腿部，是机器人运动能力问题的基础，Menlo Research 在 2025 年公开那套名为 Asimov 的腿部系统时，从零开始打造出一整套人形机器人腿部系统，并让它成功走了起来，整个过程不到 100 天，研发投入低于 3 万美元，而且会把所有内容全部开源。

人形机器人下面这两条要稳稳接住全身重量、还要跑得动、跳得起、舞得起来的腿，人形机器人半程马拉松开跑，20 支队伍和真人一起站上 21 公里赛道；从"能走"到"能跑、能跳、能跳舞"，是一整套关节、传动、控制和材料上的硬功夫。

01

走、跑、跳、跳舞，

是三道递进的坎

● 双足行走看着简单，对人形机器人却是第一道长期未愈的伤口。

人类靠两只脚轮换支撑就能站稳，重心始终落在支撑脚构成的狭小区域内，这套靠"零力矩点"（ZMP）维持的平衡，机器人靠陀螺仪、加速度计和力传感器实时算出来，再用 PID 控制器把关节角度钉在目标轨迹上。

用 4 根连杆、转动关节和 3 个输入变量建模，通过正运动学算末端执行器位置，再用 Arduino Mega 2560 把传感器反馈变成步态调整。

● 跑步把难度抬到第二级。

走路至少有一只脚贴地，跑步会出现双足同时离地的腾空期，支撑时间被压到极短，落点稍有偏差就会摔倒。

要让机器人在高速下不倒，髋、膝、踝必须协同输出大扭矩来对抗惯性，同时精准控制每一次脚掌落地的位置和姿态。

膝关节在跪姿或悬停这类高负载准静态工况下要具备约 40 公斤推力，每条腿给到 6 个自由度来支撑类人的站姿调整和足部落点控制。

宇树 H1 把移动速度做到 3.3 米/秒、潜在运动性能超过 5 米/秒，靠的就是大扭矩关节电机，腿关节峰值扭矩达到 360 牛·米。高速之下，机器人要在腾空期结束前算准落点、调好姿态，这比走路的实时平衡难上一个量级，也是对控制频率和关节响应速度的硬考验。

素材给出的自由度公式（连杆数减约束方程）量化了操作臂能复刻人类动作的上限，Asimov 整机定在 26 个自由度、重量压在 40 公斤以内、最小身高 1.2 米，正是这套计算的结果，人类运动的能量效率才是追赶目标。

● 跳舞是第三级，也是最难被量化的那一级，不只要求平衡，还要求节律、能量效率和一种"像人"的柔顺感。

人类脚趾在站立时会被动弯曲去顺应地面，蹬地时形成滚动（rocker）效应，让脚以滚动方式前进而非僵硬翻转，从而降低峰值受力、维持接触。

素材里专门强调，带关节的被动脚趾能增大有效接触面积、更均匀分配载荷，在支撑期过渡到蹬地推进时作用最明显。

跳舞的难点正在于此：动作追求的不只是"不倒"，更要有"好看"和"省力"的功夫，这要求腿部在柔顺与刚性之间随时切换。

跑步和跳舞还共享一个隐蔽难点：仿真到现实的迁移，在仿真里调好的步态，一到真实地面就会因摩擦、打滑、地面起伏而失效，所以 Asimov 把腿部做完后，立刻让自主研究团队并行验证 sim2real。

素材里那套靠 Raboanalyzer 采集轨迹、用 Arduino 串口图表看突变峰值的办法，是把"走得好不好"变成可观测的数据，再拿数据去迭代。

人类行走每公斤体重每公里耗能极低，机器人却常靠大电池硬扛，Asimov 整机重量要压在 40 公斤以内，正是为了把能耗和落地冲击一起往下拽。

02

让腿像人一样，

结构上的三次取舍

● 第一处取舍在髋关节。

传统双足机器人的髋部把三个电机挤在一起，像个"水桶腰"，占空间、动作笨。

紧凑型方案用三块互相垂直的板当骨架，把三个电机两两垂直安装，各自管一个动作，腿左右摆、腿自身旋转、腿前后抬，互不干扰，髋关节自然变细变窄。

menlo.ai 的 Asimov 则走了模块化路线：腿、躯干、手臂、头部像积木一样拼接，通用电机安装接口让不同团队围绕自己关心的子系统独立工作，换一个电机不必请博士加定制夹具。

代价是模块接口要反复打磨，早期样机就出现过孔位遗漏、公差不一致的问题。

● 第二处取舍在膝盖。

把电机直接装在膝盖位置，膝盖会鼓一大块，很假。

本方案把膝盖电机往上挪到大腿根，用两根连杆藏在大腿内部拉动小腿弯曲，膝盖因此没有电机、变得纤细；连杆还能调长短消除缝隙、不松动。

Asimov 把这条思路推向制造端：膝关节板刚性和对中精度要求最高，最初是两件式三维结构，刀路复杂、装夹切换多、加工时间长，后来简化为板式结构，减少 CNC 复杂度，也让几何形态能适配铸造或普通 3D 打印。

在机械布局上，Asimov 把腿部执行器尽可能布置在近似共面的结构里，简化结构、载荷路径和装配。

● 第三处取舍在脚踝和脚掌，这里往往是机器人最先"撑不住"的地方。

紧凑方案用十字形小零件连接脚踝，实现上下抬、左右摆、内扣、外翻四个动作，小腿用双电机加双连杆一起出力。

Asimov 选了更彻底的并联 RSU（转动—球铰—万向）脚踝，让脚踝同时拥有横滚和俯仰两个自由度，两台电机共同分担扭矩把整机抬起，较重部件可布置在更靠近身体近端的位置，刚性、精度和动态性能随之提升，接触地面受力时的响应也更自然。

再加上那个不主动驱动、被动柔顺的脚趾铰链关节，Asimov 用滚动前进替代硬边翻转，抓地更稳、推进更顺。

为让任何人都能复现，Asimov 大量用现成零部件，定制件选适合 MJF（Multi Jet Fusion）塑料 3D 打印的工艺，无需模具也能打出高强度功能件，整机成本目标压在 2.5 万美元以内。

整套腿部子系统成本略高于 1 万美元，其中约 8500 美元花在执行器和关节部件。

Asimov 的下一轮迭代也印证了这点：初代把髋俯仰电机约 45° 斜装来分散载荷，却限制了髋屈曲范围、难做自然坐姿，所以准备转成接近水平（约 90°）来恢复活动范围。

脚踝枢轴材料也从铝升级到钢，换耐磨和强度裕量。这类改动没有镜头感，却是机器人从"能走几步"变成"能一直走"的分水岭。

03

中国的人形机器人双腿，

走到哪一步了

国内这条腿，已经跑进了全球第一梯队。

◎ 宇树科技 2023 年 8 月发布的 H1，是国内第一台能跑的全尺寸通用人形机器人，移动速度 3.3 米/秒，整机约 47 公斤，全身 27 个自由度，最大关节扭矩 360 牛·米，能后空翻、能编组跳舞、能上下楼梯。

到 2026 年 4 月，宇树宣布 H1 百米峰值速度冲到 10 米/秒（36 公里/小时），刷新人形机器人奔跑测试的世界纪录。

更亲民的 G1 在 2025 年世界机器人运动大会上完成了 1500 米长跑，步态更拟人、跑步更灵活。

◎ 北京人形机器人创新中心的"天工"，把长跑这件事拉到了新长度。2025 年 4 月 19 日，天工以 2 小时 40 分 42 秒拿下全球首个人形机器人半程马拉松冠军，跑完 21.0975 公里；同年 7 月，中心把夺冠的运控算法做成开源框架 Tien Kung-Lab 面向行业开放。

◎ 智元机器人的灵犀 X2 身高 1.3 米，用抗摔柔性材料，搭载小脑控制器 Xyber-Edge，能骑自行车、能跳舞、能做交互。

◎ 优必选 2025 年 7 月推出全尺寸工业人形 Walker S2，靠群脑网络 2.0 和热插拔自主换电系统进工厂，能下蹲、能起舞。

◎ 傅利叶 GR-2 身高 175 厘米、体重 63 公斤、全身 53 个自由度，单臂负载 3 公斤，上肢操作之外行走也已工程化。

傅利叶 GR 系列从 GR-1 到 GR-2 的持续迭代，说明国内厂商已把"稳定行走"当成出厂基线，竞争焦点正转向上肢操作与全身协调。

进步之外要看到差距。

半马赛道上，多数机器人中途摔倒、需要人搀扶才能完成，续航和稳定远未到"放心撒手"的程度。

论跑跳的爆发与柔顺，国内产品对比波士顿动力 Atlas 的跑酷、特斯拉 Optimus 的精细全身协调仍有段落要追；论跳舞，目前多是编舞动作的复现，离人类那种随乐即兴、能量自洽的律动还有距离。

材料与制造也在补课：Asimov 把膝关节板从两件式改板式、把脚踝枢轴从铝升级到钢，这类对强度和公差的枯燥打磨，正是国内从"演示视频惊艳"走向"批量可靠"必须跨过的槛。

星动纪元 STAR1、加速进化等新一代整机也在补齐跑跳能力，但距离把每一次落地都做成"像人一样柔顺且省电"，产业链还要把电机、减速器、编码器、驱动器的成本与一致性一起往下压。

小结

让人形机器人像人一样走、跑、跳、跳舞，需要在髋、膝、踝每一处结构取舍与每一行控制代码里。中国的人形机器人双腿，已经从"能走"跨到"能跑完半马、能扭秧歌、能骑车跳舞"，站在全球第一梯队。

       原文标题 : 人形机器人像人一样走、跑、跳，腿上到底要过几道关？