本文来自微信公众号： 果壳 ，作者：代天医，编辑：odette
最近，一段机器人“娇羞捂脸跑”的视频火遍全网。画面里，人形机器人把双手高举在脸前，身体前倾，一边飞奔一边扭着身子。网友笑称它像因为害羞所以捂着脸跑，也像拿了个烫手的馍。
视频的出处，是8月23日举办的第二届世界人形机器人运动会的400米小型组决赛。“捂脸跑”的机器人是天工Omni，最终以45.66秒的成绩夺冠。
笑过之后，有人提出问题，这姿势到底是谁教它的？以后会不会有人类运动员学这个跑法？
图｜微博@刘群MT-to-Death
人类运动员能不能学“捂脸跑”？
既然是人形机器人，我们就先看看它的原型，人类，都在用什么样的跑步姿势。顺便回答第二个问题，人类“捂脸跑”会不会更省力。
来到人类400米赛场，精英运动员通常大幅度前后摆臂，身体轻微前倾，肩膀和骨盆（胯）稍稍左右转动。
即使不是比赛冲刺，我们普通人慢跑，甚至走路遛弯也会前后摆动手臂。可摆臂本身需要肌肉用力，也消耗能量，是不是人类学机器人“捂脸跑”，真的会更省力、跑得更快呢？
2014年，两位美国研究者用实际测试回答了这个问题，论文发布在《实验生物学杂志》（The Journal of Experimental Biology）上，标题就叫做——人类跑步的代谢成本：摆臂值不值？
试验设计简单直接，13名参与者每人在跑步机上跑4次步，每次采用不同的手臂姿势，包括正常摆臂、双手背在身后、双手抱在胸前和双手举到头顶。每次跑步速度都相同，为每秒3米，约等于每小时10公里。
研究者通过测量跑步中氧气和二氧化碳吸入呼出的量，计算每种跑步姿势的代谢成本，比较哪种姿势最省力。
结果是正常摆臂代谢成本最低，双手背在身后、抱在胸前和举到头顶的净代谢功率分别增加3%、9%和13%，一个比一个费力。这项研究之后成为经典，被大量引用，其结果也得到了近期新研究的验证。
再回头看天工Omni的“捂脸跑”，它结合了双手抱在胸前和举到头顶两种姿势，差不多是这项研究所有姿势里最费力的那一档。换句话说，人类运动员学不了这个跑法，谁学谁变慢。
正常摆臂的净代谢功率最低｜参考文献[1]
摆臂明明花气力，为什么反而更省力？
人类的两只脚分别在身体中线的左右两边，跑步时每次向前迈一只脚，如果不摆臂，下肢就没法笔直地前进。当迈出右脚时，下肢就会绕着垂直中轴线向左旋转（逆时针），下一步迈左脚又变成向右旋转。
跑起来，身体就会左一下右一下地不停疯狂旋转。每次改变旋转方向，都需要下肢用力蹬地，额外消耗大量的能量。而摆臂，恰好在迈脚的时候产生一个反向的力，可以抵消大部分的身体旋转，也就减少了总的能量消耗。
右脚前迈时，下肢存在逆时针角动量，摆臂提供顺时针角动量将其基本抵消|参考文献[3]
上文的研究也验证了摆臂的抵消作用，正常摆臂时骨盆和肩部绕身体垂直轴旋转的幅度最小，不摆臂时骨盆旋转增幅可高达101%，肩部旋转也可达44%。意思是，如果人类运动员“捂脸跑”，就得像天工Omni一样扭动身体才能保持平衡。
抵消旋转（角动量）是跑步时摆臂更省力的最主要原因，其他机制可能也有一定作用，比如有助于保持姿势和平衡等。另外，人类自然摆臂消耗的能量很少，摆臂为下肢省下来的能量明显大于摆臂本身的成本，所以摆臂很值，可以说是身体的“低成本配重”。
正常摆臂时，肩部和骨盆旋转最少｜参考文献[1]
人形机器人为什么偏要反着来？
最后，回到第一个问题，“捂脸跑”是谁教机器人的？
赛后，天工Omni 400米小型组研发团队负责人、北京人形机器人创新中心运动控制算法专家韩刚接受了采访，表示这个姿势是天工Omni“自己思考”出来的。
韩刚解释：“一开始我们设计的是正常人百米跑步的模式，但这个机器人是在仿真里不断用数据迭代出来的，它在学的时候，可能就感觉‘捂脸跑’比摆臂跑更舒服，所以这是它自己迭代出来的方式。”
它感觉“捂脸跑”比摆臂跑更舒服｜青蜂侠
当然，这里的“舒服”不是指人类的感受，而是表示符合工程师设定的目标，比如跑得快、不能摔倒或过热等等。
韩刚表示，如果机器人快速摆臂，可能导致肩关节位置发热。而“捂脸跑”避免了肩部的高频摆动，降低了发热风险，同时这款机器人的腰部和腿部足够强，完全可以通过摇肩扭胯来保持平衡。
不过，“捂脸跑”并不是所有机器人的“标准答案”。在这届世界人形机器人运动会上，更多人形机器人采用了类似人类的摆臂方式，而且每一个的跑姿都有些许差别。这与每款机器人各个部位的动力、发热和重量有很大关系。
摆臂跑的机器人｜新华网
比千奇百怪的跑姿更重要的是，这届赛事上，机器人已经打破了多项人类田径项目纪录，包括100米、400米、1500米跑和跳高。
机器人参加比赛，不仅是为了拿金牌，更是倒逼技术团队甚至整个行业交出更好的硬件与算法，推动技术进步，提高机器人的运动能力上限和硬件可靠性。这些进步不是为了把机器人留在跑道上，而是为了让它们适应物流工作、抢险救灾和长距离巡检等复杂环境，真正能进入千行百业。
参考文献
[4]https://www.163.com/dy/article/L544RVNE0514D3UH.html
[5]https://timeline.sohu.com/news/7jBe7G3C4A
[6]https://www.yicai.com/news/103329932.html