球的后方停下，轻轻晃动身体以维持平衡——这是它调整姿态的必要动作。待其完全站稳，便伸出右腿，将球踢了出去。球沿着人工草坪滚动了一段距离，大约一米的长度，随后停住不动。
机器人沿着足球的正面逆时针方向转动至后方，稳住身形，随即执行踢球动作，整个过程耗时仅21秒，仿佛是在观看一场放慢的影片。
在那个时代，机器人若想完成射门，必须先将球带到对方球门附近。其射门动作与带球并无二致，同样是踢向球门方向。随着球缓缓越过球门线，守门员不仅未能进行拦截，甚至无法扭头目睹足球在自己身侧缓缓滚动的景象。
徐持衡解释称，之所以采取这种竞赛方式，完全是出于规则的约束。“尽管当时的机器人有能力一脚将球踢入球门，但这会导致比赛缺乏观赏性。”
徐持衡指出，若从严格的角度来看，他们当年所参与的活动并不能被称作足球比赛，那更像是一场挑战，目的是促使机器人将球送入对方球门。
正在进行训练的现代机器人。（图片为赵宇拍摄）
当年的人形机器人能够将球搬运至对方球门已属不易。需知，即便是在没有对手、仅执行一套进攻和射门动作的情况下，它们也常常会跌倒。为确保机器人的安全，无论是进行一对一、二对二或是三对三的比赛，都会在它们身后配备一名“保护员”。在比赛过程中，保护员会张开双臂，紧随机器人身后。一旦发现它有倒下的趋势，会立刻将其扶住。
徐持衡回忆道，我们那时的比赛方针是“宁可选择速度慢一些，也不要轻易跌倒”，正是这一策略使得机器人在足球场上始终保持着小碎步的行进方式，“因为步伐过大很容易导致失衡”。那时，机器人的抗摔能力并不理想，一旦遭遇零部件故障，便只能更换人员或退出比赛。
2012年世界杯期间，火神队的机器人于半决赛时遭遇了跨步轴承的损坏，然而这一状况并未被及时察觉。这一疏忽最终导致了他们在决赛中的失利。回顾小组赛阶段，火神队曾以4比1的比分击败了决赛的对手。徐持衡表示，鉴于资金紧张，即便在半决赛后发现了机器人的故障，他们也缺乏备用机器人。这无疑成为了火神队参赛十年来距离冠军最近的一次机会。
演变
在机器人足球世界杯赛事中，担任保护员这一角色直至今年才被废除，这一变动迫使各参赛队伍不得不加强机器人自身的耐摔性能。
火神队在本次世界杯中所采用的机器人系加速进化公司所研发制造，型号为Booster T1。该机器人高1.2米，重30公斤，单块电池能够支持其行走两小时，或站立四小时。
为了使机器人拥有抵御冲击和跌倒的能力，加速进化公司会对它进行一系列的受力实验。其中一种实验方式是，用绳子悬挂一个重达10公斤的球，然后让这个球从1米、2米、3米的高处斜向撞击机器人，以此来观察机器人在外力作用下的稳定性表现。实验结果显示，T1机器人能够在每秒承受15牛顿的冲击力的情况下保持不倒（这相当于每秒能够承受三瓶500毫升的矿泉水的重量）。程昊向懒熊体育透露，在T1机器人正式上市之前，必须确保其经过连续100次摔打后仍能保持正常运行状态。
T1机器人的外层由坚固的金属和耐用的工程塑料构成。程昊指出，即便机器人偶尔会跌倒在地，砸出水泥地上的凹坑，其本身却毫发无损。
参加比赛的Booster T1机器人。
为了模拟人类踢球的姿态，机器人在比赛中会弯曲双腿，其最快移动速度能够达到每秒两米。即便是在带球前进的过程中，速度也大约是每秒一米。相较之，10多年前，机器人从球的一侧移动到另一侧并完成向前踢球的动作，需要花费21秒的时间，而现在的机器人运动能力已经有了显著提升。
速度提升后，比赛中的机器人碰撞与跌倒现象愈发频繁。往昔，机器人一旦跌倒，往往难以再战；然而，时至今日，即便机器人倒地，它们也能自主爬起，无需外力援助，继续投身竞赛。
机器人站立的方式存在两种主要形态，若其正面朝地跌倒，则会双腿弯曲，双臂支撑地面，借助四肢的力量恢复直立；而若其后脑触地，则会模仿鲤鱼跃出水面的动作，以此姿势重新站立。
机器人从地面跌落并恢复站立、再继续以直立姿态行走，整个过程大约耗时七八秒。若仅计算机器人从倒地到重新站起的瞬间，所需时间大概在两三秒左右。然而，也存在机器人因故障而无法自行站立的情况，此时工作人员需借助担架将其移至场外进行检查。
学球
不管机器人的发展如何演进，最终都必须解决一个根本性的问题——那就是如何教会它踢球。
概括而言，机器人参与足球比赛需经过三个阶段：首先是感知周围环境，接着进行策略决策，最后执行踢球的具体动作。
机器人的头部配备有摄像头，其功能在于辨识球场上的球、球门、边界线、同伴以及对手的具体位置，借此确定自身的具体方位，这一过程构成了其最基础的感觉认知。在比赛过程中，机器人的头部会模仿人类般进行上下、左右摆动，目的在于锁定球的位置并准确判断自身的站位。
机器人在移动时头部频繁晃动，导致摄像头所拍摄的画面多数显得模糊不清，这种情况可能会对机器人的识别和感知功能产生不利影响。为此，加速进化公司正在考虑引入云台技术，以期在机器人奔跑时，仍能保持视野的清晰。
在了解球场状况以及自身所处的位置之后，机器人必须进行自主判断，选择是采取进攻策略还是防守策略，是选择向前推进还是选择后退。在作出决策之后，接下来的任务便是寻找到球，并按照算法所教授的踢球技巧进行操作。
在今年的4月份，亦庄马拉松赛事中，众多参赛的机器人背后，均伴有操作遥控器的工作人员相伴，这些机器人需在工作人员的远程操控下，完成整个赛程。机器人足球赛事早已摆脱了遥控器的操控和预先编程的束缚，比赛期间，唯有在比赛启动的那一刻，工作人员才会动用遥控器，用其激活场边机器人的比赛状态，随后，机器人便踏入赛场，凭借AI技术的自主判断，完成整个竞赛过程。
十年前，程昊与徐持衡参与竞赛时，对机器人来说，球的识别至关重要，这一能力甚至能影响比赛的走向。如今，在机器人技术持续更新的当下，球的识别依然是机器人足球竞赛中不可或缺的部分——机器人必须时刻明确自己操控的球具体位于何处。
机器人所踢的足球，正是人类日常所用的标准五号足球。为了让机器人辨识足球，工作人员会为它们实施深度学习训练，这一过程涵盖了足球的图片展示、球体形状、色彩以及弧形边缘等核心特征的认知。
尽管如此，偶尔仍会发生误会。火神队在北京进行训练时，采用的是白色足球。而在球场旁的广告牌上，某赞助商的标志恰好是圆形，其底色为蓝色，上面印有白色条纹，机器人在比赛过程中误将这个标志当作了足球，结果在标志下方留下了一个被踢破的洞。
广告牌logo下被机器人踢出的洞。（图片为赵宇拍摄）
未来
最早的国际机器人足球赛事可回溯至1997年。举办这项赛事的初衷，源于1997年5月11日，IBM研发的超级计算机“深蓝”在一场国际象棋对决中战胜了世界顶尖棋手卡斯帕罗夫。
五年前卡斯帕罗夫遭受败绩之际，哥伦比亚大学的麦克沃斯教授便已提出了机器人参与足球比赛的构想。次年，即1993年，日本东京举办了一场名为“Robot J-League”的机器人足球赛事，这实际上为后来的机器人足球世界杯奠定了基础。
研究者们坚信，算法在静态领域已超越人类，在动态领域亦能实现这一目标，足球比赛便被选为验证这一假设的平台。1997年，在日本的名城名古屋，举办了首届机器人足球世界杯赛事。当时，赛事组织者展望未来，提出了一个宏伟的愿景：即到2050年，机器人足球队将击败人类的世界杯冠军队伍。
梦想虽然绚烂，然而时至今日，机器人踢足球的技术依然停留在人类足球发展的初级阶段。
由于转向不够迅速，当比赛要求机器人后退时，它只能采取后退行进的方式，这和汽车倒车相似。至于像垫球、盘带突破、头球等人类足球中的基础技巧，它们目前还未能被机器人掌握。
在比赛中，机器人并未进行传球与接球的协同，它们主要将球踢向前进方向，随后紧随球滚动的轨迹前行。与此同时，无论是同队的伙伴还是对面的对手，也都纷纷朝向球的位置移动。它们如同铁甲战士一般，伴随着身体部件相互摩擦发出的咔咔声以及踏地时传来的哐哐声，如同潮水般涌向那颗足球。
在此过程中，机器人相撞的情景屡见不鲜——即便是队友之间也难免发生碰撞，站立不稳者往往跌倒在地。一旦有机器人倒地，正行进或后退的对手或队友可能会因此绊倒，随之而来的是一片混乱和倒地的景象。
尽管如今的机器人能够将足球踢至高达两米的高度——而去年踢高球的冠军记录仅为35厘米，然而，要想超越人类，似乎仍需跨越一段漫长的距离。
参加世界杯赛的人形机器人。
程昊指出，机器人足球若欲超越人类，必须经历多轮升级。“在过去的一年里，机器人在运动技能上的进步迅猛，未来或许能够模仿梅西、C罗的踢球技巧。”
程昊表示，或许在2050年之前，我们就有可能达到超越人类的目标。
在机器人足球能否战胜人类这一问题上，赵明国的态度显得较为审慎。他强调，现阶段机器人足球的首要任务是踢出令人赏心悦目的比赛。他认为，这个过程可能需要十年到二十年的时间。届时，人们可能会愿意为观看机器人足球比赛而付费进入体育场馆。这样一来，在机器人走进家庭和人们的生活之前，便能创造更多的价值。
为了增强机器人足球比赛的观赏效果，目前正致力于研发遥控式的机器人足球赛事。相较于AI比赛，遥控比赛的参与门槛显著降低，参赛者仅需通过手柄来操控场上的机器人，使它们按照自己的意愿进行传球和跑位。“这就像是把FIFA游戏从虚拟世界带到了现实生活之中。”程昊这样解释道。
设想很美好，但实现这些的前提是机器人要先学会带球、传球。
机器人在进行马拉松比赛时，其核心任务是运动控制；而踢足球这项活动，除了运动控制之外，还涉及到决策和感知的层面。程昊表示，当机器人能够像人类一样进行一场足球比赛时，这标志着它们将能够进入工厂和家庭的领域。不过，目前我们还无法准确预测实现这一目标所需的时间，无论是五年还是十年，都有可能。
为了达成人形机器人在家庭和工厂中应用的目标，人类持续不断地进行着研究，然而这一过程同样伴随着巨大的资源投入。赵明国指出，对于人类来说，拿起物品然后放下是轻而易举的事情，但这却是经过数百万年，甚至上千万年的生物进化所取得的成果。“要让机器人完成抓取物品并放置的动作，全球范围内已经投入了数百亿的资金，这显然并非易事。”
赵明国从事机器人研究已有二十余载，他时常会发出这样的感叹：机器人行业宛如一个深坑，众多人需投身其中方能将其填平。在跃入之前，你必须深思熟虑，是否具备填平此坑的能力。待坑被填满之际，你是否依然坚守在原地？
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