《人形机器人运动控制》

1本文件规定了人形机器人运动控制数据集全生命周期流程的具体要求。本文件适用于人形机器人运动控制能力的训练、验证和测试数据集的规划、建设、存储、发布、使用和退役。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1对人形机器人各关节及执行机构的运动状态进行规划、跟踪和调节的过程。[来源：GB/TXXXX.1，3.5]3.2用于人形机器人的研发、测试、验证与评估的多模态数据集。[来源：GB/TXXXX.1-XXXX，3.7]3.3在统一时间基准下，对应同一采样时刻（或经时间同步对齐到同一时刻）的，包含一个或多个传感器观测、机器人状态及控制量的数据单元。[来源：GB/TXXXX.1-XXXX，3.20]3.4在给定任务目标与环境条件下，人形机器人从任务初始化或触发时刻起，直至任务结束时刻（成功、失败或终止）所形成的连续时序数据段，由若干个数据帧组成。注：运动控制数据集的任务片段用于刻画人形机器人在单一任务目标下的完整运动控制与状态演化过程。[来源：GB/TXXXX.1-XXXX，3.22，有修改：增加注]24符号与缩略语下列缩略语适用于本文件。JSON：JavaScript对象表示法（JavaScriptObjectNotation）5数据集规划5.1一般要求人形机器人运动控制数据集规划应符合GB/TXXXX.1-XXXX中7.1及下列要求：a）应明确数据集所覆盖的运动控制任务与场景，包括但不限于站立平衡、静态/动态行走、跑步、跳跃、上下台阶、斜坡行走、全身运动协调及运动模式转换等；b）应根据运动控制任务需求，明确数据采集内容，至少包含基础运动控制数据，包括机器人本体信息、关节状态数据、控制输入/动作数据、时间同步信息；宜包含运动状态与动力学交互数据，例如人形机器人惯性状态、基座运动状态、接触状态等；宜包含运动控制关联数据，例如环境感知数据、任务语义描述、任务目标等；c）对于融合数据集，应合理规划真实数据与合成数据的比例，真实数据宜优先覆盖高保真物理交互场景；合成数据宜用于难以在物理实验中安全复现的工况；d）应预先定义物理一致性的验收准则，例如足端无地面穿透、足端静止时无滑移、浮动基座动力学残差阈值等硬性指标，并将其作为数据集质量验收标准的组成部分；e）应建立数据集的版本管控机制，以支持运动控制策略的迭代训练。当机器人本体、控制器参数或数据采集环境发生变更时，应支持数据集的增量更新与版本追溯，确保不同版本数据集训练的模型可对比、可复现。5.2数据集格式要求5.2.1总体要求人形机器人运动控制数据应至少包括元数据以及包含具体信息的数据内容，数据内容包括按时间序列排序的若干帧数据，应支持数据模态扩展，并符合GB/TXXXX.1-XXXX中7.1的要求。数据内容宜包含标注数据。注1：元数据用于记载数据集基本情况、机器人配置、传感器配置、数据版本、任务目标、环境条件、初始状态、控制指令、成功判据等。注2：帧数据用于记录按时间戳排序的机器人状态、感知输入、控制指令、动作输出和接触信息。5.2.2数据格式5.2.2.1元数据运动控制数据集元数据的记录内容包括：a）应记录数据集基础信息，包括数据集标识、时间参考及同步信息、版本及可追溯性信息，数据来源及溯源信息，具体内容见表1；b）应记录机器人配置信息和坐标系参考信息，用于描述数据采集所基于的机器人硬件平台与传感器系统。应根据数据集实际使用的传感器类型，记录相应字段，具体内容见表2，如有配置并采集其他模态数据，按照实际情况新增模态字段；c）应记录任务及任务片段信息，包括数据获取场景信息、预期用途等，具体内容见表3；3d）宜记录标注信息，用于说明数据集采用的标注类型（如自动标注、人工标注、半自动标注）、事件标签（如完成、中断、失败）等。表1数据集基础信息元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例数据集标识数据集类型数据集所属的功能类别string运动控制数据集必填本文件规定的数据集类型固定为“运动控制数据集”motioncontrol数据集序列号用于唯一标识人形机器人数据集的编码string数据集管理范围内唯一的非空字符串至少一个必填数据集序列不宜因数据集内容更新而变更202604060001数据集名称运动控制数据集的名称string非空字符串名称应能够反映数据集的主要内容人形机器人X时间参考及同步信息采集频率该条数据采样或生成频率number必填单位为赫兹（Hz），多模态时为主要控制频率30时间戳名称数据采用的时间参考名称stringUTC、UNIX、POSIX或数据集规定的其他时间参考必填自定义时间参考应给出定义例：UNIX、POSIX、UTC时间戳类型数据时间戳的表示类型string绝对时间、相对时间必填相对时间应明确时间原点绝对时间版本及可追溯性信息数据集版本当前数据集的发布版本string非空字符串必填数据集规定的版本编号1.0.0许可协议数据集发布和使用所依据的许可协议string许可协议名称或者自定义许可协议标识必填自定义协议应提供完整文本/文本链接CCBY4.0创建人创建或者维护数据集的责任人员string非空字符串至少一个必填可使用人员编号代替姓名Amy创建机构创建或者维护数据集的责任组织string非空字符串宜使用机构规范名称ABC创建时间数据集当前版本的创建时间datetime符合规定的日期时间格式必填应明确所采用的时区2026-07-27T10:00:00+08修订记录数据集历次修订情况的记录string非空字符串可选宜包括修订原因、修订范围和修订时间v1.1修复片段37的数据2026-08-01数据来源及溯源信息数据获取方式获取或者生成数据的方法string真实数据/合成数据/可选第三方导入时宜记录来源数据集真实数据4表1数据集基础信息元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例融合数据/其他表2机器人配置信息元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例人形机器人配置信息——机器人描述机器人型号数据采集或仿真建模对应的机器人具体型号string非空字符串必填数据采集或仿真建模对应的机器人具体型号Robotxxx机器人编码真实机器人硬件的唯一出厂编码或资产编号string非空字符串必填真机需要填写，仿真合成来源填写null14573030坐标系及空间参考信息机器人坐标机器人运动学/动力学模型所采用的坐标系标识符string非空字符串可选采用项目内部统一命名，如“base_link”“world”world机器人坐标系名称坐标系的可读名称或描述string非空字符串可选用于说明坐标系用途，如“世界坐标系”“基座坐标系”世界坐标系人形机器人配置信息——关节名称列表机器人所有可控关节的名称清单array/object非空数组或按部位分组的对象必填按全局列表或按部位分组["left_shoulder_pitch"关节类型每个关节的运动副类型array/object非空数组必填按全局列表或按部位分组，与名称列表对应revolute-旋转关节prismatic-直线关节关节自由度机器人关节的总自由度integer可选通常与关节列表长度一致30关节限位各关节的位置、速度、力矩极限值array/object包含限位维度的数组可选每个元素对应一个关节单位：rad或m，rad/s或m/s，Nm[{"pos_min""pos_max":1.57,"vel_max":2.0,"effort_max50},]人形机器人配置信息——IMU名称/名称列表所配置惯性测量单元的标识或列表array/object非空数组或对象可选若存在多个IMU，使用数组；单个IMU可使用字符串body_imu5表2机器人配置信息（续）元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例采样频率IMU数据采集频率number可选IMU数据采集频率，单位Hz200加速度通道数加速度计测量轴数integer可选加速度计轴数，通常为X,Y,Z三轴3角速度通道数陀螺仪测量轴数integer可选角速度计轴数，通常为X,Y,Z三轴3姿态通道数姿态估计输出数据的维度integer可选姿态表示维数（如四元数4维，欧拉角3维）4人形机器人配置信息——图像传感器传感器名称列表图像传感器（RGB/深度/事件相机等）的标识或列表array非空数组可选相机或深度传感器标识，用于区分多视角["head_color","waist_depth"]图像宽度图像传感器输出的水平像素数integer可选图像分辨率宽度，单位pixel640图像高度图像传感器输出的垂直像素数integer可选图像分辨率高度，单位pixel480图像帧率图像采集频率number可选相机采集频率（Hz）30人形机器人配置信息——音频传感器采样率音频信号每秒采样点数integer可选每秒采样点数16000声道数音频通道数量integer可选如单声道/双声道2数据格式音频数据的编码格式string非空字符串可选如wav、pcm"wav"人形机器人配置信息——触觉传感器名称/名称列表触觉传感器的标识或列表array非空数组可选如左足底触觉阵列"left_feet"、"right_hand"分辨率触觉阵列的空间分辨率（矩阵尺array非负整数数组可选触觉矩阵尺寸（宽、高），单位像素/阵元(pixel/cell)数据通道每个触觉单元输出的独立物理量通道数integer3：三维力；6：六轴力矩可选单个阵元（Pixel）输出的数据维3输出定义各数据通道对应的物理量含义，与array字符串数组可选每个通道的物理输出含义，顺序需"Fy",6表2机器人配置信息（续）元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例通道顺序一致与原始张量"Fy","Fz","Mx","My","Mz"]量程测量范围array非空数组可选力/力矩传感器的测量范围[-100,100]采样频率触觉数据的刷新频率number可选单位Hz人形机器人配置信息——雷达名称/名称列表雷达设备的标识或列表array/object非空数组或对象可选雷达设备名称或标识，可按部位分组["head_lidar"]分辨率雷达水平角分辨率number可选水平角分辨率(°/step）0.2点云帧率雷达输出点云数据的频率number可选输出数据频率（Hz），对应数据集存储频率水平视场角雷达水平方向可探测的最大角度number可选水平可探测范围(°)360垂直视场角雷达垂直方向可探测的最大角度number可选垂直可探测范围(°)90注：根据实际传感器配置增加对应模态。表3任务及任务片段描述信息元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例数据获取场景信息任务片段数量数据集中任务片段的总数integer必填单位：个201数据集时长数据集中各任务片段的累计时长number>0必填单位秒（s）5864.2总帧数所有任务片段的数据帧累计总数integer必填所有片段帧数之和172649帧索引起始值每个片段内数据帧索引的起始编号integer通常为0或1必填数据帧索引起始值1任务数量数据集中包含的不同任务类型的总数integer可选数据集中包含的总任务数量（单位：个）17表3任务及任务片段描述信息（续）元数据类别元数据名称定义基础数据类型值域填写要求补充说明示例预期用途任务片段索引当前任务片段在数据集中的全局唯一序号integer必填当前任务片段全局索引1任务名称运动控制任务名称string非空字符串必填运动控制任务名称"walk_through_obstacle任务类别运动控制任务的类型标签string非空字符串必填运动控制任务类型，如“行走”、“平衡”、“跑跳”、“机动动作”"locomotion"环境描述环境与地形条件详细说明string非空字符串可选运动环境与地形条件（地面类型、是否有障碍、坡度"indoorflatgroundwithrandomobstacles"初始状态机器人在任务起始时的运动状态string非空字符串必填机器人初始姿态、初始位置、初速度、姿态稳定状态等"robotstandinguprightat(0,0),zerovelocity"任务目标运动控制需达成的目标要求string非空字符串必填运动控制目标（行走距离、速度要求、姿态稳定性目标"walk10metersforwardwhilemaintainingstablebalance"运动约束任务执行过程中需遵守的控制限制string非空字符串可选动力学/安全/控制约束，如最大速度、跌倒约束、关节限制"nofallingallowed,jointtorquewithinsafetylimits"控制步骤阶段性策略或动作分解描述string非空字符串可选运动执行步骤或阶段性策略"start→accelerate→obstacleavoidance→decelerate→stop"5.2.2.2数据内容运动控制数据内容应包括按时间单调递增的数据帧，每个数据帧表示某一时刻系统状态的快照。至少应包括帧信息、机器人本体观测状态、动作输出等类别。具体字段要求见表4。8运动控制数据内容宜包含数据标注信息，用于任务识别、阶段划分、成功判定、场景语义等信息，标注数据宜采用JSON或XML格式或YAML等通用结构化格式，并遵循统一的标签规则。标注文件应与原始数据文件在命名与存储路径中保持明确关联。具体字段要求见表5。表4数据帧包含的信息数据内容数据名称定义基础数据类型填写要求说明示例帧信息帧索引当前帧在数据集的唯一顺序编号integer必填当前帧全局索引0时间戳该帧数据产生的时刻number必填时间戳（ms），用于跨模态对齐1627823742130关节观测数据角度（旋转关节）/位移（直线关节）机器人各关节当前的位置状态，旋转关节为角度值，直线关节为位移值array至少一项必备与名称列表和关节类型对应，旋转关节取值为角度（rad），直线关节取值为位移（m）[0.12,-0.45,1.05,]角速度（旋转关节）/线速度（直线关节）机器人各关节当前的角速度或线速度array与名称列表和关节类型对应，旋转关节取值为角速度（rad/s），直线关节取值为线速度（m/s）[0.02,-0.01,0.03,]输出力矩（旋转关节）/输出力（直线关机器人各关节当前的输出力矩或力array可选与joint_names和joint_types对应，旋转关节取输出力矩），线关节取值为线性力（N）-0.3,]动作输出数据动作控制器或策略输出的关节目标动作指令array必填控制器输出，与关节观测数据维度一致参见关节观测数据行加速度计三轴线性加速度array可选加速度计读数（m/s²)[0.01,9.81,-0.02]角速度三轴角速度array可选角速度读数（rad/s）[0.001,0.002,0.003]欧拉角机体姿态欧拉角array可选欧拉角（rad）[0.0,0.05,-0.02]姿态四元数机体姿态四元数array可选姿态四元数[1.0,0.0,0.0,0.0]RGB图路径当前帧对应的RGB图像数据的存储路径或编码字符串string/bytes可选图像路径或编码（如base64或文件相对路data/episode_000001/rgb_0000.png9表4数据帧包含的信息（续）数据内容数据名称定义基础数据类型填写要求说明示例深度图路径当前帧对应的深度图像数据的存储路径或编码字符串string/bytes可选深度图路径或编码data/episode_000001/depth_0000.png音频音频文件路径当前帧对应的音频片段的存储路径string/bytes可选音频片段路径data/episode_000001/audio_0000.wav雷达点云文件路径当前帧对应的激光雷达点云数据的存储路径string/bytes可选当前帧对应的雷达点云数据路径，可为文件相对路径或编码形式（如.parquet、.pcd等）data/episode_000001/lidar_0000.pcd触觉触觉压力触觉传感器阵列各传感单元的压力测量值，通常为法向力或压力分布矩阵array可选触觉阵列每个传感点的压力值（N或kPa），用于抓握力调整或步态平衡[[0.0,0.1,0.2[0.1,0.5,0.3],[0.0,0.2,0.0]表5数据标注信息数据内容数据名称定义基础数据类型数据填写要求说明示例数据标注标签对应帧或动作段的语义标签，用于标识动作类型、子任务或行为类别string可选对应帧或动作段的语义标签，可表示动作类型、子任务或行为类别"grasping"阶段动作或任务阶段的编号string/integer可选动作或任务阶段编号，用于标识动作流程中的阶段2标注范围标注所覆盖的帧序号区间string可选标注范围成功当前任务或子任务是否成功完成bool可选当前任务或子任务是否成功完成true终止当前任务是否因达到成功或失败条件而自然结束bool可选当前任务因达到成功或失败条件而自然结束true当前任务是否因外部原因（超时、人工干预等）提前bool可选当前任务尚未完成，但因时间上限、人工干预或系统限制等外部原因被提前中断true表5数据标注信息（续）数据内容数据名称定义基础数据类型数据填写要求说明示例奖励值类型奖励值的类型string可选用于区分即时奖励与累计奖励等ac;im奖励值用于强化学习的奖励数值number可选用于强化学习的奖励值，可为即时reward或累计reward失败原因任务失败的具体原因说明string可选失败原因说明，用于异常分析"slip_detected"6数据集建设6.1数据获取6.1.1获取方式人形机器人运动控制数据获取方法包括但不限于机器人本体实机采集、遥操作采集、动作捕捉设备采集、合成数据生成和混合采集等，相应的采集方法应符合GB/TXXXX.1-XXXX中7.2.1.1及本文件采用多种方式融合形成数据集时，应记录各数据来源、采集比例、采集条件和数据一致性处理方6.1.2获取要求数据采集应符合GB/TXXXX.1-XXXX中7.2.1.2及以下要求：a）人形机器人运动控制数据采集频率应不低于10Hz，如数据用户对采集频率有更高要求，可按照特定要求进行采集；b）每条数据应包含具备唯一性的时间戳字段，用于表示该数据的采集时间，时间戳的分辨率应c）同一任务采集周期内，各传感器数据应在统一时间基准下进行时间戳同步，关节数据同步偏差不应超过单帧采样周期的10%，其他模态数据同步偏差不超过单帧采样周期的50%；d）使用人形机器人本体进行采集的，其传感器量程和精度应满足任务需求，在采集前需进行标定，并提供标定文件，文件内容包括但不限于机器人本体坐标系、世界坐标系、传感器坐标系、关节零位、正方向约定、单位约定、传感器外参、传感器内参、时间同步方式、控制接口类型和数据单位。采用遥操作采集的，还应记录遥操作设备坐标系、主从映射关系、比例系数、滤波/限幅规则和延迟补偿方法等；e）采用人体运动数据经关节重定向生成机器人运动控制数据时，应明确人体运动模型与人形机器人运动学模型之间的关节对应关系、自由度映射规则和约束条件，包括但不限于关