Секрет создания человекоподобных роботов, способных побеждать в марафонах.

19 апреля 2026 года человекоподобный робот Honor Lightning пробежал полумарафон за 50 минут и 26 секунд, побив мировой рекорд среди людей на 7 минут и лучший результат среди роботов 2025 года почти на два часа.

Как им это удалось? Существует ли какая-то волшебная технология или техника, которая позволила им добиться таких результатов? Как им удалось обойти значительно более известную компанию Unitree (которой, как сообщается, пришлось использовать рюкзак со льдом, чтобы попытаться завершить гонку, не перегревшись)? Моя докторская диссертация была посвящена созданию и управлению прыгающими и бегающими роботами, и с тех пор я пытаюсь проектировать и создавать эффективные коммерческие шагающие роботы, что дает мне хорошее представление об ограничениях, связанных с этим процессом. В этой статье мы рассмотрим фундаментальные ограничения, чтобы попытаться ответить на эти вопросы.

Физика бега

Бег состоит из чередующихся фаз: одна нога отталкивается от земли («фаза опоры»), а другая движется в воздухе («фаза полета»). В фазе полета тело падает под действием силы тяжести, теряя вертикальный импульс. Нога в фазе опоры отталкивается от земли, чтобы перенаправить вертикальный импульс вверх, в то время как другая нога делает мах вперед, чтобы занять правильную позицию для следующей опоры.

Электродвигатели используют энергию для создания крутящего момента — чем выше крутящий момент, тем больше энергии теряется в виде тепла. Добавление редуктора после двигателя усиливает его крутящий момент и снижает скорость вращения. Большое передаточное число способствует созданию крутящего момента, но поскольку ротору самого двигателя приходится вращаться быстрее, он становится очень вялым в плане разгона. Это, очевидно, плохо для фазы колебаний, описанной выше. Эти конкурирующие эффекты означают, что для конкретного двигателя обычно существует оптимальное передаточное число:

Потребляемая роботом мощность ноги минимизируется при оптимальном передаточном числе (в данном примере 30:1). Avik De/Datawrapper

Какую честь это сделало!

Хотя технические характеристики двигателей Lightning не опубликованы, внешний диаметр двигателей в области бедра и колена составляет примерно 110-150 мм. Для получения приблизительных параметров двигателей я обратился к двигателю ILM115x25 из-за его подходящих размеров и подробных характеристик.

Мы можем использовать простую физическую модель для оценки энергопотребления при беге со скоростью 7 м/с (средняя скорость Lightning на полумарафоне) при изменении передаточного отношения:

Светло-голубая кривая показывает, как выбрать оптимальное передаточное число (45:1). Темно-голубая кривая показывает, сколько тепла будет выделяться в коленном двигателе, примерно 150 Вт при оптимальном передаточном числе. Avik De/Datawrapper

Мы видим, что трансмиссия не волшебная: при выбранном для этой задачи передаточном числе (мы вернемся к этому ниже) приблизительное энергопотребление робота составит вполне приемлемые 400 Вт.

Однако рассеиваемая мощность коленного сустава (обычно это основной фактор, ограничивающий тепловыделение) составляет около 150 Вт. Это практически неизбежное следствие — бег со скоростью человека на роботе человекоподобного размера неизбежно будет генерировать такое количество тепла! В течение длительного периода времени предотвратить перегрев двигателя было бы непросто, но у Lightning есть козырь в рукаве:

По данным компании Honor, трубки жидкостного охлаждения глубоко проникают в двигатели, подобно капиллярам. Мощный жидкостной насос обеспечивает теплообмен со скоростью более 4 литров в минуту. Каждый из четырех приводных двигателей в нижних конечностях оснащен независимым контуром жидкостного охлаждения.

Жидкостное охлаждение не является чем-то новым, но это определенно не товар массового потребления. Оно периодически появлялось в исследованиях, а в коммерческом плане компания Apptronik опробовала его на нескольких своих прототипах, но (насколько мне известно) не использует его на своей основной платформе Apollo. Базовое охлаждение на основе воздушной конвекции не смогло бы постоянно отбирать 150 Вт от коленного двигателя, поэтому технология охлаждения является ключевым фактором, обеспечивающим такую производительность.

Почему другие не смогли конкурировать

Почему конкуренты Honor, включая более известных и широко используемых гуманоидов, таких как Unitree или Agibot, не смогли составить им конкуренцию?

Мы можем использовать ту же модель для построения эквивалентного графика энергопотребления при ходьбе со скоростью 1,5 м/с, что является гораздо более скромным, но потенциально более распространенным видом активности для коммерческого человекоподобного робота:

Сплошные и пунктирные светло-голубые линии показывают конструкцию, оптимизированную для бега, а зеленые линии — для ходьбы. Оптимальное соотношение для ходьбы значительно ниже (30:1 против 45:1). Однако мощность, рассеиваемая в коленном двигателе во время бега (темно-синяя линия), значительно выше при соотношении 30:1 против 45:1 — это цена, которую приходится платить за бег с конструкцией, оптимизированной для ходьбы. Авик Де/Datawrapper

На графике появилась новая зеленая кривая для мощности ходьбы, и оптимальная передача существенно отличается!

Допустим, вы спроектировали робота так, чтобы он отлично справлялся с обычной ходьбой, и выбрали зелёный вариант с передаточным отношением 30:1. Мощность коленного двигателя, необходимая для бега на полумарафонскую дистанцию, составляет более 300 Вт (красная стрелка), что более чем в два раза превышает мощность оптимизированного для бега варианта. В таком случае, необходимость в пакетах со льдом не была бы такой уж удивительной!

Напротив, визуальное отображение зеленой кривой показывает, что робот, оптимизированный для бега, тратит больше энергии на ходьбу. Использование более мощных двигателей, рассчитанных на бег, увеличивает вес робота и приводит к потерям энергии при стоянии или ходьбе. Более мощные двигатели также создают практические проблемы, такие как столкновения с препятствиями при работе в домах или на заводах.

Заключительные мысли

Результативность Honor в полумарафоне стала впечатляющим инженерным достижением. Для этого не потребовались какие-то волшебные технологические прорывы, но внедрение капиллярной системы охлаждения двигателя — это значительный шаг вперед, без которого такой темп бега был бы невозможен. Улучшения в охлаждении, оптимизации веса и повышении прочности могут оказаться полезными и в более практических целях, например, для перевозки тяжелых грузов в будущем.

Робот Honor Lighting [справа] имеет гораздо более мощные двигатели, приводящие в движение его ноги, чем робот Unitree H1 [слева], что делает его более эффективным бегуном, но менее эффективным ходоком. Слева: Вэй Чжиян/Zhejiang Daily Press Group/VCG/Getty Images; Справа: VCG/Getty Images

Однако Lightning не так хорошо подходит для других задач, как робот, разработанный для большей универсальности. Инженерное дело всегда характеризуется компромиссами, и правильный выбор компромиссов отличает хорошие продукты от отличных. Благодаря постоянно совершенствующимся языковым моделям ИИ, этот сугубо человеческий навык становится самым ценным, которым может обладать инженер.

В новостных репортажах, казалось, чрезмерно акцентировалось внимание на том факте, что рекорд полумарафона среди людей был побит роботом. Машины и люди обладают совершенно разными возможностями и ограничениями, так почему же мы должны были ожидать, что время полумарафона у робота и человека будет сопоставимо? Как и в случае с победой Deep Blue над Гарри Каспаровым в шахматах в 1997 году, когда робот физически не мог передвигать фигуры, возможности робота Honor гораздо уже, чем у человека, бегущего плечом к плечу с другими бегунами и визуально ориентирующегося на трассе без GPS. Сравнивать робота-бегуна с человеком-бегуном — это просто сравнение несравнимых вещей, и это лишь принижает инженерные достижения Honor, с одной стороны, и спортивные достижения человека, с другой.