人形机器人 从荧幕走向现实

随着特斯拉人形机器人产业化推进、ChatGPT等AI技术加速，人工交互及人工智能成为一大趋势，人形机器人作为“具身智能”最理想载体，站在多重产业共振的交汇点，有望引领未来产业变革。 人形机器人市场潜力加速释放
我们曾多次在科幻电影中看到人形机器人的形象。例如《终结者》中施瓦辛格饰演的赛博格杀手“终结者”、《机械姬》中的艾娃等。它们不仅有着丰富的面部表情、接近人类的皮肤，还能和人一样走路，甚至思考。

这不禁让人联想，如果这些机器人得到持续进化，是不是真能在未来的某一天超过人类。然而，这只是一种假设。当从荧幕走进现实，人形机器人更多的是作为一种人们对于未来生活憧憬和向往的具象载体，承载着人类的期待，以主人公的视角去自主感知物理世界，用拟人化的思维路径去学习，从而成为人类工作和生活的绝佳“伴侣”。

在不久前结束的世界机器人大会上，多个展区都有人形机器人的身影。例如，小米的“铁大”、宇树科技的“H1”、追觅通用人形机器人、星动纪元的“小星”、达闼的“七仙女”，以及优必选科技的熊猫机器人“优悠”及“Walker X”等。

行业内普遍认为，与功能单一的工业机器人相比，人形机器人能力更为广泛，环境适应性更强，并具有直接交互对话能力，有可能消除工厂、商用和家用等不同场景的应用壁垒。因此，人形机器人将更加通用。目前来看，行业企业会选择先在工业制造、商用服务、医疗康养、家庭陪伴等场景中将人形机器人快速落地。

同时，国家及地方也纷纷出台相关政策支持人形机器人发展。今年1月，工业和信息化部等十七个部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，全面推进机器人应用场景落地；3月，工信部相关负责人表示，将研究制定未来产业发展行动计划，加快布局人形机器人、元宇宙、量子科技等前沿领域；5-6月，深圳、上海、北京等地相继发布行动方案或计划，着眼世界前沿技术和未来战略需求，加紧布局人形机器人。

Markets and Markets 预计，人形机器人的市场容量在2027年将达到173亿美元，年复合增长率为63.5%。未来，在政策、资本以及技术多维度赋能下，人形机器人的功能将更加完善，应用场景也将更加广泛，人形机器人的市场潜力有望被加速释放。

行业内对“具身智能”的人形机器人有很高的期待和展望，认为这或许是机器人的最佳物理形态，因而备受关注。
事实上，行业内针对人形机器人的研究已有几十年，之前大多是在实验室，以研究课题的形式进行。

目前，之所以受到业内的广泛关注，在赛迪顾问智能装备产业研究中心副总经理杨岭看来，首先，是由于机器学习、语音识别、图像识别等人工智能技术以及芯片、高精度电机等核心零部件的日益成熟，使得人形机器人有了从实验室走向产业化的现实基础；其次，通用人工智能成为人工智能领域新热点，其应用想象空间巨大，而人形机器人作为承载该技术的最佳硬件，自然也备受关注；最后，跨界企业的介入让人形机器人产业化步伐加快，各界对其商业化应用的时间点也大幅提前。

对此，追觅科技创新机器人业务工程师刘宇龙表示，其主要原因是大模型、GPT等技术的快速发展，让AI具备了一定程度的思考和逻辑思维能力，为通用人工智能快速商业应用提供了技术保障。从设计到制造整体产业配套体系的逐渐完善，推动着产业成熟度提升。而老龄化社会的到来，劳动力红利消失，让人形机器人成为能在特定场景下替代人类劳动力的有效形态。

在场景应用中打磨技术能力

在理想的实验室环境中，人形机器人也许能够轻松自如，游刃有余，但是在现实场景中，任何“风吹草动”都可能让人形机器人“不知所措”。因此，为了快速提升人形机器人技术能力和环境适应性，需要将其放在具体的应用场景中持续打磨和提升。

特斯拉创始人马斯克说：“计划在明年将人形机器人Optimus用于特斯拉工厂的一些生产活动，以提高生产效率、降低成本、减少事故、提升质量。”

小米集团高级副总裁曾学忠表示，目前，小米正推进仿人机器人在自有制造系统的分阶段落地，短期内小米仿人机器人将扎根某一个场景，在小米智能制造的真实环境中以完成一两个工种的工作。中期，小米仿人机器人将融入小米智能制造的多个场景，进行规模化验证，搭建泛化平台。

同样，优必选科技相关负责人表示，优必选科技聚焦于人形机器人的三大应用场景，包括工业制造、商用服务和家庭陪伴。其中，工业制造将成为人形机器人首个大规模应用的领域，人形机器人将重新定义AI时代的工人，把人从重复性的劳动中解脱出来。

目前，优必选人形机器人Walker X已经在智慧工厂场景中进行训练及测试，主要用于SPS智能分拣以及老化测试。Walker X可通过与无人搬运机器人AGV的联动，“嵌入”到高重复、低负载的生产流程中，从而提升工厂的效率及灵活性。“在应用场景方面，优必选将积极联合工业制造、商业服务、智慧教育等各领域领军企业，测试人形机器人在各个场景中的实用能力，实现人形机器人商业化落地。”优必选科技相关负责人进一步说道。

与其他企业将首要落地场景放在工业领域不同的是，追觅科技基于自身在消费级和商用机器人方面的成熟经验，致力于打造一款通用人形机器人来服务家庭需求。

在 2023 世界机器人大会现场，追觅科技通用人形机器人现场制作咖啡并成功“拉花”，吸引了许多观众驻足观看，并引发一阵阵惊叹。

刘宇龙表示：“基于深度学习训练的视觉模型，追觅通用人形机器人能够理解并学习咖啡师做咖啡拉花的整套过程以及技巧，并且在不同环境下都能准确识别不同材质尺寸的杯具及工具从而完成拉花动作。这是通用人形机器人走出实验室，探索实际应用的重要一步。”

“从行业来说，当下人形机器人的发展对推进先进机器人本体制造、系统集成以及智能算法等技术应用有着直接的拉动作用，从长远来说，其应用落地可协助人类完成更加复杂和灵活的体力工作，以及重复的脑力工作。从投入产出看，当下，虽然很难直接从数据层面判断或论证是否值得开展相关投资或者应该投入多少资源，但不管是人形机器人还是其他新技术的研制应用，其所创造的价值和想象空间都是巨大的。”杨岭如此说道。

产业链协同可控让“未来已来”

人形机器人的生产制造是一个庞大的系统工程，会涉及减速器、伺服电机、控制器、传感器、人工智能算法、外骨骼技术、视觉系统等软硬件产品以及核心零部件制造商、传感器制造商、智能算法提供商、外骨骼技术研发机构和视觉系统企业等多领域企业。由此来看，产业链的协同发展与可控对于人形机器人的商业化落地至关重要。

对于双足人形机器人而言，要完成基本行走与抓取等常规动作，通常需要30~40台直流伺服电机。同时伺服电机还需要满足体积小，高爆发、高功率以及高密度等特点，国产伺服电机很难达到这种刚性要求。

对此，宇树科技创始合伙人陈立表示，为适配大负载、高密度、大功率的需求，宇树科技专门为H1人形机器人设计了扭矩密度更高的M107关节电机，应用在H1人形机器人的两个膝关节上，峰值扭矩达到360N·m，而髋关节电机扭矩则为220N·m，踝关节为45N·m，手臂关节则为75N·m。目前H1关节单元中核心零部件包括伺服电机、减速器、控制器均为宇树科技自研自产。

据悉，特斯拉人形机器人Optimus也搭载了特斯拉自研芯片，配备了与特斯拉车辆相同的自动驾驶软件，并且重新设计了软件系统以适应机器人操作环境。同时，小米集团透露，公司机器人从“上游核心零部件-中游本体制造-下游系统集成”已建立了较为完整的国产供应链。不仅如此，机器人产业链厂商纷纷以规模化应用带动机器人整机和零部件的系统升级，国内多家上市公司及产业链初创企业也在部分核心环节上实现了自主可控。

优必选科技相关负责人表示，在技术方面，优必选作为牵头单位积极联合优秀上下游企业、高校和研究机构组建研发中心，攻关人形机器人领域结构设计、关节组件生产、多模态感知交互和机器人智能化等关键技术，为产业发展提供源头技术供给，从而提高整体产业链的效率，降低研发迭代的时间和经济成本，共同提高产品竞争力和商业化落地能力。

“如今，追觅科技的扫地机器人等各类机器人产品，已经实现了大规模量产，并且在千家万户中得到了广泛应用。基于这种成熟的生产制造和市场应用经验，在人形机器人领域，无论是核心技术研发、产品定义、功能设计、生产制造，还是产品测试和质量把控，乃至商业化能力，追觅科技形成了特有的机器人产业体系化竞争力。”刘宇龙说道。
此外，行业内也存在自建和共建产业链的说法。究竟哪一部分自建，哪一部分共建，刘宇龙表示，其实在行业的不同发展阶段，不同企业肯定会有不同的取舍。例如，在某一阶段一些核心零部件无法通过共建形式获得或者没有现成的解决方案，就应该优先选择通过自建方式形成从研发到制造的一整套供应链体系。这样才能确保所研发制造出的核心零部件或大的组件，最合适自家的人形机器人，并且它的成本、质量及工艺也最有保障。

多因素支撑低成本“造人”

自人形机器人问世以来，动辄几十万美元，甚至上百万美元的价格，严重制约着人形机器人的商业化落地。以波土顿动力的Atlas机器人为例，尽管其已经能自主规划路径，实现后空翻、跑酷等高难度动作，但代价是需配置大量功率很大的液压驱动器，因此制造成本居高不下，预估达到200万美元。此外，尽管小米将CyberOne的价格定在60万~70万元，但仍可能会超出市场及客户的可接受范围。

不过，行业内一直在积极构建完善而且成熟的产业配套体系，努力实现低成本“造人”。马斯克表示，特斯拉的工程师正在努力降低机器人功耗和零部件用量，希望引领人形机器人进入廉价时代。目前，特斯拉已经将Optimus的目标价格定为不足2万美元。

其实，市场愈发成熟，产品成本就会越低，二者之间是相辅相成的。无论是人形机器人，还是其它科技产品，都会经历这样的发展历程，就是当产业链整合能力越来越强，产业配套体系愈发完善的情况下，更多高质量、低成本的物料以及更成熟的制造能力，都会快速涌入这个赛道，从而能够打造出更多低成本的解决方案，进而加速产品的商业化落地。

当前，行业在人形机器人的设计和制造过程中，仍然采用大量的非标准件，并没有形成像汽车和手机行业那样完备的产品标准体系。这也是造成人形机器人价格居高不下的重要原因之一。

在人形机器人商业化落地的过程中，技术标准化建设的重要性不言而喻。标准化可以为机器人企业提供统一的技术基础和规范，有助于提高产品质量、降低生产成本，并提升中国机器人在国际市场的竞争力。

从国家层面看，今年8月，工信部等四部门印发《新产业标准化领航工程实施方案（2023─2035年）》（以下简称《方案》）。 在人形机器人领域，《方案》提出，开展人形机器人专用结构零部件、驱动部件、机电系统零部件、控制器、高性能计算芯片及模组、能源供给组件等基础标准预研。研制人形机器人感知系统、定位导航、人机交互、自主决策、集群控制等智能感知决策和控制标准。开展人形机器人运动、操作、交互、智能能力分级分类与性能评估等系统评测标准预研。开展机电系统、人机交互、数据隐私等安全标准预研。面向工业、家庭服务、公共服务、特种作业等场景，开展人形机器人应用标准预研。

在这一过程当中，人形机器人企业应该思考如何制定企业内部的产品标准。例如，在通用人形机器人方向，机器人的身高、体重、全身自由度、关节性能以及视觉感知等方面都要与之相适应，从而保证研发制造出的人形机器人具有较强的运动和交互能力。

行业热潮奔涌  落地仍须努力

在资本追逐下，各路玩家纷纷入局人形机器人赛道，使得这一领域热潮奔涌。部分业内人士认为，这主要是受“马斯克效应”的影响。作为科技届炙手可热的风向标人物，当他发布“擎天柱”之后，自然而然会吸引行业目光聚集于此，从而让这样一个存在几十年，并一直不温不火的领域瞬间成为“镁光灯下的宠儿”。

然而，人形机器人的商业化落地，似乎与这种热闹的局面相差甚远。从目前情况来看，人形机器人所展示的能力还亟待提升。有些人形机器人只是以最基础的走动为主，有些则是性能不稳定，需要不断测试优化。同时，受成本、技术、产业链等因素的限制，人形机器人仍普遍处于研发和待量产阶段，商业模式还远未形成。

刘宇龙表示，追觅科技通用人形机器人在世界机器人大会现场所展现出的一系列精细操作，尽管源于通用人形机器人出色的视觉能力和环境感知能力，但真正将这些技术能力变成一个完整产品，并且可以稳定可靠地服务现实需求，之后还有很长的路要走。

“人形机器人从产品问世到实际应用，至少要经历三个阶段，分别是功能迭代阶段、产品迭代阶段和集成拓展阶段。目前，人形机器人基本处于功能迭代阶段的前期，影响人形机器人落地的关键因素在于技术成熟度及相关配套产业链的支撑能力，以及产业资本的前期助推。”杨岭如此说道。

优必选科技相关负责人表示，人形机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”，研制难度可想而知，在向顶峰攀登的过程中需要在技术、应用场景和产业链等方面克服一系列的难题，而这些问题也是行业中每个企业都要面对的。

“在技术上，人形机器人需要将出色的结构设计与高性能伺服驱动器和传感器等硬件，以及运动控制、位控、力控、全身柔顺控制、导航算法等软硬件技术相结合，使机器人具有优秀的运动和感知能力，再利用大数据模型和多模态交互技术赋予机器人智能，才能研制出运动敏捷、善解人意、安全可靠的人形机器人产品；在应用场景方面，人形机器人存在研发和制造成本较高、市场接受度仍需培养、法律法规还需健全等问题；在产业链方面，目前人形机器人产业链很多环节正在逐步改进，技术上也有进步空间，研发方向和商业化也需要进一步探索。”优必选科技相关负责人进一步介绍。

(本文不涉密)
责任编辑：路沙

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