人形机器人，离我们有多远？ | SAIF FMBA科学企业家 - SAIF金融MBA | SAIF | 高金

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下一个万亿级风口，会是人形机器人吗？

从工业、农业、到民用、家用，中国的机器人产业链方兴未艾，核心零部件的国产化趋势也逐渐显现。至于万众期待的人形机器人，虽然趋势已来，但它目前处在什么发展阶段，需要怎样的技术突破？了解机器人的研发和应用逻辑，我们就能找到上述问题的答案。

本文整理自4月20日上海交通大学上海高级金融学院金融MBA举办的科学企业家活动之《国产智能机器人，应用正当时》。

卢俊国

上海交通大学自动化系长聘教授，博导

上海交通大学自主机器人实验室教授

中国自动化学会“分数阶系统与控制专业委员会”副主任

机器人是新质生产力最重要的贡献者之一。从硬件到软件，国产机器人已经较为充分地覆盖了产业链的各个节点。

国产机器人当前在以下几个领域中值得重点关注，包括工业机器人，智慧农业，服务机器人，特种机器人等。

根据《中国机器人产业发展报告》，2024年中国工业机器人市场规模可达110亿美元，年增长率22%，核心零部件的国产化趋势逐渐显现，在汽车、3c、化工、石油等领域都得到应用。新一代农业机器人表现出惊人的生产力，可以细分为采摘机器人，运输机器人以及无人驾驶农机。到2027年，农业机器人国内市场规模有望达到1,210亿，实现40%的年增长。

特种机器人用于高风险、极端环境或人类难以到达的场所，可应用于巡检、工程作业、安防、救援、高风险环境作业等，如智慧矿山。人工智能和5g技术的发展，也为特种机器人带来新的增长点。服务机器人形态多样、行业丰富，如手术机器人、送餐机器人、清洁机器人等，这一领域2027年市场规模预计可达6,000亿，发展潜力巨大。

人形机器人离我们并不遥远。

人形机器人是最适应人类社会的机器人形态，它一般指具有类似人类生理结构和运动方式的机器人，包括双足行走的功能，并要求两只手实现从专用到通用的升级。日前，波士顿动力发布新一代Atlas人形机器人，将其从液压驱动改为电力驱动，这一转向可以视为人形机器人通用化道路上的重要节点。

人类需要什么，人型机器人就需要什么，其中第一重要的就是感知。人类要感知社会和环境，人形机器人也需要感知环境，包括触觉、压力、温湿度、3D视觉等。感知是理解和交互的基础，核心技术包括多模态的感知系统技术、计算机视觉技术，还有触觉的感知以及多传感器融合。

人形机器人的关键技术是运动，包括运动规划、建模、平衡的控制及自适应控制技术。步态生成和稳定这两项功能，对人来讲很容易，对目前的人形机器人比较难，机器人要执行作业时就更难。人工智能的决策是机器人智能行为的核心，包括路径的规划，机器强化学习，智能语言的处理，情感的计算等。

未来机器人的发展趋势，一是平台化和标准化，让机器人的一套硬件和软件都能复用和迭代；二是柔性生产，机器人的生产能够快速适应产品种类变化，进行调整；三是通用化，随着大语言模型的发展，大模型千亿级的算力使得类人化的场景理解、人机交互和智能决策成为可能，这也能实现人形机器人从专用到通用的升级。

低速场景是无人驾驶技术落地的关键突破口。

无人驾驶技术发展多年，为何众多海外企业纷纷“出局”？关键在于没有可落地的应用场景。而在中国，无人环卫作为一个低速场景，有助于自动驾驶技术的落地，从而推动整个行业的发展。类似的场景还有低速、半封闭的无人矿山、无人港口等，它们都获得了国家政策上的发展支持。

《低速无人驾驶清扫车行业发展蓝皮书（2024版）》提到，环卫是城市运营公共服务的重要组成部分。2025年，中国无人环卫潜在市场规模可以达到2,800亿，其中无人驾驶清扫车规模1050亿。与之相对，2023年中国无人驾驶环卫清扫的市场规模仅为24.1亿，各类环卫车及商用清洁机器人的销售数量约14,000台，因此这个领域发展空间非常大，已经达到了可以规模化应用的水平。

把清扫作为一个载体，举一反三后还能执行其他的市政环卫功能，如城管拍照、巡逻等。应用场景的拓展会快速带动行业，人机协作、特定需求的差异化车型也会得到进一步的发展。

内容整理自卢俊国教授的主旨分享：《从低速无人智能清扫机器人看国产机器人行业应用》

张建政

上海交通大学机械工程专业机器人方向工学博士

飒智智能董事长&CEO

人形机器人或类人机器人，它的形态是否像人不太重要，但功能是否像人很重要。

目前的人形机器人都还是以传统机械零部件组成的。用传统的电机、减速机做出来的人形机器人，可能只是具备了人形而已，实际应用中各方面的性能和成本都有待提升。抱着老地图找不到新大陆，所以我期待底层的技术能产生革命性的改变。

实际上，人形机器人或类人机器人，它的形态是否像人不太重要，但功能是否像人很重要。具体的类人功能主要分为四个部分：手、眼、脚、脑。

“脚”的部分，有“腿式”也有“轮式”，“腿式”的成本高又难控制，负载能力、精度都差，所以现在有了“轮腿式”，平的地方用轮子，有台阶的地方用腿。“眼”的部分是各类视觉技术。“手”的部分从串联的机械臂，发展到了并联的多关节。人形机器人发展过程中，有一个阶段性产品叫“类人机器人”或“复合机器人”。它有单臂、有双臂，在工业里得到了广泛应用，已经进入了头部新能源汽车、电子半导体、生物制药等行业的制造工厂。它在形式上不像人，但功能很像人，弹性也很高。

控制器作为“最强大脑”，是机器人的核心。它从比较古老的PLC控制系统，发展到现在的APC先进过程控制系统，也就是涵盖了多轴运动控制器和算法。“类脑”多核芯片功能全面，拥有传感部分、认知部分、决策部分，规划部分，适合作为机器人的大脑，这类芯片也是最像人脑的部分。

驱动器相当于“肌肉”。在人形机器人上不能用体积非常大的驱动器驱动，因为体积大意味着效率低、功率密度小。人形机器人需要高功率密度、高效率、功耗低的驱动器。

操作系统是“灵魂”，需要掌握在我们自己手里。传统的操作系统全是封闭的，开放接口的时间很慢，使用也需要费用。安卓系统比较开放，但是它支持的语言较少，难适应复杂的运动控制算法，也不太适应非线性的东西。2007年，美国高校研发出了ROS机器人操作系统，它本身非常好，但实时性不高。如果延时不可控，就会积累时间误差，导致整个生产节拍的丧失。

对于人形机器人行业的未来，目前尚有很多必要的技术有待进一步发展。

第一、目前的大模型和机器人比较割裂，它要求的算力、能源供给极高，对数据获取量的要求也非常多，对一个作业机器人来说，效率高的小样本学习系统、即“小模型”才是未来的发展方向。

第二、除了算法之外，构型、传动和材料是机器人智能底层的元素。就算机器再有学习能力，也不可能让一个螃蟹构型跑出马的速度。所以未来的机器人怎么把构型基础和学习模型结合起来至关重要。

第三、工业和民用是两个分支，工业注重精度、实时性和性价比，民用注重交互体验感及综合的作业能力。现在很多家庭机器人用不起来，就是因为它的作业太单一了，当机器人有好的体验感、很强的综合作业能力，家庭机器人的时代才能到来。

内容整理自张建政博士的主旨分享：《枝繁叶茂，机器人国产化之路》

封面图：Pexels

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