人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告（2024年）

集智專題報(bào)告人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告(2024年)中國(guó)信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室2024年12月版權(quán)聲明本報(bào)告版權(quán)屬于中國(guó)信息通信研究院，并受法律保護(hù)。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本報(bào)告文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明“來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院”。違反上述聲明者，本院將追究其相關(guān)法律責(zé)任。人形機(jī)器人作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重要賽道，是科技自立自強(qiáng)的標(biāo)志型成果，是人工智能、機(jī)械工程、電子工程等領(lǐng)域融合創(chuàng)新的典范，也是實(shí)現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力的最佳手段之一。人形機(jī)器人憑借其類人的感知交互能力、肢體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，能夠快速融入為人類設(shè)計(jì)的各種環(huán)境，未來(lái)有望在簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)和危險(xiǎn)場(chǎng)景中替代人類，在復(fù)雜技能場(chǎng)景中輔助人類，在商業(yè)和家庭場(chǎng)景中服務(wù)人類?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)人形機(jī)器人的廣泛應(yīng)用將深刻改變社會(huì)形態(tài)和人們的生產(chǎn)生活方式，已成為全球科技領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn)。業(yè)界普遍認(rèn)為，人形機(jī)器人未來(lái)有望成為繼個(gè)人電腦、智能手機(jī)、新能源汽車后的新終端，形成新的萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)。本報(bào)告從人形機(jī)器人內(nèi)涵出發(fā)，深入分析人形機(jī)器人核心技術(shù)及重點(diǎn)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和演進(jìn)路徑、產(chǎn)業(yè)布局的重點(diǎn)方向、應(yīng)用需求和市場(chǎng)預(yù)期等。同時(shí)，聚焦生產(chǎn)制造、社會(huì)服務(wù)、特種作業(yè)等方向，梳理典型應(yīng)用場(chǎng)景，明確不同場(chǎng)景對(duì)人形機(jī)器人的共性需求和差異化需求。最后，研究提出了對(duì)未來(lái)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑考慮，助力推動(dòng)我國(guó)人形機(jī)器人高質(zhì)量發(fā)展。 1 1 2 4 6 6 7 9(四)“小腦”加載人工智能技術(shù)，運(yùn)動(dòng)方式更加擬人 (五)“肢體”多技術(shù)融合發(fā)展，技術(shù)路線逐步收斂 2圖2人形機(jī)器人的分類(按形態(tài)劃分) 3圖3人形機(jī)器人的分類(按功能劃分) 4 6 7圖6人形機(jī)器人三大執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖10人形機(jī)器人商業(yè)化落地的三個(gè)階段 1(一)人形機(jī)器人的內(nèi)涵人形機(jī)器人指模仿人類外觀和行為，具備較高智能化水平的機(jī)器人，與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人相比，最大的特點(diǎn)是其與人類相似的“肢體”結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式和感知方式，并在人工智能大模型的賦能下，從體能、技能、智能三方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)人的模仿。人形機(jī)器人具有擬人智能、類人形態(tài)和廣泛適用三個(gè)特點(diǎn)：一是擬人智能。一方面人形機(jī)器人可以通過(guò)人工智能大模型技術(shù)的賦能，實(shí)現(xiàn)擬人化的感知、決策、控制能力；另一方面，人形機(jī)器人還可以選擇通過(guò)云“大腦”和智能聯(lián)網(wǎng)的方式，突破“一個(gè)軀體、一個(gè)大腦”的限制，實(shí)現(xiàn)算力和智能的飛躍。二是類人形態(tài)。人的形態(tài)是生物進(jìn)化自然選擇的結(jié)果，目前社會(huì)中的所有城市基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)生活用的工具產(chǎn)品均為人類形態(tài)設(shè)計(jì)。人形機(jī)器人通過(guò)對(duì)人類形態(tài)的高度模擬，能快速融入到為人類設(shè)計(jì)的各類環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，具有更強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。三是廣泛適用。人形機(jī)器人具備比人類更強(qiáng)的耐受性和適應(yīng)性，能夠在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中長(zhǎng)期以低成本運(yùn)行，有效解決未來(lái)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，將在工業(yè)生產(chǎn)、民生服務(wù)、特種作業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，甚至在部分領(lǐng)域發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。2·通過(guò)人工智能大模型技術(shù)賦能，提升感知、決策、控制能力·通過(guò)云大腦和智能聯(lián)網(wǎng)的方式，突破“一個(gè)軀體、一個(gè)大腦”的限制，實(shí)現(xiàn)算力和智能的飛躍廣泛適用·更強(qiáng)的耐受性和適應(yīng)性·非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中長(zhǎng)期以低成本運(yùn)行·有效解決未來(lái)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題類人形態(tài)-·通用性、適應(yīng)性更強(qiáng)·快速融入到為人類設(shè)計(jì)的圖1人形機(jī)器人的特點(diǎn)對(duì)“人形”追求的本質(zhì)是機(jī)器人通用性的問(wèn)題，核心點(diǎn)是當(dāng)前是否有必要通過(guò)外形的擬人設(shè)計(jì)賦予機(jī)器人等同人類的“通用能力”,是“一機(jī)多用”還是“專機(jī)專用”。從現(xiàn)階段的發(fā)展情況看，人形機(jī)器人主要在工業(yè)場(chǎng)景試水，相比后期服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景中的復(fù)雜工作，工業(yè)場(chǎng)景任務(wù)相對(duì)重復(fù)和單一，人形需求并不強(qiáng)烈。隨著“大腦”的逐步完善，通用人形機(jī)器人將會(huì)是終極形態(tài)，但在此之前不同進(jìn)化階段及分支是必要條件，主體人形+定制化組件的類人形可能是商業(yè)化初步完成前的最優(yōu)解。所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，“人形”是機(jī)器人的理想形態(tài)；從現(xiàn)狀看，完全的“人形”不是現(xiàn)階段的唯一選擇。(二)人形機(jī)器人的分類目前由于人形的開(kāi)發(fā)難度大，企業(yè)為快速完成功能開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用落地，在人形機(jī)器人的研發(fā)過(guò)程中，采用了諸如反關(guān)節(jié)、輪式、輪腿結(jié)合式、兩指/三指靈巧手等方式代替完全擬人的結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)部分3擬人化功能。按形態(tài)劃分，目前主流的人形機(jī)器人可以分成三個(gè)大類：輪式人形機(jī)器人，主要采用輪式驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)觸覺(jué)傳感器和靈巧手的操作功能。半身足式人形機(jī)器人，強(qiáng)調(diào)機(jī)器人的腿部運(yùn)動(dòng)能力，手部基本只用作平衡。全能型人形機(jī)器人，具備雙足、雙臂、雙手及各類感知和人工智能功能，適應(yīng)開(kāi)放環(huán)境中的多任務(wù)。來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院圖2人形機(jī)器人的分類(按形態(tài)劃分)按具體應(yīng)用場(chǎng)景和主要功能劃分，可以分成以下幾個(gè)類型：特種作業(yè)型人形機(jī)器人，用于執(zhí)行巡邏巡檢、災(zāi)害救援、危險(xiǎn)作業(yè)等任務(wù)。工業(yè)型人形機(jī)器人，用于工業(yè)生產(chǎn)及物流領(lǐng)域，如貨物搬運(yùn)、生產(chǎn)制造等。醫(yī)療型人形機(jī)器人，協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)、診斷、康復(fù)等任務(wù)。教育型人形機(jī)器人，作為教學(xué)輔助工具，提供互動(dòng)式學(xué)習(xí)內(nèi)容。娛樂(lè)型人形機(jī)器人，與人類互動(dòng)，提供陪伴和娛樂(lè)功能。公共服務(wù)型人形機(jī)器人，在酒店、餐廳、商場(chǎng)等場(chǎng)所提供公共服務(wù)。家庭服務(wù)型人形機(jī)器人，用于家庭養(yǎng)老、育兒、家務(wù)等任務(wù)。通用型人形機(jī)器人，可用于工業(yè)、服務(wù)、教育、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。4通用型人形機(jī)器人通用型人形機(jī)器人家庭服務(wù)型人形機(jī)器人公共服務(wù)型人形機(jī)器人娛樂(lè)型人形機(jī)器人教育型人形機(jī)器人醫(yī)療型人形機(jī)器人工業(yè)型人形機(jī)器人特種作業(yè)型人形機(jī)器人按功能劃分來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院目前，人形機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了萌芽探索階段、集成發(fā)展階段、高動(dòng)態(tài)發(fā)展階段、智能化發(fā)展階段四個(gè)階段。這一時(shí)期以實(shí)現(xiàn)基本的雙足行走功能為主要目標(biāo)。以日本早稻田等。這一階段的主要特點(diǎn)是基本實(shí)現(xiàn)雙足行走功能和控制能力，初步具備了擬人化的結(jié)構(gòu)，但整體上運(yùn)動(dòng)能力較弱。2.集成發(fā)展階段(本世紀(jì)初至2010年)這一時(shí)期以感知和智能控制整合為主要特點(diǎn)，本田公司的ASIMO系列人形機(jī)器人代表了這一階段的重大進(jìn)展，通過(guò)感知和智能控制技術(shù)的整合，機(jī)器人具備了初步的感知系統(tǒng)，能夠感知周圍環(huán)境的基本信息，并根據(jù)感知輸入做出簡(jiǎn)單判斷并調(diào)整動(dòng)作。ASIMO2000是其中的代表作，它不僅外觀類人，還能預(yù)測(cè)未來(lái)動(dòng)作5并主動(dòng)調(diào)整重心，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)的流暢行走。3.高動(dòng)態(tài)發(fā)展階段(2010年至2022年)控制理論和技術(shù)的進(jìn)步提升了機(jī)器人的認(rèn)知能力，使其能夠獨(dú)立、穩(wěn)定地執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作，且此階段人形機(jī)器人已經(jīng)具備了較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力。如本田的升級(jí)版ASIMO機(jī)器人采用電驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線，并通過(guò)整合視覺(jué)和觸覺(jué)物體識(shí)別技術(shù)，能夠精確完成抓取物體和倒液體等精細(xì)任務(wù)。波士頓動(dòng)力的ATLAS機(jī)器人采用液壓驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線，能夠在具有挑戰(zhàn)性的場(chǎng)景中保持平衡并實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。4.智能化發(fā)展階段(2022年)在人工智能技術(shù)的賦能下，機(jī)器人具有了更加智能化的感知、交互和決策能力。同時(shí)，電驅(qū)動(dòng)成為“肢體”主流技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了更加精準(zhǔn)的行走和操作，并提高了研發(fā)迭代速度。如特斯拉公司的Optimus機(jī)器人，基于人工智能技術(shù)和自研的FSD(FullSelf-Driving,全自動(dòng)駕駛)芯片，通過(guò)端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)任務(wù)級(jí)和動(dòng)作級(jí)的決策，以及復(fù)雜環(huán)境中物體、人臉和手勢(shì)等的識(shí)別。同時(shí)，通過(guò)其全身壓力計(jì)算和實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，使機(jī)器人的四肢運(yùn)動(dòng)更加靈敏，能夠?qū)崿F(xiàn)流暢和自然的動(dòng)作。歷經(jīng)多年發(fā)展及技術(shù)迭代，在巨大的潛在市場(chǎng)需求牽引以及人工智能技術(shù)深度賦能的帶動(dòng)下，人形機(jī)器人已進(jìn)入技術(shù)集中突破和應(yīng)用初步試水的關(guān)鍵發(fā)展階段。6大規(guī)模應(yīng)用階段智能化發(fā)展階段萌芽探索階段高動(dòng)態(tài)發(fā)展階段集成發(fā)展階段來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院二、人形機(jī)器人的技術(shù)演進(jìn)(一)人形機(jī)器人技術(shù)高度集成，多角度實(shí)現(xiàn)對(duì)人模仿個(gè)部分組成。其中，“大腦”負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、行為控制、人機(jī)交互等任務(wù)級(jí)能力，目前主要是基于人工智能大模型技術(shù)，同時(shí)也可通過(guò)云邊協(xié)同，提高機(jī)器人的智能水平?！靶∧X”負(fù)責(zé)控制人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，目前主要基于人工智能、自動(dòng)控制、機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS,RobotOperatingSystem)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)控制。“肢體”負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)、高爆發(fā)、高精度運(yùn)動(dòng)，集成了人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新材料、傳感器等諸多技術(shù)，包括仿人機(jī)械臂、靈巧手、腿足等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)集成傳感器和長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力單元，實(shí)現(xiàn)能源-結(jié)構(gòu)-感知一體化。7·控制人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)小·基于人工智能、自動(dòng)控制、機(jī)器人腦操作系統(tǒng)(ROS)等技術(shù)·實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)控制·實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)、高爆發(fā)、高精度運(yùn)動(dòng)現(xiàn)能源-結(jié)構(gòu)-感知一體化交互“小腦”控制感知執(zhí)行來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院(二)人形機(jī)器人整機(jī)加速發(fā)展，創(chuàng)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)全球方面，目前美國(guó)特斯拉、FigureAI、波士頓動(dòng)力已成為國(guó)外人形機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品第一梯隊(duì)，其他1X、Digit等歐美產(chǎn)品為第二梯隊(duì)。整體上看，其產(chǎn)品智能化水平和綜合性能較高，特斯拉和亞馬遜的產(chǎn)品已步入場(chǎng)景測(cè)試階段。特斯拉Optimus系列機(jī)器人。特斯拉公司于2022年10月正式發(fā)布Optimus第一代(Gen1),使用了與特斯拉電動(dòng)車相同的FSD系統(tǒng)，具備強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理能力。OptimusGen1身高約173厘米，重量約73公斤，采用全電驅(qū)動(dòng)，具有行走、揮手和跳舞等功能。在結(jié)構(gòu)方面，OptimusGen1身體具有28個(gè)自由度，包括14個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和14個(gè)線性自由度。在此基礎(chǔ)上，其靈巧手具有6個(gè)主動(dòng)自由度和5個(gè)被動(dòng)自由度。2023年12月，特斯拉發(fā)布了Optimus第二8代(Gen2),重量減輕到63公斤，頸部增加了2個(gè)自由度，步行速度提升了30%,平衡感和身體控制能力得到改善，能夠完成非平坦地形下的行走，包括爬樓梯等復(fù)雜動(dòng)作。精細(xì)操作方面，OptimusGen2的所有手指都配備了觸覺(jué)傳感器，能夠輕松準(zhǔn)確地抓取和放下雞蛋，展示出精巧的雙手操控能力。波士頓動(dòng)力Atlas系列機(jī)器人。波士頓動(dòng)力公司于2013年發(fā)布的第一代Atlas人形機(jī)器人由外置電驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)提供動(dòng)力，高183厘米，全身28個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)碎石路面下的穩(wěn)定行走。2016年發(fā)布的配備了機(jī)載液壓動(dòng)力系統(tǒng)的Atlas機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)雪地、山地行走，可在倒地后迅速起身，并具備雙臂協(xié)同搬運(yùn)重物的能力。后續(xù)，該系列機(jī)器人完成了立定跳躍、跳高、跳轉(zhuǎn)身、后空空中轉(zhuǎn)體等一系列能力。2024年4月，波士頓動(dòng)力宣布液壓版Atlas退役，并推出了純電驅(qū)的新款A(yù)tlas機(jī)器人，能夠完成穩(wěn)定的行走、FigureAI公司系列人形機(jī)器人。2023年3月14日，F(xiàn)igureAI發(fā)布的人形機(jī)器人Figure01,利用OpenAI的大型語(yǔ)言模型，可以與人類進(jìn)行正常的完整對(duì)話，并具備分類識(shí)別物品的能力，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)具有商業(yè)可行性的自主型人形機(jī)器人。2024年8月6日FigureAI發(fā)布的新一代產(chǎn)品Figure02,與上一代相比，F(xiàn)igureAI擁有16個(gè)自由度的第四代機(jī)械手，負(fù)載能力與人類水平相當(dāng)，可以抓取25公斤的物體，比上一代增加5公斤。同時(shí)，F(xiàn)igure02的機(jī)載計(jì)9算和AI推理能力提高了3倍，能夠完全自主地在現(xiàn)實(shí)世界中執(zhí)行任快速推進(jìn)整機(jī)產(chǎn)品迭代，產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。目前，已發(fā)布數(shù)十款人形機(jī)器人產(chǎn)品，具備較為穩(wěn)定的行走、跑跳、站起等基本功能，在技術(shù)方面已有一定積累，與國(guó)外無(wú)明顯代際差異。優(yōu)必選的WalkerS1在環(huán)境感知與物品抓取方面取得了一定進(jìn)展，已進(jìn)入比亞迪工廠實(shí)訓(xùn)，與L4級(jí)無(wú)人物流車、無(wú)人叉車、工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人和智能制造管理系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)。(三)“大腦”技術(shù)路線并行探索，具備初階人類腦力1.大模型是現(xiàn)階段“大腦”的最佳解決方案基于大模型的語(yǔ)言/視覺(jué)運(yùn)行處理方式可為人形機(jī)器人提供任務(wù)級(jí)交互入口。在環(huán)境感知方面，大模型通過(guò)對(duì)多模態(tài)信息的統(tǒng)一處理與靈活轉(zhuǎn)換，推動(dòng)多模態(tài)感知泛化。在任務(wù)規(guī)劃方面，大模型潛在的真實(shí)劃提供基礎(chǔ)。在決策控制方面，人形機(jī)器人基于大模型技術(shù)并優(yōu)化獎(jiǎng)勵(lì)策略，通過(guò)整合環(huán)境、運(yùn)動(dòng)等多樣化信息，實(shí)現(xiàn)決策控制功能。從實(shí)時(shí)交互能力。人形機(jī)器人需要具備與人類實(shí)時(shí)的任務(wù)級(jí)交互能力，快速理解人類通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等方式給出的指令，并有效執(zhí)行。當(dāng)出現(xiàn)指令理解不清或任務(wù)執(zhí)行完畢后，可以與人類進(jìn)行進(jìn)一步的多輪交互。多模態(tài)感知能力。為了在復(fù)雜環(huán)境中做出正確決策，人形機(jī)器人需要能夠通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感官獲取信息。大模型需要整合這些多模態(tài)感知數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面理解。自主可靠決策能力。人形機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，需要能夠理解任務(wù)的復(fù)雜性，并將其分解為一系列可執(zhí)行的子任務(wù)。這要求大模型具備強(qiáng)大的語(yǔ)言理解能力和對(duì)物理世界的深刻理解。例如，機(jī)器人可能需要理解“清理房間”這一任務(wù)，包括識(shí)別哪些物品需要移動(dòng)，哪些需要丟棄。涌現(xiàn)和泛化能力。除了在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上的表現(xiàn)，大模型還應(yīng)具備超出訓(xùn)練范圍的執(zhí)行能力。具體表現(xiàn)為人形機(jī)器人能夠在未見(jiàn)過(guò)的新環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，適應(yīng)新的、未知的情況。面對(duì)新挑戰(zhàn)時(shí)，展現(xiàn)出創(chuàng)新性的解決方案。2.人形機(jī)器人大模型多技術(shù)路線并行探索從技術(shù)路線上看，目前基于大模型的“大腦”技術(shù)路線正處在并行探索階段，并逐漸向端到端的大模型演進(jìn)。現(xiàn)階段主要是4條技術(shù)路線，一是LLM(大語(yǔ)言模型)+VFM(視覺(jué)基礎(chǔ)模型),實(shí)現(xiàn)人機(jī)語(yǔ)言交互、任務(wù)理解、推理和規(guī)劃，目前最為成熟。主要代表是谷歌的SayCan模型，通過(guò)預(yù)訓(xùn)練技能的價(jià)值函數(shù)對(duì)齊(Grounds)大語(yǔ)言模型或者通過(guò)價(jià)值函數(shù)的訓(xùn)練使大語(yǔ)言模型對(duì)用戶指令進(jìn)行推理分解獲得任務(wù)步驟。二是VLM(視覺(jué)-語(yǔ)言模型),彌合語(yǔ)言與視覺(jué)理解間的差距，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的任務(wù)規(guī)劃和決策。主要代表是清華大學(xué)的CoPa模型，利用嵌入在基礎(chǔ)模型(比如視覺(jué)語(yǔ)言模型的代表GPT-4V)中的常識(shí)知識(shí)為開(kāi)放世界機(jī)器人操控生成一系列的自由度末端執(zhí)行器姿勢(shì)，生成的操控任務(wù)分為任務(wù)導(dǎo)向抓取和感知運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。三是VLA(視覺(jué)-語(yǔ)言-動(dòng)作模型),在VLM基礎(chǔ)上增加運(yùn)動(dòng)控制，解決機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡決策問(wèn)題。主要代表是谷歌的RT-H模型，學(xué)習(xí)語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)，并使用視覺(jué)上下文，通過(guò)利用語(yǔ)言-視覺(jué)-動(dòng)作結(jié)合的多任務(wù)數(shù)據(jù)集學(xué)習(xí)更強(qiáng)大和靈活的動(dòng)作策略。四是多模態(tài)大模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界環(huán)境的全面感知，是未來(lái)的主要研究方向。主要代表是麻省理工、IBM等共同研究的MultiPLY模型，將視覺(jué)、觸覺(jué)、語(yǔ)音等3D環(huán)境的各類特征作為輸入，以形成場(chǎng)景外觀的初步印象，并通過(guò)多視圖關(guān)聯(lián)將印象中的輸出融合到3D,最終得到以對(duì)象為中心的場(chǎng)景特征。此外，類腦智能和腦機(jī)接口等創(chuàng)新技術(shù)也為人形機(jī)器人“大腦”的解決方案帶來(lái)無(wú)限可能。類腦智能是人工智能技術(shù)的進(jìn)一步延伸，是通過(guò)對(duì)人腦生物結(jié)構(gòu)和思維方式進(jìn)行直接模擬，使智能體能夠像人腦一樣精確高效處理多場(chǎng)景下的復(fù)雜任務(wù)，是未來(lái)有望代替大模型的新技術(shù)路線。腦機(jī)接口是在人腦與外部設(shè)備間建立連接通路的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人腦與外界設(shè)備的信息交換。未來(lái)有望基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)“大腦”的3.人形機(jī)器人“大腦”向更高級(jí)的智能化和自主化發(fā)展當(dāng)前，人形機(jī)器人“大腦”剛剛具備初階人類腦力，僅能完成人的部分工作，無(wú)法形成人類大腦全能力閉環(huán)。同時(shí)，其情感表現(xiàn)屬于模擬層面，不具備情感理解能力?；诖竽Ｐ偷摹按竽X”技術(shù)發(fā)展主要受限于數(shù)據(jù)和訓(xùn)練平臺(tái)。數(shù)據(jù)方面，由于真實(shí)數(shù)據(jù)采集難度大，仿真數(shù)據(jù)保真度和規(guī)模有限，較難形成“數(shù)據(jù)飛輪”效應(yīng)。平臺(tái)方面，“大腦”的研究涉及數(shù)據(jù)采集、模型開(kāi)發(fā)部署和仿真環(huán)境測(cè)試的整個(gè)流水線鏈路，需要強(qiáng)大的通用計(jì)算平臺(tái)提供大規(guī)模計(jì)算支撐和通用服務(wù)能力。人形機(jī)器人作為人工智能的前沿應(yīng)用領(lǐng)域，其發(fā)展速度令人矚目。然而，要實(shí)現(xiàn)真正的智能化和自主化，現(xiàn)有的大模型仍需在多個(gè)方面重點(diǎn)發(fā)力。一是在感知模態(tài)維度方面形成突破。當(dāng)前的人形機(jī)器人大模型主要依賴于視覺(jué)或語(yǔ)音感知，這種單一的感知模態(tài)在處理復(fù)雜環(huán)境時(shí)顯得力不從心。例如，在嘈雜的環(huán)境中，僅憑視覺(jué)信息，機(jī)器人可能難以準(zhǔn)確識(shí)別和響應(yīng)。為了克服這一局限，未來(lái)的大模型需要整合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感知模態(tài)。多模態(tài)感知能夠提供更豐富的環(huán)境信息，使機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景中做出更準(zhǔn)確的決策。例如，結(jié)合聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)信息，機(jī)器人可以更好地理解人類的指令和情感狀態(tài)。二是在指令生成速度與復(fù)雜性方面形成突破?，F(xiàn)有的大模型在生成指令時(shí)速度較慢，且生成的結(jié)果往往過(guò)于簡(jiǎn)單。這在需要快速反應(yīng)的場(chǎng)景如緊急救援或復(fù)雜操作任務(wù)中，可能導(dǎo)致機(jī)器人無(wú)法及時(shí)作出正確響應(yīng)。目前主流機(jī)器人大模型偏向于任務(wù)理解和拆分，對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的涉及較少，只是用預(yù)設(shè)的端到端的訓(xùn)練方式生成了簡(jiǎn)單且離散分布的機(jī)械臂末端位置和底盤(pán)移動(dòng)指令，未滲透到連續(xù)路徑和軌跡規(guī)劃等更偏機(jī)器人領(lǐng)域的內(nèi)容。三是在泛化能力提升與模型架構(gòu)優(yōu)化方面形成突破。泛化能力是大模型在新環(huán)境和新任務(wù)中表現(xiàn)的關(guān)鍵。當(dāng)前的模型在泛化能力上仍有待提高，尤其是在面對(duì)未知環(huán)境和任務(wù)時(shí)，模型的表現(xiàn)往往不盡人意。為了提高泛化能力，未來(lái)的大模型需要在架構(gòu)、訓(xùn)練方法和數(shù)據(jù)集方面進(jìn)行創(chuàng)新。例如，通過(guò)引入元學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以使模型更好地適應(yīng)新任務(wù)。同時(shí)，構(gòu)建更多樣化的數(shù)據(jù)集，也有助于模型學(xué)習(xí)到更廣泛的知識(shí)。(四)“小腦”加載人工智能技術(shù)，運(yùn)動(dòng)方式更加擬人1.“小腦”運(yùn)動(dòng)控制包括基于模型的控制方法和基于學(xué)習(xí)的控制方式兩個(gè)大類“小腦”的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自然和流暢動(dòng)作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的基于模型的控制方法通過(guò)建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和平衡控制，特點(diǎn)是身體控制穩(wěn)健，步頻較慢，代表算法有零力矩點(diǎn)(ZMP,ZeroMomentPoint)算法、線性倒立擺(LIP,LinearInvertedPendulum)算法、模型預(yù)測(cè)控制(MPC,Optimization)算法等，但整體開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜，成本高，不利于產(chǎn)品快速迭代?；趯W(xué)習(xí)的控制方法則使用端到端的人工智能技術(shù)，代替復(fù)一般通過(guò)人類示教或自主學(xué)習(xí)建立運(yùn)動(dòng)執(zhí)行策略。其中通過(guò)人類示教的方式也稱為模仿學(xué)習(xí)，指通過(guò)人或者其他專家提供反饋示教的方式，使機(jī)器人以產(chǎn)生與示教相似的行動(dòng)策略進(jìn)行學(xué)習(xí)，效果依賴高質(zhì)量示范數(shù)據(jù)。通過(guò)自主學(xué)習(xí)的方式也稱為強(qiáng)化學(xué)習(xí)，指通過(guò)精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)，機(jī)器人不斷在環(huán)境中探索逐漸發(fā)現(xiàn)最大化獎(jiǎng)勵(lì)的方式學(xué)習(xí)到最優(yōu)的執(zhí)行策略，效果依賴于仿真環(huán)境。目前主要的“小腦”技術(shù)路線包括以下幾種。基于模型的控制方法：ZMP判據(jù)及預(yù)觀控制。基于簡(jiǎn)化的倒立擺模型/小車模型進(jìn)行質(zhì)心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制。該算法需要精確的動(dòng)力學(xué)模型和復(fù)雜的在線控制策略，擾動(dòng)適應(yīng)性差。典型代表有日本本田、AIST的相關(guān)產(chǎn)品。混雜零動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。通過(guò)在全身動(dòng)力學(xué)模型上采用非線性控制，根據(jù)狀態(tài)選擇步態(tài)，進(jìn)行軌跡跟蹤控制。該算法需要精確的動(dòng)力學(xué)模型和線性化反饋，實(shí)時(shí)求解慢，對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性差。典型代表有美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的相關(guān)產(chǎn)品。虛擬模型解耦控制。將控制解耦為速度、姿態(tài)、高度等，建立彈簧阻尼等虛擬模型進(jìn)行力矩控制。該算法降低了對(duì)精確動(dòng)力學(xué)模型的依賴，但融合復(fù)雜，對(duì)復(fù)雜環(huán)境的容錯(cuò)能力有限。典型代表為波士頓動(dòng)力的相關(guān)產(chǎn)品。模型預(yù)測(cè)控制+全身控制。基于簡(jiǎn)單/復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行力的預(yù)測(cè)控制，進(jìn)而全身優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)臂足協(xié)同及物體接觸。該算法依賴精確動(dòng)力學(xué)模型和狀態(tài)估計(jì)，線性模型僅適用于下肢單一步態(tài)的控制，而非線性模型求解速度慢。典型代表有美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)和波士頓動(dòng)力公司的相關(guān)產(chǎn)品?；趯W(xué)習(xí)的控制方法：強(qiáng)化學(xué)習(xí)。通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)設(shè)計(jì)和仿真環(huán)境設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了受控步態(tài)、奔跑、轉(zhuǎn)彎、上下臺(tái)階等運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)，提升運(yùn)動(dòng)的魯棒性，并可以通過(guò)采用因果Transformer模型，從觀測(cè)和行動(dòng)的歷史中對(duì)未來(lái)行動(dòng)進(jìn)行自模仿學(xué)習(xí)。采用非線性最優(yōu)化求解的動(dòng)作映射，以人機(jī)關(guān)節(jié)軌跡相似為目標(biāo)，以機(jī)器人可執(zhí)行性、安全性、穩(wěn)定性判據(jù)為約束，規(guī)劃運(yùn)動(dòng)方案。該算法計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)，嚴(yán)重依賴初值，對(duì)碰撞檢測(cè)難以解析計(jì)算。典型代表有日本AIST、北京理工大學(xué)的相關(guān)產(chǎn)品。2.人形機(jī)器人“小腦”向基于學(xué)習(xí)的控制方法演進(jìn)傳統(tǒng)的機(jī)器人控制方法依賴于精確的動(dòng)力學(xué)模型和專家知識(shí)，難以適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的不確定性和復(fù)雜性。近年來(lái)，學(xué)習(xí)型控制的發(fā)展使得機(jī)器人能夠從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)控制策略，但其泛化能力和魯棒性仍難以滿足復(fù)雜場(chǎng)景需求。大模型為機(jī)器人控制引入了豐富的先驗(yàn)知識(shí)和泛化能力，有望進(jìn)一步突破傳統(tǒng)控制方法的局限性。整體上看，目前人形機(jī)器人的“小腦”核心技術(shù)正在從基于模型的控制方法向基于學(xué)習(xí)的控制方法演進(jìn)。在強(qiáng)化學(xué)習(xí)領(lǐng)域，大模型為引入先驗(yàn)知識(shí)和提高樣本效率提供了新的思路。以LanguagePlan為例，該模型利用GPT-3根據(jù)任務(wù)描述生成抽象的行動(dòng)計(jì)劃，如“先走到門(mén)口，然后打開(kāi)門(mén)，再能夠顯著提高樣本效率和泛化性能，加速?gòu)?fù)雜任務(wù)的學(xué)習(xí)。類似地，LOFT、T-EBM等模型也展示了利用語(yǔ)言模型引導(dǎo)策略學(xué)習(xí)的能力。在模仿學(xué)習(xí)方面，視覺(jué)-語(yǔ)言模型為機(jī)器人學(xué)習(xí)復(fù)雜技能提供了新的范式。以CLIP-ASAP為例，該模型首先利用CLIP將視頻幀編碼為語(yǔ)義特征，然后通過(guò)因果語(yǔ)言建模學(xué)習(xí)動(dòng)作與視覺(jué)變化之間的關(guān)系。在控制階段，CLIP-ASAP根據(jù)語(yǔ)言指令和當(dāng)前視覺(jué)觀察，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的關(guān)鍵幀，并將其傳遞給低層控制器執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)表明，CLIP-ASAP能夠?qū)W習(xí)復(fù)雜的長(zhǎng)期技能，如烹飪、家政等，且具有很強(qiáng)的泛化能力，能夠根據(jù)不同的指令組合技能。類似地，R3M、Pix2R等模型也展示了利用視覺(jué)-語(yǔ)言對(duì)齊進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)的能力。盡管大模型在機(jī)器人控制中展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，但如何進(jìn)一步提高其實(shí)時(shí)性、魯棒性和可解釋性仍然是亟待解決的問(wèn)題。此外，如何將控制與感知、決策和規(guī)劃更緊密地結(jié)合，構(gòu)建端到端的自主系統(tǒng)，也是未來(lái)的重要研究方向。(五)“肢體”多技術(shù)融合發(fā)展，技術(shù)路線逐步收斂“肢體”是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)所有擬人功能的載體和基礎(chǔ)，主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、芯片、傳感器、電源、新材料方面的諸多先進(jìn)技術(shù)。1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)目前，“肢體”執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線已由傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)方式全面轉(zhuǎn)為電驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)依賴于液體壓縮泵產(chǎn)生高壓液體，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)。主要優(yōu)點(diǎn)是力量輸出大、易于擴(kuò)展，但也存在控制技術(shù)復(fù)雜、能量效率相對(duì)較低、系統(tǒng)零件多、成本高、故障率高、維護(hù)維修繁瑣、響應(yīng)速度不夠快等諸多問(wèn)題。液壓驅(qū)動(dòng)的代表產(chǎn)品主要是波士頓動(dòng)力在2024年前的一系列人形機(jī)器人產(chǎn)品。電驅(qū)動(dòng)技術(shù)以各類電機(jī)作為動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是成熟可靠、壽命長(zhǎng)、魯棒性好、成本相對(duì)較低、易于控制、響應(yīng)速度快、能量轉(zhuǎn)化效率高等，主要缺點(diǎn)是本身扭矩密度較低，通常需要搭配減速器使用。目前以特斯拉Optimus為代表的新一代人形機(jī)器人均采用電驅(qū)動(dòng)技術(shù)。2024年4月波士頓動(dòng)力正式放棄傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)路線并發(fā)布了該公司首款電驅(qū)動(dòng)人形機(jī)器人，標(biāo)志著驅(qū)動(dòng)技術(shù)全面向電驅(qū)動(dòng)路線收斂。人形機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)三類。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多用于人形機(jī)器人關(guān)節(jié)處，如手腕、膝關(guān)節(jié)，主要由電機(jī)和減速器組成，核心零部件是無(wú)框力矩電機(jī)、行星減速器和諧方案，由高轉(zhuǎn)速低扭矩電機(jī)+諧波減速器組成，優(yōu)點(diǎn)是輸出扭矩大、精度高，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制。目前，諧波減速器減速比為50-300,并且體積緊湊，在扭矩密度提升層面更具優(yōu)勢(shì)，“下肢”應(yīng)用較多。缺點(diǎn)是減速器體積和質(zhì)量要求高，力控需要力矩傳感器，成本高。二是準(zhǔn)直驅(qū)(PA,優(yōu)點(diǎn)是行星減速器剛性傳動(dòng)可反算力矩，不需要額外傳感器，行星減速器成本約為諧波減速器的1/5,整體成本較低，在其負(fù)載范圍內(nèi)時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)的選擇。缺點(diǎn)是扭矩電機(jī)成本高，體積大，且扭矩密度的進(jìn)一步提升只能通過(guò)增大尺寸，同時(shí)該方案對(duì)散熱有較高要求。線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)多安裝于機(jī)器人上臂、大腿及肘部，可理解為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的線性轉(zhuǎn)換，通常實(shí)現(xiàn)伸展、推拉等直線運(yùn)動(dòng)，主要通過(guò)梯形絲杠、滾珠絲杠或行星滾柱絲杠實(shí)現(xiàn)。其中，行星滾柱絲杠具有更高的承載力、更長(zhǎng)的使用壽命及更小的體積，是線性執(zhí)行器目前及未來(lái)的主要技術(shù)趨勢(shì)，但行星滾柱絲杠的成本遠(yuǎn)高于其他類型絲杠。特斯拉的Optimus的線性執(zhí)行器即采用了反向行星滾柱絲杠技術(shù)，承載能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，比常規(guī)滾珠絲杠提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。Optimus整機(jī)采用了14個(gè)線性執(zhí)行器，包含4根梯形絲杠(約100元/副)及10根行星滾柱絲杠(約10000元/副),占總成本約10%末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為爪手類和工具類，爪手類從各類夾持器已進(jìn)化為多指靈巧手。目前全球靈巧手處于技術(shù)突破階段，研發(fā)重點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)化和小型化、提高魯棒性和自由度、多感知能力融合。目前靈巧手的主流技術(shù)路線是使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和連桿傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)形式上正逐步向驅(qū)動(dòng)器混合置方向發(fā)展，空心杯電機(jī)是靈巧手的核心部件。人形機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)人形機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器多用于人形機(jī)器人大臂和下肢如手臂和腿部的伸展擺線計(jì)行里減旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器多用于人形機(jī)器人關(guān)節(jié)處，如手腕、膝關(guān)節(jié)的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)精密減速器未端執(zhí)行器主要安裝于機(jī)器人腕部末端，用于直接執(zhí)行任務(wù)核心部件精密行星減速器諧波減速器RV減速器軸承速器來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院2.芯片人形機(jī)器人的芯片主要包括處理器芯片、控制芯片和總線管理芯片，其中處理器芯片是其功能實(shí)現(xiàn)的核心。目前人形機(jī)器人處理器芯片的主流技術(shù)是技術(shù)路線最成熟的CPU+GPU方案。特斯拉人形機(jī)器人搭載的FSD芯片即采用該路線，并與汽車自動(dòng)駕駛共享底層技術(shù)。單個(gè)芯片算力72TOPS,是市場(chǎng)上唯一從底層出發(fā)為自動(dòng)駕駛和深度為神經(jīng)處理單元，并集成了大量的計(jì)算單元和專門(mén)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，能夠高效地進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和推理任務(wù)，完全適用于人形機(jī)器人。同時(shí)，人形機(jī)器人的處理器芯片還可通過(guò)CPU+FPGA、CPU+ASIC等方案實(shí)現(xiàn)。CPU+FPGA方式，由于FPGA的開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)單，具有較短的研究周期和較低的成本，但流片成本高昂。同時(shí)FPGA功耗較高，式實(shí)現(xiàn)MAC操作，在電路級(jí)實(shí)現(xiàn)“存算一體”,該路線運(yùn)行穩(wěn)定性較高，但并行性和能效比要低；同時(shí)也可以采用本身具有存儲(chǔ)和計(jì)算功能的固定存儲(chǔ)器(NVM),實(shí)現(xiàn)器件級(jí)“存算一體”,單位器件可具有多級(jí)狀態(tài)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?.傳感器大量傳感單元是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜感知功能、與環(huán)境交互的基礎(chǔ)。人形機(jī)器人所需的傳感器類型包括六維力傳感器、關(guān)節(jié)扭矩傳感器、拉壓力接近覺(jué)傳感器、距離傳感器等多種類型。六維力傳感器可以測(cè)量力和力矩，對(duì)于實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制規(guī)劃、姿態(tài)調(diào)整、力度感知和精確操作至關(guān)重要，通常安裝在人形機(jī)器人的手腕、腳踝、足底或手部，用來(lái)提升操作的靈活性和行走的穩(wěn)定性。關(guān)節(jié)扭矩傳感器通常安裝在人形機(jī)器人的上下肢關(guān)節(jié)處，用于測(cè)量關(guān)節(jié)所受到的力，實(shí)現(xiàn)輸出力的主動(dòng)控制。拉壓力傳感器用于測(cè)量拉力和壓力，一般安裝在人形機(jī)器人小臂、腿部和靈巧手等位置的線性執(zhí)行器上。指尖測(cè)力傳感器多應(yīng)用于靈巧手上，實(shí)現(xiàn)加載力位置的實(shí)時(shí)判定及反饋。視覺(jué)傳感器可以獲取周圍環(huán)境的圖像信息，實(shí)觸覺(jué)傳感器可以感知外部壓力、溫度和其他物理參數(shù)，可以形成類似于人類皮膚的觸覺(jué)感知層。慣性測(cè)量單元一般由加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)組成，可以實(shí)時(shí)測(cè)量物體的加速度、角度和磁場(chǎng)方向。接近覺(jué)傳感器用于檢測(cè)物體是否接近以及接近的距離，用于控制人形機(jī)器人的位置、識(shí)別路徑、障礙急停等。距離傳感器則用于測(cè)量人形機(jī)器人與物體之間的距離，實(shí)現(xiàn)避障、定位等功能，包括激光、超聲波、紅外線等實(shí)現(xiàn)方式。以特斯拉的人形機(jī)器人為例，一臺(tái)人形機(jī)器人需要1套視覺(jué)傳感器、1套位置傳感器、14個(gè)一維力矩傳感器、14個(gè)一維壓力傳感器、4個(gè)六維力矩傳感器、10個(gè)MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微機(jī)電系統(tǒng))觸覺(jué)傳感器(手指部位)、1套薄膜傳感器。目前傳感器方面的整體趨勢(shì)是向多維度、高精度、高集成度、高延展性方向發(fā)展，高維力矩傳感器和高維觸覺(jué)傳感器是傳感器方面的當(dāng)前研究重點(diǎn)。4.電源人形機(jī)器人需要高性能的電源來(lái)提供持久的動(dòng)力。FigureAI公司發(fā)布的Figure02人形機(jī)器人搭載2.25KWh的電池組，一次充電可以運(yùn)行5小時(shí)。我國(guó)目前大部分人形機(jī)器人的運(yùn)行時(shí)間通常為2-4小時(shí)。電源包括電池和電源管理系統(tǒng)兩部分。電池方面，目前鋰離子電池是主流，但其在能量密度、循環(huán)壽命等方面仍無(wú)法滿足未來(lái)人形機(jī)器人長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷工作的要求。國(guó)內(nèi)企業(yè)如寧德時(shí)代等正在研發(fā)更高性能的電池技術(shù)。電源管理系統(tǒng)方面，主要用于監(jiān)控電池狀態(tài)，優(yōu)化能源使用，確保人形機(jī)器人在各種工況下都能穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)內(nèi)在電源管理系統(tǒng)的研發(fā)方面也在不斷加強(qiáng)。5.新材料人形機(jī)器人的新材料主要應(yīng)用在骨骼、外殼等方面。該部分是支撐人形機(jī)器人進(jìn)行各種行動(dòng)的基本框架，其應(yīng)用場(chǎng)景包括外殼材料、脊椎、大臂、小臂、大腿、小腿等結(jié)構(gòu)件。目前人形機(jī)器人“肢體”骨骼的常用材料包括鋼材、鋁合金、鎂合金、碳纖維、工程塑料等。在保證機(jī)器人功能的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、使用可靠性和服役安全性的前提下，采用輕量化材料，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造工藝，可使機(jī)器人構(gòu)件輕量化，能夠提高機(jī)器人的機(jī)動(dòng)靈活性，保證機(jī)器與人類一起協(xié)作工作時(shí)不會(huì)受到機(jī)器的傷害等問(wèn)題。目前，聚醚醚酮(PEEK)在人形機(jī)器人“肢體”方面具有較大的應(yīng)用潛力，可以滿足人形機(jī)器人本體輕量化的要求，大幅提高人形機(jī)器人靈活性和工作效率，減輕其運(yùn)動(dòng)慣性，提高安全性。采用了PEEK材料的特斯拉OptimusGen2較上一代重量減輕10kg,步行速度提升30%。三、人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析(一)人形機(jī)器人處于發(fā)展初期，未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模巨大從功能實(shí)現(xiàn)上，人形機(jī)器人可分為5個(gè)能力等級(jí)。第一級(jí)(Lv1)是基礎(chǔ)能力實(shí)現(xiàn)，指人形機(jī)器人具備穩(wěn)定的走、跑、跳功能和初步的交互能力。第二級(jí)(Lv2)是初級(jí)智能實(shí)現(xiàn)，本階段人形機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景下的特定功能，結(jié)構(gòu)化任務(wù)，泛化能力較弱。第三級(jí)(Lv3)是場(chǎng)景智能實(shí)現(xiàn)，本階段人形機(jī)器人在特定場(chǎng)景下能夠完成大部分非結(jié)構(gòu)化任務(wù)，具備一定泛化能力。第四級(jí)(Lv4)是多場(chǎng)景適配，本階段人形機(jī)器人能夠在多個(gè)場(chǎng)景完成大部分非結(jié)構(gòu)化的任務(wù)，且不少于3個(gè)場(chǎng)景。第五級(jí)(Lv5)是全面智能實(shí)現(xiàn)，本階段人形機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)真正的具身智能，通過(guò)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)即可完成各類任務(wù)。Lv5全面智能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)真正的具身智能，通過(guò)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)即可完成各類LV4多場(chǎng)景適配Lv5全面智能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)真正的具身智能，通過(guò)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)即可完成各類LV4多場(chǎng)景適配在多個(gè)場(chǎng)景均能夠完成大部分非結(jié)構(gòu)化的任務(wù)，不少于3個(gè)場(chǎng)景Lv3場(chǎng)景智能實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景下能夠完成大部分非結(jié)構(gòu)化任務(wù)，具備一定泛化能力Lv2初級(jí)智能實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景下的特定功能，結(jié)構(gòu)化任務(wù)，泛化能力較弱Lv1基礎(chǔ)能力實(shí)現(xiàn)具備穩(wěn)定的走、跑、跳功能和初步的交互能力人形機(jī)器人發(fā)展等級(jí)來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院圖7人形機(jī)器人五個(gè)發(fā)展等級(jí)從目前產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀上看，目前全球絕大多數(shù)全能型人形機(jī)器人產(chǎn)品處于Lv1等級(jí)，少部分頭部企業(yè)最新產(chǎn)品和輪式機(jī)器人等其他形態(tài)的人形機(jī)器人正在逐步向Lv2等級(jí)探索，并從工業(yè)制造領(lǐng)域的toB端向服務(wù)領(lǐng)域的toC端拓展。如2024年5月，特斯拉Optimus機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入特斯拉工廠“實(shí)訓(xùn)”,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元進(jìn)行準(zhǔn)確分裝及糾錯(cuò)能力。2024年10月，特斯拉Optimus機(jī)器人演示做飯、調(diào)酒、跳舞等服務(wù)功能，并展現(xiàn)出更高水平的交互能力和更流暢的運(yùn)動(dòng)能力。從需求側(cè)分析，人形機(jī)器人的核心是代替或輔助人類完成各種任務(wù)，而根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，未來(lái)我國(guó)勞動(dòng)人口將出現(xiàn)下滑，人形機(jī)器人可以有效填補(bǔ)我國(guó)未來(lái)短缺的勞動(dòng)力。綜合技術(shù)進(jìn)展情況和需求側(cè)情況預(yù)計(jì)，從現(xiàn)在到2028年，全能型人形機(jī)器人將整體處于Lv1等級(jí)，以科學(xué)研究為主要落地場(chǎng)景，客戶主要是從事人形機(jī)器人相關(guān)軟硬件研究的高校、企業(yè)等科研團(tuán)隊(duì)，其他形態(tài)人形機(jī)器人則加速向Lv2等級(jí)演進(jìn)。我國(guó)整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約在20至50億元。2028年到2035年，人形機(jī)器人整體進(jìn)入Lv2等級(jí)，以特種場(chǎng)景應(yīng)用為主，工業(yè)場(chǎng)景逐步落地，整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到約50至500億元。2035年到2040年，人形機(jī)器人整體進(jìn)入Lv3等級(jí)，在工業(yè)場(chǎng)景形成規(guī)模，服務(wù)場(chǎng)景逐步落地，整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到約1千至3千億元。2040年到2045年，人形機(jī)器人整體進(jìn)入Lv4等級(jí)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)場(chǎng)景和服務(wù)場(chǎng)景規(guī)模應(yīng)用，整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到約5千至1萬(wàn)億元。2045年后，人形機(jī)器人整體進(jìn)入Lv5等級(jí)，在用人形機(jī)器人超過(guò)1億臺(tái)，進(jìn)入各行業(yè)領(lǐng)域，整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)約10萬(wàn)億元級(jí)別。產(chǎn)業(yè)規(guī)模產(chǎn)業(yè)規(guī)模(元)應(yīng)用為主，工業(yè)場(chǎng)應(yīng)用：工業(yè)場(chǎng)景和i服務(wù)場(chǎng)景規(guī)模應(yīng)用機(jī)來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院(二)人形機(jī)器人潛在應(yīng)用豐富，全面覆蓋生產(chǎn)生活人形機(jī)器人有著與人類相似的感知方式、“肢體”結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，是人工智能和機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新高地，在各類應(yīng)用場(chǎng)景中將發(fā)揮重要作用。人形機(jī)器人的主要潛在應(yīng)用場(chǎng)景包括生產(chǎn)制造、社會(huì)服務(wù)、特種作業(yè)三個(gè)大類。其中在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，可以有效解決人口老齡化問(wèn)題，緩解未來(lái)的勞動(dòng)力短缺，如農(nóng)業(yè)采摘、汽車和3C領(lǐng)域制造業(yè)生產(chǎn)等。在社會(huì)服務(wù)領(lǐng)域，可以代替人類從事公共服務(wù)員、家政服務(wù)員、物流配送員、安保巡邏員等崗位，為人類提供各方面的服務(wù)。特種作業(yè)場(chǎng)景主要是指在危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中對(duì)人類進(jìn)行替代，如在深海、民爆、核電站等危險(xiǎn)工作場(chǎng)景替代人類完成生產(chǎn)、巡檢、探測(cè)、排爆等工作；在航空航天領(lǐng)域代替人類長(zhǎng)期駐守空間站，執(zhí)行航空器維護(hù)和空間科研任務(wù)，放大、延長(zhǎng)外太空的工作時(shí)間，甚至直接登錄地外行星進(jìn)行探索任務(wù)。1.工業(yè)生產(chǎn)(自動(dòng)化裝配、質(zhì)量檢測(cè)等)目前，特斯拉、優(yōu)必選、小米、小鵬、智元機(jī)器人等人形機(jī)器人廠商均已將目光聚集于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，人形機(jī)器人將有望在汽車制造領(lǐng)域率先批量使用。人形機(jī)器人通過(guò)與傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的協(xié)同，在汽車生產(chǎn)上，可用于裝配底盤(pán)、打螺絲等，提升工廠智能化水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工業(yè)場(chǎng)景的無(wú)人化生產(chǎn)。如特斯拉宣稱其人形機(jī)器人Optimus將率先應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，包括但不限于特斯拉的超級(jí)工廠內(nèi)部，協(xié)助或替代人類完成重復(fù)性、危險(xiǎn)性高的工作，未來(lái)有望全面接管特斯拉汽車的生產(chǎn)。優(yōu)必選推出的工業(yè)版人形機(jī)器人WalkerS系列，也將率先適用于汽車領(lǐng)域工業(yè)場(chǎng)景，未來(lái)還將逐步拓展至汽車零部件、3C、智慧物流等其他智能制造領(lǐng)域及應(yīng)用場(chǎng)景。小鵬等則積極推進(jìn)人形機(jī)器人在自有制造系統(tǒng)中的分階段落地。智元機(jī)器人的遠(yuǎn)征A1將首先面向工業(yè)場(chǎng)景，規(guī)劃在比亞迪工廠參與外觀檢測(cè)流程、進(jìn)行底盤(pán)裝配等汽車裝配線上作業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，人形機(jī)器人重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景包括以下方面：精密裝配與操作。3C電子產(chǎn)品如智能手機(jī)、筆記本電腦、智能穿戴設(shè)備等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含大量微小精細(xì)的零部件。人形機(jī)器人通過(guò)高精度的機(jī)械臂和靈巧手，可以進(jìn)行精準(zhǔn)的抓取、放置、組裝等操作，完成電路板焊接、屏幕安裝、電池固定等精密裝配任務(wù)。柔性化生產(chǎn)線作業(yè)。由于人形機(jī)器人具備類似人類的移動(dòng)能力和關(guān)節(jié)靈活性，能夠適應(yīng)不同的生產(chǎn)線布局和工位需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的快速調(diào)整和重組，尤其適合多品種、小批量、快節(jié)奏的生產(chǎn)模式。廠內(nèi)物料流轉(zhuǎn)與管理。在倉(cāng)庫(kù)管理和生產(chǎn)線物料供應(yīng)環(huán)節(jié)，人形機(jī)器人可以高效地進(jìn)行物料搬運(yùn)、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)等工作，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，準(zhǔn)確無(wú)誤地將物料送達(dá)指定工位，提高供應(yīng)鏈效率。質(zhì)量檢測(cè)與維護(hù)。結(jié)合視覺(jué)識(shí)別、力感知等先進(jìn)技術(shù)，人形機(jī)器人可以執(zhí)行產(chǎn)品的外觀檢查、功能測(cè)試等質(zhì)量控制任務(wù)，同時(shí)也能對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和故障排查，降低停機(jī)時(shí)間。2.物流(分揀、配送等)在智慧物流領(lǐng)域，1XTechnologies、AgilityDigit和中國(guó)電科21所等廠商在嘗試?yán)萌诵螜C(jī)器人的優(yōu)勢(shì)來(lái)解決傳統(tǒng)物流難題，推動(dòng)行業(yè)向更加智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。在物流領(lǐng)域，人形機(jī)器重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景包括以下方面：倉(cāng)儲(chǔ)管理與揀選。人形機(jī)器人可以靈活地在貨架間移動(dòng)，利用視覺(jué)識(shí)別和深度學(xué)習(xí)技術(shù)精準(zhǔn)定位和抓取貨物，實(shí)現(xiàn)智能揀選。例如，在大型電商倉(cāng)庫(kù)中，人形機(jī)器人能根據(jù)訂單信息高效完成商品的分揀、打包工作。搬運(yùn)與裝卸。利用人形機(jī)器人的力量與靈活性，能夠進(jìn)行重物搬運(yùn)以及復(fù)雜環(huán)境下的貨物裝卸作業(yè)，減輕工作人員的體力負(fù)擔(dān)，并在高架庫(kù)、窄巷道等特殊環(huán)境下替代人力操作。自主導(dǎo)航與調(diào)度。配備先進(jìn)的傳感器和自主導(dǎo)航系統(tǒng)的人形機(jī)器人可以在復(fù)雜的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和避障行駛，同時(shí)通過(guò)中央管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度，提高整體作業(yè)效率。最后一公里配送。在快遞和外賣行業(yè)，人形機(jī)器人或類人形的遞送機(jī)器人可以將包裹直接送達(dá)消費(fèi)者手中，尤其適合于公寓樓、辦公區(qū)等場(chǎng)所的室內(nèi)遞送服務(wù)，提供更便捷的終端交付體驗(yàn)。3.家庭和商業(yè)服務(wù)(家庭服務(wù)、迎賓接待等)隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)便捷生活需求的不斷提高，人形機(jī)器人將在服務(wù)、娛樂(lè)、醫(yī)療、養(yǎng)老等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。從供給端角度來(lái)看，目前人形機(jī)器人在民生服務(wù)領(lǐng)域有落地計(jì)劃的廠商包括達(dá)闥科技、宇樹(shù)科技、傅利葉智能、開(kāi)普勒機(jī)器人及優(yōu)必選等。家庭服務(wù)與陪伴。作為陪伴型機(jī)器人，人形機(jī)器人能提供家政、教育、娛樂(lè)等多種服務(wù)，如照顧老人與兒童、進(jìn)行簡(jiǎn)單的家務(wù)勞動(dòng)、輔導(dǎo)孩子學(xué)習(xí)等。隨著老齡化社會(huì)問(wèn)題日益凸顯以及家庭結(jié)構(gòu)的變化，這類需求將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)而提高人形機(jī)器人在家用市場(chǎng)的滲透率。當(dāng)前，人形機(jī)器人在家庭服務(wù)與陪伴領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段，主要集中在提供基本陪伴、娛樂(lè)互動(dòng)和簡(jiǎn)單家務(wù)服務(wù)。例如日本的Softbank公司推出的Pepper機(jī)器人和美國(guó)的Jibo機(jī)器人，這些機(jī)器人能夠進(jìn)行語(yǔ)音交流、表情識(shí)別、情感分析等，為用戶提供陪伴和簡(jiǎn)單的家庭服務(wù)。但目前市面上的人形機(jī)器人功能仍然相對(duì)有限，尚未廣泛應(yīng)用于家庭環(huán)境。商業(yè)服務(wù)。在大模型技術(shù)持續(xù)提升人形機(jī)器人交互能力的背景下，探究人形機(jī)器人在商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的逐步落地。目前，商業(yè)服務(wù)人形機(jī)器人主要應(yīng)用在封閉環(huán)境下的室內(nèi)場(chǎng)景中，迎賓接待、導(dǎo)覽講解、需求解答、舞蹈表演等場(chǎng)景對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能要求不高，且部署周期短，將成為商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的最先落地場(chǎng)景。當(dāng)前，人形機(jī)器人產(chǎn)品(全能型人形機(jī)器人和輪式人形機(jī)器人)應(yīng)用在展覽展廳、商超酒店、網(wǎng)點(diǎn)大廳等場(chǎng)合。優(yōu)必選、達(dá)闥科技、傅利葉智能、星動(dòng)紀(jì)元等公司在商業(yè)服務(wù)人形機(jī)器人領(lǐng)域均有布局?？蒲薪逃?。人形機(jī)器人可作為教學(xué)助手進(jìn)入課堂，實(shí)現(xiàn)科研助手、教學(xué)演示等功能。通過(guò)生動(dòng)有趣的方式傳授知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能減輕教師的工作負(fù)擔(dān)。未來(lái)，隨著教育信息化進(jìn)程加快，人形機(jī)器人在教育領(lǐng)域的滲透率有望進(jìn)一步提升。4.醫(yī)療健康(輔助手術(shù)、康復(fù)護(hù)理等)隨著人口老齡化、慢性病發(fā)病率上升以及新型疾病的出現(xiàn)，醫(yī)療系統(tǒng)面臨著極大的壓力，主要表現(xiàn)為不斷增長(zhǎng)的全球醫(yī)療和康復(fù)需求。當(dāng)前，我國(guó)醫(yī)療行業(yè)面臨長(zhǎng)期護(hù)理工作人員短缺和人口老齡化日益嚴(yán)重的問(wèn)題，主要的痛點(diǎn)包括醫(yī)護(hù)人員短缺、醫(yī)療資源分布不均衡和醫(yī)療成本高昂等。人形機(jī)器人在醫(yī)療保健與健康領(lǐng)域的主要作用是輔助醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行日常工作，降低其工作強(qiáng)度與工作負(fù)擔(dān)。考慮到勞工成本不斷上漲和長(zhǎng)期護(hù)理工作人員的供應(yīng)增長(zhǎng)預(yù)期相對(duì)緩慢，作為更有效和高效的方式，智能康養(yǎng)人形機(jī)器人能夠承擔(dān)繁重和重復(fù)的康復(fù)任務(wù)，并確保訓(xùn)練動(dòng)作的準(zhǔn)確性和一致性，可以應(yīng)對(duì)快速增加的養(yǎng)老需求，并填補(bǔ)長(zhǎng)期的人工供需缺口?，F(xiàn)階段，人形機(jī)器人在醫(yī)療保健與康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段。面臨的難點(diǎn)主要包括技術(shù)成熟度、成本、醫(yī)療準(zhǔn)確性和安全性等問(wèn)題，人形機(jī)器人需要具備高度可靠的操作能力和判斷力，以便在各種醫(yī)療場(chǎng)景中準(zhǔn)確執(zhí)行任務(wù)。此外，醫(yī)療行業(yè)對(duì)安全性和隱私性要求極高，人形機(jī)器人的生產(chǎn)和應(yīng)用需要滿足諸多嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求。5.安防巡邏在過(guò)去的幾年里，非人形的機(jī)器人已經(jīng)被用于安保任務(wù)，例如美國(guó)加利福尼亞州Knightscope開(kāi)發(fā)的蛋形機(jī)器人K5和創(chuàng)業(yè)公司Ascento創(chuàng)建的兩輪機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了在鐵路車庫(kù)的巡邏。從供給端來(lái)看，1XTechnologies的EVE人形機(jī)器人目前已成功應(yīng)用于巡邏安保場(chǎng)景，區(qū)別于其他保安類機(jī)器人，EVE人形機(jī)器人具有頭、臉和兩只自主移動(dòng)的手臂。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，未來(lái)人形機(jī)器人在安保領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。人形機(jī)器人可以在各種復(fù)雜的環(huán)境中執(zhí)行安保任務(wù)，例如在園區(qū)、工廠、倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域進(jìn)行巡邏監(jiān)控，對(duì)機(jī)柜外觀、開(kāi)關(guān)、表計(jì)等進(jìn)行巡查，排查是否存在安全隱患。人形機(jī)器人可以替代人類在危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行工作，提高工作效率和安全性。在石油和天然氣行業(yè)中，人形機(jī)器人可以用于井下作業(yè)、油氣管道巡檢、?；诽幚淼任ｋU(xiǎn)作業(yè)。通過(guò)遠(yuǎn)程控制和智能化決策，人形機(jī)器人可以在高污染、高輻射等惡劣環(huán)境下進(jìn)行工作，提高工作效率和安全性。在核能行業(yè)中，人形機(jī)器人可以在輻射環(huán)境下進(jìn)行工作，用于核廢料處理、核設(shè)施維護(hù)等危險(xiǎn)作業(yè)，降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。此外，在礦山、化工、消防等領(lǐng)域，人形機(jī)器人也可以發(fā)揮重要作用。在礦山場(chǎng)景中，人形機(jī)器人可以用于礦井巡檢、采礦等危險(xiǎn)作業(yè)；在化工場(chǎng)景中，人形機(jī)器人可以用于化工廠巡檢、危險(xiǎn)品處理等危險(xiǎn)作業(yè)；在消防場(chǎng)景中，人形機(jī)器人可以用于滅火、救援等危險(xiǎn)作業(yè)。但目前需進(jìn)一步提高人形機(jī)器人的技術(shù)能力、智能水平和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)在危險(xiǎn)作業(yè)中對(duì)人的代替。7.災(zāi)害救援人形機(jī)器人在災(zāi)害救援領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在地震、火災(zāi)、洪水等災(zāi)害發(fā)生后，人形機(jī)器人可以幫助救援人員快速定位受害者，提高救援效率，減少人員傷亡。首先，人形機(jī)器人可以進(jìn)入人類無(wú)法到達(dá)或者難以進(jìn)入的區(qū)域，如廢墟、坍塌的建筑物等。這些區(qū)域可能會(huì)存在危險(xiǎn)，但是人形機(jī)器人可以替代救援人員進(jìn)行搜索和救援工作，并通過(guò)配備各種傳感器和設(shè)備檢測(cè)生命跡象、搜尋被困人員、探測(cè)有害氣體等，為救援人員提供重要的信息。其次，人形機(jī)器人可以幫助救援人員進(jìn)行危險(xiǎn)的操作。例如，在一些情況下，需要進(jìn)入高溫、有毒或放射性等對(duì)人類的生命健康有嚴(yán)重威脅的危險(xiǎn)環(huán)境。通過(guò)遠(yuǎn)程控制人形機(jī)器人，救援人員可以在安全的環(huán)境下進(jìn)行操作，避免暴露于危險(xiǎn)之中。此外，人形機(jī)器人還可以協(xié)助救援人員進(jìn)行物資運(yùn)輸和后勤保障工作。在災(zāi)區(qū)中，物資運(yùn)輸可能會(huì)受到限制，但是人形機(jī)器人可以在復(fù)雜的環(huán)境中自主導(dǎo)航，將物資送達(dá)救援人員手中。同時(shí)，人形機(jī)器人也可以提供如送餐、運(yùn)送醫(yī)療用品等必要的生活支持。總體來(lái)說(shuō)，人形機(jī)器人可用于生產(chǎn)制造、社會(huì)服務(wù)、特種作業(yè)三大應(yīng)用場(chǎng)景。各場(chǎng)景的共性需求包括人機(jī)交互能力、精準(zhǔn)作業(yè)能力、自主決策能力、運(yùn)動(dòng)能力和安全倫理需求等，同時(shí)也各有側(cè)重。特種作業(yè)類任務(wù)大部分屬于標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)景流程，對(duì)人機(jī)交互能力和精準(zhǔn)度要求一般(危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)可能根據(jù)具體任務(wù)不同，對(duì)精準(zhǔn)度有更高要求)。而較為惡劣的場(chǎng)景環(huán)境對(duì)設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)要求較高。該場(chǎng)景通常需求明確，供需對(duì)接相對(duì)容易，短期發(fā)展?jié)摿^大。制造業(yè)場(chǎng)景主要是對(duì)工業(yè)制造場(chǎng)景中的工人進(jìn)行替代，大部分工作為標(biāo)準(zhǔn)化流程，但總裝等環(huán)節(jié)對(duì)于細(xì)節(jié)的處理要求較高，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制能力，手部精細(xì)化操作能力要求較高。由于在生產(chǎn)過(guò)程中需要和人類工人或工作指令下達(dá)人員進(jìn)行頻繁交流，需要有一定的人機(jī)交互能力。該場(chǎng)景客戶相對(duì)集中，屬于toB類型，且技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度處于中等水平，預(yù)計(jì)中期的應(yīng)用潛力較大。服務(wù)業(yè)場(chǎng)景主要是提供綜合家政服務(wù)、醫(yī)療、教育、商業(yè)、公共服務(wù)等，一般均為非標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)合，對(duì)于人形機(jī)器人的交互能力、智能水平、靈活性、精準(zhǔn)度等要求較高，同時(shí)還涉及諸多安全倫理問(wèn)題。該場(chǎng)景客戶相對(duì)分散，主要為toC類型，并有部分toB的客戶，預(yù)計(jì)落地應(yīng)用將隨著技術(shù)進(jìn)步逐步釋放，遠(yuǎn)期市場(chǎng)潛力巨大。(三)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，正在持續(xù)優(yōu)化發(fā)展人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游零部件、中游人形機(jī)器人本體以及下游終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)構(gòu)成。目前，我國(guó)已基本形成了覆蓋人形機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈的供給體系，但由于人形機(jī)器人尚未在下游終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化商業(yè)化落地，且隨著人形機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟，其核心零部件的技術(shù)選型也在持續(xù)探索，我國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈仍在不斷構(gòu)建機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈體系。1.上游原材料與零部件人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上游包括減速器、電機(jī)、絲杠、控制器和傳感器等硬件組件，以及相關(guān)的軟件系統(tǒng)。從長(zhǎng)期角度來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈中最具價(jià)值的部分在于軟件。掌握或自主研發(fā)運(yùn)動(dòng)控制和人工智能算法等核心技術(shù)的企業(yè)，將在技術(shù)層面上主導(dǎo)人形機(jī)器人發(fā)展方向和節(jié)奏，成為此領(lǐng)域的“中樞”和“腦”,并且同時(shí)也成為中游機(jī)器人本體制造的主導(dǎo)企業(yè)。從當(dāng)前形勢(shì)來(lái)看，傳感器、減速器、電機(jī)和絲杠等核心零部件的價(jià)值占比較高，增量空間顯著。由于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)好、相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈齊全，人形機(jī)器人核心零部件的發(fā)展?jié)摿薮?。零部件的技術(shù)突破將有助于提升人形機(jī)器人的性能、降低成本、提高可靠性和安全性，并促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，從而推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。2.中游機(jī)器人本體研發(fā)設(shè)計(jì)與制造人形機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)、制造與集成是產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，人形機(jī)器人本體制造業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的初期階段，行業(yè)內(nèi)對(duì)人形機(jī)器人本體的價(jià)值已達(dá)成共識(shí)，但大規(guī)模商業(yè)化落地仍未真正實(shí)現(xiàn)。零部件選用、軟硬件整合、本體設(shè)計(jì)以及應(yīng)用場(chǎng)景的聚焦仍在探索之中，各類人形機(jī)器人總體解決方案正持續(xù)迭代與創(chuàng)新，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“0-1”拐點(diǎn)有望提前到來(lái)。然而，人形機(jī)器人本體的發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)，包括技術(shù)基礎(chǔ)亟待增強(qiáng)、制造成本需顯著降低、算力需求高以及場(chǎng)景驗(yàn)證困難等問(wèn)題。唯有解決上述發(fā)展困境，人形機(jī)器人行業(yè)才能成功從實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)向規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。3.下游應(yīng)用領(lǐng)域2023年以來(lái)，眾多人形機(jī)器人制造商在產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)策略上人形機(jī)器人將主要應(yīng)用于工業(yè)制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流以及特種應(yīng)用領(lǐng)域；而在中長(zhǎng)期內(nèi)，人形機(jī)器人的目標(biāo)則是進(jìn)入千家萬(wàn)戶，為家庭養(yǎng)老育兒等場(chǎng)景提供相關(guān)服務(wù)。隨著應(yīng)用的普及，面向各領(lǐng)域的專業(yè)運(yùn)營(yíng)企業(yè)也將應(yīng)運(yùn)而生。此外，業(yè)界領(lǐng)軍企業(yè)也在加速打造人形機(jī)器人“大腦”“小腦”“肢體”的開(kāi)源軟硬件平臺(tái)、典型行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集和訓(xùn)練場(chǎng)等，開(kāi)源、協(xié)同、高效的產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新生態(tài)正在逐步形成。(四)人形機(jī)器人是近年融資熱點(diǎn)，受到各界資本青睞從國(guó)