国足刷屏亚洲杯时，清华学者已带领机器人足球队拿下了世界杯
“一觉醒来国足打进决赛了！”
在球迷们难以置信的惊喜中，亚洲杯赛场上，U23国足历史性闯入决赛，打破了中国男足长达22年无缘洲际赛事决赛的纪录。而在另一片赛场上，有一支机器人足球队也在不断拼搏，更是在2025年巴西机器人世界杯（RoboCup）成人组比赛中夺冠，实现了中国战队在该项目上零的突破。这支特殊的足球队有一个响亮的名字——清华火神队，而其“主帅”正是清华大学自动化系研究员、机器人控制实验室主任赵明国。
赵明国
机器人也有世界杯
早在1992年，加拿大研究者第一次提出了训练机器人进行足球比赛的构想。同一年，在东京“关于人工智能领域重大挑战的研讨会”上，日本学者将构想落实到规则草拟、原型初建上，希望能通过机器人足球比赛推动相关领域向前跃进。
1993年，“RoboCup联赛”一经提出，迅速得到国际学术界的响应。而后，赛事规模与影响力不断扩大，逐渐演变为全球性的科研竞赛项目，并更名为“机器人世界杯”（简称RoboCup）。至今，这场赛事已经吸引了全球40多个国家及地区的数百支队伍参与。
中国也在这条赛道上留下了清晰的足迹。自2000年起，来自中国高校的参赛队伍持续活跃在RoboCup的各个组别。北京信息科技大学Water队曾多次获得中型组冠军，浙江大学ZJUNlict队也数次斩获小型组冠军，同济大学、国防科技大学等也在不同组别的赛事中取得过出色的成绩。
2025年7月，在巴西赛场上，清华大学火神队和中国农业大学山海队双双挺进“类人组—成人尺寸组别”决赛，提前锁定冠亚军。这场胜利刷新了中国队在该组别“零冠”历史，更重要的是，两支队伍使用的都是中国国产机器人“加速进化T1”。与此同时，打进“类人组—小型尺寸组别”比赛决赛的两支队伍——清华大学TH-MOS队和德国Boosted HTWK队，使用的也是中国国产机器人，不过这回不是T1了，而是“加速进化K1”。
这不是巧合。“加速进化”是一家成立于2023年的人形机器人研发企业。在巴西RoboCup“秀翻全场”的T1和K1，是加速进化的拳头产品。而其核心团队就来自清华大学机器人控制实验室和清华火神足球队，首席科学家就是赵明国。
机器人世界杯（紫色火神队，绿色山海队）
为什么要让机器人踢球？
想让机器人学会踢球并不容易。
赵明国表示，在赛场上，机器人要实现“感知—运动”的毫秒级闭环反馈。简单来说，它们的视觉系统要像人类的眼睛一样敏锐，能实时捕捉球的轨迹、队友的位置与对手动向，这要依赖感知算法来实现；决策算法则是“最强大脑”，要在瞬息万变的场景中快速作出基于全局的信息判断，并将之瞬间转化为精准的肢体动作；而真正能让它们动起来的，则是运控算法，这需要通过精确控制机器人全身数百个关节的电机，帮它们完成奔跑、急停、转向、射门、倒地保护等复杂动作。
“在球场上，每台机器人都是独立的思考者，它们需要自主决策、共享信息，并且形成团队默契。”赵明国说。在他看来，让机器人足球绝不是什么“花架子”，赛场上可能会发生的碰撞和干扰，都会令机器人处于更复杂的环境挑战，也给科学研究提出了更高的要求。如果要给出一个定位，赵明国更愿意将机器人足球赛当作具身智能的“终极考场”。
换句话说，当赵明国团队在教机器人踢球的时候，不仅是为了看机器人踢球，而是通过这项复杂的团队运动，锤炼机器人的感知、决策和执行能力，最终为服务社会和生活积累经验。最直观的例子就是，在这个过程中，腿足具身智能呈现出阶梯式的进步——从灵活变向、冲刺等单体高性能运动，进阶到精密战术配合等群体智能协作，而推动其进步的正是不断发展的强化学习、多模态感知与控制技术等。“这些技术的进步，为物流配送、应急救援等领域的机器人应用，铺平了道路。”赵明国说。
清华火神队夺冠（左二为赵明国）
进击的火神队
在希腊神话中，火神赫菲斯托斯善于锻造与冶炼，被誉为工匠的始祖。在赵明国看来，机器人制造也是一种锻造艺术——精雕每一个关节，淬炼每一段代码，赋予机器以动态的生命，锻造出卓越的机器人。因此，当他在2004年决心组建一支专注人形机器人研究的团队时，“清华火神队”之名便应运而生。
赵明国与清华结缘是在2001年。彼时，他刚从哈尔滨工业大学博士毕业，到清华大学从事博士后工作。两年后出站，正式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。
那是一个中国机器人蹒跚学步的时代，技术薄弱、人才匮乏，机器人技术应用范围也十分有限。在一般人看来，投入与产出似乎并不成正比。但赵明国的态度却十分明确，就是想坚持、坚持、再坚持。
从正式创立，清华火神队就一直在参加RoboCup。刚开始，赵明国更关注基于索尼AIBO机器狗的标准平台。2004年第一次参加国内赛，就获得了四足组的冠军。现在，那批托人从日本买来的机器狗还收藏在清华大学机器人控制实验室内。
尽管如此，“没钱、没产出”仍然是绕不开的现实难题。火神队初代成员，还是“东拼西凑”组建起来的。“总会有那么几个学生喜欢机器人，他们不在乎产出、成绩也不错。”在赵明国的回忆里，火神队最初走得并不容易。
2006年和2007年，火神队连续两年参加RoboCup国际赛，除了第一年的四足机器狗在12米竞速走挑战赛里获得第一名外，足球比赛的成绩都不理想。赵明国开始调整战略，从四足转人形，并且开始关注机器人硬件，带领团队尝试自主研发不同规格的人形机器人。最关键的是，他提出了“虚拟斜坡行走”方法，将被动动力学原理与主动控制相结合，显著提升了双足机器人的行走速度与稳定性。基于该方法，他的团队在Stepper2D样机上实现了4.48腿长/秒的双足机器人行走速度世界纪录，这一速度接近人类竞走运动员的水平。这一次，到2008年参赛时，清华火神队进步飞速，一举拿下“类人组—青少年组别（TeenSize）”亚军。这也是中国队在类人组获得的首枚奖牌。
自此之后，火神队常年在RoboCup中保持前三名的成绩，但始终没有拿过冠军。这也成为赵明国心中的遗憾。直到2025年，他才在巴西圆梦。
机器人足球vs人类足球
“科研就像在黑暗中摸索，我们要做的就是不断试错，直到找到那束光。”赵明国不止一次说过这句话。没办法，只要有新的挑战悬在前面，他和团队就停不下来。
2025年机器人足球世界杯决赛上，延续多年的传统2V2比赛模式正式退出舞台，全程无人工干预的3V3竞技模式成为新标准。这绝不是简单的数字叠加问题，2V2时代经常出现“抓马”的一幕：两个机器人球员比赛，场边必备两名保护人员，以应对机器人在场上突发的各种意外。而“3V3”“无干预”，则意味着不仅要增强机器人球员之间多智能体协同决策能力，还需要它们在无保护的状态下真正实现自主协同对抗。而在2025年8月举行的世界人形机器人运动会上，足球决赛则进化到了5V5，难度又上一个台阶。这一次，清华火神队依然夺冠，“加速进化T1”再一次经受住了考验。
从“模仿摸索”到“基于模型的控制”，从“优化控制”到“学习与智能”，赵明国踏踏实实地走过了20余年。“大家可能觉得机器人能叠衣服，就可以完成家务了。但实际上，现在的演示大多只能叠没领子、没扣子的 T 恤。一旦遇到有领子、有装饰或材质复杂的女装，机器人就很难处理了。”赵明国认为，从技术维度排序：踢足球＞自主打拳＞遥控马拉松＞叠衣服。“踢足球对人形机器人的综合能力要求极高，远比确定场景的任务困难，所以我更倾向于通过踢足球这种高维度任务来推动技术进步。”
随着科技的发展与进步，赵明国表示人形机器人即将迎来淘汰赛，只有深扎场景、倾听市场的反馈才能活下去。而对足球机器人来说，核心发展逻辑就是人的干预逐步减少，机器自主性逐级增加。他正在等待着人形机器人足球队能战胜人类足球队的那一天。