【原创】LET 2024主题探讨：人形机器人是否进入应用临界点？|人型|人工智能|人形机器人|仿生机器人|原创

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2024年5月29日，中国（广州）国际物流装备与技术展览会（LET 2024）在广州·广交会展馆D区盛大开幕。650余家顶尖物流装备品牌企业共赴盛会，围绕如今物流领域备受关注的“数智工厂”“智慧物流” “人形机器人”三大核心主题进行产品展示，本文专门对“人形机器人”这一主题进行专题探讨。

近年，经过短暂的消沉之后，人型机器人渐成热点，车企首先挂帅，除了特斯拉、小米人型机器人相继推出外，又一家车企也在近日入局——奇瑞公布人形机器人开发计划，而众多的创新企业正把人型机器人作为突破点。

各级政府也十分重视，工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》，上海市政府也明确表示，支持加快开源人形机器人原型机研发，那么，国产人形机器人的关键技术进展如何呢？何时能量产？何时通用？这都是业界关心的问题。

一、车企挂帅

近年，人形机器人迎来了高光时刻，而在这大潮中，汽车制造商是一支不可忽视的力量，先有新能源汽车翘楚特斯拉的马斯克，再有投身汽车的小米雷军，更有造车新势力之一的小鹏。（详细内容可参考本公众号2023-11-03的原创文章《为什么汽车制造商“钟爱”人形仿生机器人？》）

近期，奇瑞宣布将迈入人形机器人工程的前沿，同时推出了一款全新的双足机器人，其名为Mornine，第一阶段是进入门店做导购；还有比亚迪、广汽集团等车企都已经开始或者准备涉足人形机器人赛道，目前所知，比亚迪已成为特斯拉Optimus的股东之一。

为什么汽车制造商钟爱人形机器人，因为其与自动驾驶有强关联性。人形机器人关键技术进步，诸如算力提升、核心元器件性能提升、人工智能技术进步等与汽车制造、特别是自动驾驶有着千丝万缕的联系。

自动驾驶技术，可以迁移到人形机器人的制造上，二者之间一脉相承，自动驾驶技术为人形机器人搭建了技术框架，人形机器人的反馈机制本质上是与自动驾驶相同的架构，即感知层-决策层-执行层。

在人形机器人制造上，汽车制造商最大程度上利用在造车和自动驾驶方面的优势，特别是自动驾驶研发过程中积累的算法经验、数据驱动能力、AI芯片能力、模型训练能力等，而人形机器人的电控系统、控制算法可以借鉴和利用汽车智能技术。

对于人形机器人，特斯拉采用车域控制器的控制方式并复用自动驾驶系统，通过闭环数据引擎，不断升级的感知、规划控制算法以及高算力、模型训练效率，打通“感知-认知-决策”链路，使人形机器人拥有了智能属性。

无论是传统汽车，还是新能源汽车，都需要强大的供应链，而汽车制造商要推出人形机器人，同时需要强大的供应链，令人欣喜的是，汽车供应链企业正在撬开人形机器人赛道的大门。

汽车零部件厂商和供应链企业正在积极拓展这一赛道，包括精密减速器、伺服电机、丝杠、传感器、电池等等，涉及成千上万家供应商，这为汽车工业实现人形机器人量产准备了条件。

作为汽车行业的领军人物入局人形机器人，其意义在于它们这样的头部科技企业、产业资源为市场树立了人形机器人制造的标杆作用，起到带动作用，更容易将人形机器人推向量产，甚至商用。

从人形机器人的发展史来说，本田ASIMO、波士顿动力Atlas代表的技术验证期，而以特斯拉Optimus为代表的汽车制造商人形机器人产业，则是商业试水期，一个新的人形机器人时代正在开启。

其实，这两年，不仅汽车制造商及供应商，一些产业界的巨头，包括国际的和国内的都开始布局人形机器人赛道，从整机到核心零部件，再到智能控制、智能计算。相比于学院派，初创公司，产业资本为代表汽车工业致力于人形机器人，必将利用其产业资源，使人形机器人发展取得飞跃。

二、技术突破

人形机器人是技术、制造、服务三个核心能力的交汇点，也是软硬件跟AI技术融合的制高点，是智能制造皇冠上的明珠。但人形机器人技术的复杂性，导致整机系统的研制具有很高的挑战性。人类双足直立行走、双手操作工具都是历经上百万年进化而来，靠人为设计去模仿逼近，工程难度可见一斑。

我国2023年发布的《人形机器人创新发展指导意见》首次以单独文件形式，以2025年为时间节点，提出了清晰的技术目标：“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给，同时强调，加快开源人形机器人原型机研发。

为了便于理解，我们可以把人形机器人技术分为硬件与软件两大类：硬件，就是制造机器人的各类常用硬件，比如控制器、传感器等；软件，则是指各种人工智能模型，二者的关系是，软件系统是灵魂，硬件支撑是刚需。就目前来看，软硬件都有较高的门槛、较高的难度。

1、硬件

一台人形机器人，包含数千个零部件，涉及各种尖端技术，堪称人类生产制造的最先进硬件之一，按照《意见》部署，硬件就是要形成机器肢关键技术群，机器体关键技术群。

谈到人形机器人的硬件，我们有必要从“具身智能”这个概念说起，就是要让人工智能拥有一个智能硬件载体，也就是说要给人工智能这个聪明的“头脑”装上一副“身体”，而我们说到的人形机器人硬件，则是集各类核心尖端技术于一体的载体，是具身智能的代表产品。

国家创新发展意见中要求，突破机器人高转矩密度伺服电机、高动态运动规划与控制等核心技术，目前人形机器人技术硬件主要“卡点”在下肢行走和双手的精细操作方面。

要形成机器肢关键技术群，就要求关节速度要快，体积要小，重量要轻，高功率密度是面临的现实挑战，包括高光密度的电机、有更大紧缩比的紧缩器以及形成高集成的一体化的关节。

人形机器人的核心技术，是高性能的关节电机驱动技术，一个人型机器人至少得搭载20个以上的关节电机，占其成本三分之一以上，并且控制实时性要求非常的高。

动力部件的功率密度跟人形机器人真正实现灵巧运动还是有一定差距，传感器怎么样在小体积下做到高精度的响应，都是我们面临的挑战。近日传出，北京航空航天大学科研团队历时15年，自主研发了微尺寸仿生机器人——“昆虫”机器人，而“昆虫”机器人最主要的突破是动力技术。

小米人形机器人CyberOne上肢关节电机，是小米自研了一枚重量仅为500g，额定输出扭矩高达30N·m的高效电机，保证了上肢灵活性；髋关节主要电机瞬时峰值扭矩可达300N·m，配合自研的人形双足控制算法，行走姿态更加平稳。

小米的人形机器人CyberOne更多的采用了以高性能、小型化电机为主的干系统，迎合了新能源时代下智能汽车从湿系统逐步替换成干系统的大趋势。从整机来讲，应用需要降低成本，这依赖核心硬件——零部件的成本的降低，同时还要提高其可靠性。

所幸的是，关于硬件方面，我国在生产制造、迭代速度、成本等多方面都更具优势，基于全世界最高效、最庞大的供应链体系，人形机器人硬件制造是我国的强项。

4月在京举办的人形机器人产业大会上，上百家企业携最新产品亮相，展示出产业链生态的优势，越来越多人形机器人产品涌现出来，必然将反向推动人形机器人核心零部件迎来一波迭代升级。

2、软件

人形机器人的制造，仅靠硬件的研发，远远不够，软件也必须跟进。不可否认，当前所推出的人形机器人，动作缓慢略显笨拙，或无面部表情，或有也显得僵硬，这是由于软件的发展仍处于初期，整体技术有待突破。

软件技术包括复杂的运动建模和控制问题，有三条技术路线，一个是从机理出发，对整机进行运动学和动力学的建模，然后进行设计，进行规划控制；第二种是特斯拉展示的人的运动映射到机器人上面；第三个机理模型需要依赖模型的准确性，对于复杂环境的适应需要人的介入。

第一种，通过强化学习生成各种动作，然后用它的基本步态，来融合形成环境的适应性，能够自动选择步态的组合；特斯拉应用的是第二种技术路线，亮点是神经网络完全端到端训练：输入视频，输出控制。

这类似于特斯拉自动驾驶FSD V12开发中的神经网络训练 —— 处理所有输入信号，输出驾驶决策，直接复用其电动车成熟的视觉系统，FSD是特斯拉的自动驾驶解决方案，也是特斯拉人形机器人的“大脑”。

小米人形机器人CyberOne搭载自研Mi-Sense深度视觉模组，做到对环境的全面理解，多模态结合的推理和交互，拥有完整的三维空间感知能力。

目前，各种技术路线都有突破，但作业对象的适应性、环境的适应性还是非常的有限的。如何把机器人环境、任务融合起来发展，如何把技术路线打通，依然需要我们去探索。

运动控制是非常重要的基础，首要的问题是人形机器人系统的不稳定，稳定控制很难，能够到一个真实的环境里面适应各种环境的扰动，保持稳定性以及作业的准确性，这都是它的难点。

国家创新发展意见中要求，对软件的要求是突破仿生感知与认知、智能灵巧手、电子皮肤等核心技术，一些人形机器人的设计重点聚焦在与人类实现互动，拥有面部识别、语音合成和自然语言处理等功能，能够参与同人类的对话并理解人类情感。

近日的一则消息令人鼓舞，中科大90后博士成功研发出人形情感交互机器人，拥有高度仿真的面部表情和触感，能够与人类进行自然的对话和互动。技术要点是通过部署30个电机驱动器，驱动柔性面部，结合人工智能算法去模拟真人的面部表情，呈现出真实自然的表情。

毫无疑问，人工智能技术的发展可以帮助人形机器人更准确地理解人类语言，听懂人的指令，识别环境信息，并做出更合理的决策和行动。

目前的人工智能正在迈向通用智能的路上，人工智能驱动的人形机器人极大地提高了通用性，克服了编程人形机器人的专属性，不是只能干一件事情，而是能够在多种场景中执行任务。

就人工智能技术本身来说，我国与西方差距并不大，在算力芯片上稍有不足。近日传出阿里云去年推出的新一代HPN7.0架构，极有可能取代此前谷歌提出的Jupiter架构，成为下一代AI网络架构标准，作为AI基础设施关键底层技术，将大大有利于中国大模型发展及应用落地。

这一消息，对人形机器人技术来说，有两点启示，一是为人形机器人利用人工智能技术提供了方便；二是在国际科技巨头们竞相角力中，中国企业能够占据了先机，必须占据先机。

目前，真正把大模型部署到人形机器人上面，还是有很多的局限性。现在的大模型依然靠数据，有一定的泛化能力，还是需要优化，如何把大模型融合到机器人里面，实现真正能够作业的具身智能，还是需要研究探索。

未来几年，人工智能将成为其发展驱动力，人工智能技术正在一日千里地迈向通用人工智能突破的关键节点，人形机器人也在以非常规的加速度发展，现在可以说，是人形机器人大模型AI技术突破临界点。

人形机器人公司“加速进化”认为，构建壁垒的不在大脑、小脑、本体，而是操作系统和计算单元，未来的机器人一定要有自己的计算单元，即SoC芯片。另一方面是操作系统，机器人在未来肯定会有对应的系统和开发工具，这样其他开发者才能在上面搞二次开发。

人形运控产品壁垒极高，求解涉及大量物理数学原理，运控算法复杂，自研构型稀缺，开发难，软件工程复杂度也很高，解耦难度大，挑战诸多。

3、通用性

这里还要谈到人形机器人的通用性问题。人形机器人更强调类人的形态，这种类人的形态使得它更加适应建设的环境，并且能够有更好的人机交互感受，进一步说就是在作业上有更强的通用性和适用性。

人形机器人的通用性可以无缝替换人类所从事的一些工作，专用机器人有更强的负载、更精准的节拍，但无法直接实现无缝替换，也就是说在各种环境里面执行各种任务，这对它的智能性提出了更高的要求，所以说，通用性也是人形机器人发展的一个重要目标。

为此，要聚焦通用机器人底层技术，不断攻克核心零部件 (执行、感知) 能力瓶颈，让机器人技术真正通用化、普及化。在人形机器人研发上，小米坚持开源开放，为超过116家科研院所、高校、机构提供全套的开源平台。人形机器人正在迈进通用机器人的关键时间点，期待国产人形机器人能够引领“具身智能”时代的到来。

为了便于叙述，我们把人形机器人的技术分为硬件与软件，真实的情况是二者是融合的，通过小脑做出动作，通过大脑进行决策，实现复杂环境当中操作多种机器设备的通用性。

技术突破的方式以应用来迁移，通过整机来带动整个生态的发展，包括部件、整机系统里的大脑、小脑以及我们要去支持这些研究开发研制的供应链和工具链。

为了推动通用人形机器人快速融入智能产线，需通过智能工业大模型，将不同品牌和不同结构的通用人形机器人、工业机器人、智能AMR等生产参与者在数据底层打通，形成生产环境的全感知视角，实现大数据引导的协同生产。

人形机器人的技术突破，还有政策的东风，7部委发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中，作为未来打造的标志性产品、人形机器人排在第一位，已经成为了国家的战略性的新兴技术和产业的方向。

对于人型机器人制造企业来说，人形机器人的制造也是按技术进步，分步骤进行的，小米人形机器人选择了从智能制造领域切入，从零部件到硬件系统、软件系统、运控、感知等各个维度全覆盖，已完成了一代双足机器人的原型机研发以及两代四足机器人的研发。

奇瑞对人形机器人的规划主要分为三个阶段：第一阶段，Mornine主要是充当汽车市场服务人员；第二阶段，奇瑞将进一步完善人形机器人的动作丰富度，提升人形机器人的行走以及移动导航能力；第三阶段，Mornine围绕场景出发提供多种服务。

目前，国内的人形机器人普遍是趋于单体控制，考虑到多机器人协同性以及任务规划性，发展方向肯定会趋于一个集群控制，协同作业。

工信部印发的《人形机器人创新发展指导意见》要求，到2025年，中国人形机器人创新体系初步建立，一批关键技术取得突破，整机产品达到国际先进水平，总的来讲，我国人形机器人进入新的突破期，从原来实验室样机的研发进入到产品的样机以及未来产业化发展的早期阶段。

三、未来猜想

人形机器人本身并不是一个新鲜事物，它的研发始于上世纪七八十年代，由于控制技术和算法难以满足人形机器人复杂的技术要求，一直难以落地应用。

今天，人形机器人正处于从实验室迈向产业化的关键节点，2024年有望成为人形机器人量产元年，说到人形机器人，不少人会问，为什么要人型机器人，是为了炫酷？

其实，只有把机器人设计成人的样子、拥有人的运动能力时，机器人才能更好适应环境、驾驭更多工具，从而真正具备通用性。具体地说，人形机器人的优点在于，它可以覆盖人类在流水线中的大部分场景，凭借接近人类的四肢灵巧性在复杂的环境中活动，支持一些复杂工业操作，科技越是进化，就越接近生命的形态。

当然，还涉及到心理因素，人类天然对人形感到更亲切，有专家认为，人形机器人不仅仅是工具，更是具有独立思考和情感的生命体。

综合众多业界专家与学者的意见，人型机器人应用落地路线图是：工厂-家庭-所有行业；时间表呢？2025年起步，2030年开始爆发；场景则是商用、工厂与家庭，阶段目标则可分为：短期-中期-长期；市场规模：2024年27.6亿元，2030年达1192.46亿元，而应用落地的两只拦路虎则是功能有限、价格昂贵。

短期内，进入工厂打工；中期，进入家庭、农业、建筑工地等场景；长期，千行百业都可以由人形机器人来干，总的一个原则是，环境恶劣或内容重复、繁重、危险的工作，都是人形机器人优先进入的场景。

家庭和商业场景更复杂的环境和灵活多元的人机交互需求，使得人形机器人大规模商业化尚有不确定性，但在工业制造领域已具备较好的应用基础，智能制造将成为人形机器人首个大规模应用的领域。基于我国庞大的市场、完善的数字化和智能化基础，我国在推动产业应用、场景创新方面具有优势。

工信部《意见》要求，短期内整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产，在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用。人形机器人的落地一直是一个较大的问题，今天，人形机器人进工厂有望最先实现。

我们说过，汽车工业率先制造人形机器人，大多希望机器人能够用于汽车生产线的柔性工作，其实，汽车工厂也是其最看好的应用场景之一。高度发展的汽车工业智能生产线，仍有不少任务机械臂做不了，必须交给人形机器人。特斯拉Optimus的“工作地点”瞄准的落地点就是特斯拉的工厂里。

这一希望，正在破零，前几天，特斯拉的人形机器人Optimus(擎天柱)在工厂中精确封装电池的视频在网上刷屏，兑现了特斯拉CEO埃隆·马斯克所说的“争取年底让擎天柱进工厂测试”的目标。

优必选也披露其下人形机器人在工厂“打工”的镜头，早在今年2月，人形机器人Walker S已经进入新能源汽车工厂，在流水线上，和人类协作完成汽车装配及质量检查作业，这是全球首例人形机器人“实训”测试。

何小鹏曾表示，在2024的这个时点到来时，双足机器人已经在小鹏自己的体系里使用；小米人形机器人正扎根小米智能生产线上多个场景，在多个功能上做产品技术的验证，以实现人形机器人在制造场景当中的数据积累和模型迭代，其在生产线上的应用也是指日可待。

但业内估算2035年才会有大量的人形机器人进入制造业，并且即便到那时也会是人与机器人协作的生产模式。

对于服务类和消费类领域，我国在这方面有丰富的应用场景和巨大的消费群体，在技术、产业和市场应用等方面都会走在世界前列，发展潜力巨大。然而，目前以上令人心动的应用，只是试用，或者说只是噱头，

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量产是应用落地的一个重要指标，工信部印发的《人形机器人创新发展指导意见》也提到，到2025年，中国人形机器人实现批量生产，时间紧迫。

据说，特斯拉人形机器人Optimus预计2024年开始少量试产，而国产人形机器人则有量产的消息传出，最近傅利叶智能公司放出了一则视频，标题为“人形机器人GR-1量产如期而至”，傅利叶智能成立于2015年，是一家通用机器人平台型企业。

目前，我国多家人形机器人企业的产品已经开始小批量生产和交付，客户主要是智能制造企业，可以说是量产爬坡阶段。人形机器人在制造系统的落地可分阶段进行，发展路径为从单点到多点，然后融入到智能制造系统当中进行规模化的应用，最后发展为生态。

对于人形机器人在未来工厂的应用，小米有一个721黄金法则，即在未来的智造体系里，自动化设备、人形机器人、人将以7比2比1黄金法则来组成，打出高效的配合战，也就是说，20%工作量由人形机器人来完成。

量产与商业化，一大阻碍是价格，起初，一台人形机器人要几百万、上千万，当然离商用遥遥无期，人形机器人广泛进入生活，成为大众化设备，价格自然是重要的。

目前，人形机器人的推广也面临一个不可忽视的阻碍因素——价格，先进技术和复杂的工程使得其生产成本较高，这一成本因素可能会限制其普及性和实用性，作为一个产品来讲，它要实现高可靠性低成本。

量产必然带来价格的下降，但是下降到什么程度呢？业界专家有个评估：英伟达CEO黄仁勋表示，售价可能不会超过1万—2万美元；马斯克表示，特斯拉的人形机器人售价可能低于2万美元；国内行业领先企业评估，价格在几万元到几十万元不等，犹如汽车，与配置有关。近日，宇树科技发布了其人形智能体Unitree G1，公布的价格是9.9万元起，然而，动则七八万的价格，普通人家怕难承受。

毫无疑问，人形机器人的落地应用，已经是现在进行时，正在加速从科幻奔向现实，不久的将来，人形机器人有望成为电脑、智能手机那样的颠覆性产品，而且与前二者深度融合，将深刻变革人类生产生活方式。