人形機器人母平臺“天工”在北京發(fā)布（2024 年 4 月 27 日攝）郭宇靖攝

“從1969年第一代人形機器人問世至今55年來，沒有任何時刻比今天更接近夢想成真。人形機器人的iPhone時刻已經(jīng)來臨。”在北京具身智能機器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理熊友軍看來，近一兩年行業(yè)進化超過了以前很多年的發(fā)展。

2024年4月，我國自主研發(fā)的通用人形機器人“天工”在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)首次亮相。身高163厘米，體重43公斤，可以負載5公斤重物，奔跑速度達6公里/小時，能在盲視狀態(tài)下通過障礙物……“天工”突破性地實現(xiàn)了純電驅(qū)動的全尺寸人形機器人擬人奔跑。

7月，在上海召開的2024世界人工智能大會上，25款人形機器人排成“先鋒陣列”展現(xiàn)全球具身智能的最新成果，全球首款通用人形機器人開源公版機“青龍”驚艷亮相。

自從人工智能大模型讓機器人有了大腦，具備與外界“溝通”的能力，迅速點燃了一度沉寂的市場熱情，人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，成為當今世界科技前沿領域必爭之地。高盛預測，到2035年，人形機器人市場規(guī)模有望達到1540億美元。

在這萬億級賽道上，中國與其他國家同步開跑。

2023年11月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，提出到2025年，我國人形機器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術(shù)取得突破，確保核心部組件安全有效供給。

就是在這個月，國內(nèi)首家瞄準人形機器人核心技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)和應用生態(tài)建設的創(chuàng)新中心——北京具身智能機器人創(chuàng)新中心在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)成立，拉開了北京、上海、廣東等創(chuàng)新資源富集地區(qū)在這一新賽道領跑的序幕。

2024年以來，浙江、山東、安徽、四川等制造大省快速跟進，多地成立集產(chǎn)學研用于一體的創(chuàng)新中心，發(fā)揮技術(shù)攻堅、本體集成和應用示范場景儲備的比較優(yōu)勢，加快鍛長板、補短板。從核心零部件國產(chǎn)替代到“天工”“青龍”橫空出世，從會說四川方言的“夸父”到創(chuàng)下兩個月開發(fā)速度之最的“行者泰山”，中國發(fā)布整機產(chǎn)品的企業(yè)數(shù)量已超過20家。

盡管人形機器人產(chǎn)業(yè)尚處于底部向半山腰爬坡的狀態(tài)，距離形成規(guī)模化商業(yè)應用仍需時日，但這個集新技術(shù)、新材料、高端制造于一身的新產(chǎn)業(yè)，貢獻了觀察中國產(chǎn)業(yè)向高端升級的獨特視角：從底層技術(shù)攻關到核心技術(shù)自主研發(fā)，從建立創(chuàng)新中心整合資源到搭建開源平臺共享成果，從培養(yǎng)細分市場隱形冠軍到搭建本土產(chǎn)業(yè)鏈零部件供應體系，從前瞻產(chǎn)業(yè)政策到創(chuàng)新生態(tài)互促，科技創(chuàng)新、政策引導、市場活力“鐵三角”推動產(chǎn)業(yè)快速起跑，與全球企業(yè)競速萬億級新賽道。

而人形機器人為代表的未來產(chǎn)業(yè)突圍之路，正是中國產(chǎn)業(yè)快速躍升，塑造全球競爭新優(yōu)勢的必經(jīng)之路。

翻越技術(shù)壁壘這座高山

整潔的車間里，工業(yè)機器人正在進行行星齒輪減速機、伺服控制器與通信接口模塊的精密組裝……在位于上海閔行區(qū)馬橋鎮(zhèn)人工智能創(chuàng)新試驗區(qū)的達闥機器人5G智能工廠，最快只需100秒，集通信、計算、傳感于一體的機器人智能柔性關節(jié)便自動裝配完成。

“得益于‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’、數(shù)字孿生等智能技術(shù)的加持，工廠可同時生產(chǎn)超過10個不同型號的人形機器人關節(jié)，通過大批量自動化生產(chǎn)，降低了人形機器人行業(yè)進入門檻。”工廠負責人介紹。

即便如此，人形機器人落地，短期內(nèi)更大的挑戰(zhàn)仍來源于硬件，尤其是需要高端制造支撐的核心零部件。小米機器人團隊負責人告訴記者，“目前（人形機器人）上肢精度大約在厘米級，與0.01毫米的工業(yè)精度差距還非常大。如果達到工業(yè)精度，數(shù)據(jù)收集效率會大大提升。”

制造精度已成為我國高端制造必須攻克的堡壘。這個短板怎么快速補齊？

以對機器人運動精度起到?jīng)Q定性作用的精密減速機為例，北京智同精密傳動科技有限責任公司首席科學家張躍明告訴記者，機器人運動的核心部件是“關節(jié)”，關節(jié)由精密減速機構(gòu)成，其作用是傳導伺服電機的動力，調(diào)整速度和扭矩，這一部件中技術(shù)壁壘較高，過去國產(chǎn)工業(yè)機器人市場約75%的精密減速機被日本企業(yè)壟斷。

因為技術(shù)壁壘高，國內(nèi)的工業(yè)機器人用減速機制造商一般采用逆向測繪仿制技術(shù)路線，產(chǎn)品精度與耐用度不足。智同科技走了一條從源頭理論創(chuàng)新出發(fā)，通過正向設計方法的路徑。2015年，智同科技成立，年底與北京工業(yè)大學合作開展“產(chǎn)、學、研、用”一體化深度合作，2020年成立“北京智同工大智能傳動技術(shù)研究院”，累計投入8億元，研究開發(fā)及生產(chǎn)工業(yè)機器人關節(jié)用高精密CRV減速機和人形機器人用新型擺線精密減速機。

從零起步，從對齒輪傳動的基礎理論研究，到齒輪材料、熱處理，再到零部件設計，不斷試錯、糾錯，最終全面掌握了高精密擺線減速機的設計原理，掌握了相關產(chǎn)品設計及制造工藝關鍵技術(shù)。

張躍明說，核心技術(shù)自主可控才能真正實現(xiàn)進口替代，填補國內(nèi)空白。目前企業(yè)人形機器人精密減速機的精度及使用壽命等核心性能指標均達到國際領先水平。

自主研發(fā)正在成為破解關鍵零部件“卡脖子”的“標配”。這也體現(xiàn)在人形機器人核心感知部件傳感器上。與用于汽車、工業(yè)環(huán)境等不同，人形機器人需要嗅覺等特種傳感器，要求小型化、精密化，商業(yè)化還有低成本、批量化的需求。寧波均普人工智能與人形機器人研究院院長郭繼舜告訴記者，通過自主研發(fā)以及與合作伙伴的聯(lián)合研發(fā)，均普智能制造股份有限公司形成一系列人形機器人用關鍵傳感器套件的研發(fā)生產(chǎn)能力。面向特種傳感器需求，研發(fā)了六維力傳感器、機器人嗅覺傳感器等。其中，較為昂貴的六維力傳感器、高精度IMU、多光譜傳感器等，針對人形機器人進行有針對性的設計和降本，滿足大規(guī)模批量應用需求。在業(yè)內(nèi)專家看來，傳感器也是中國工業(yè)現(xiàn)代化、智能化的基礎，亟需市場需求推動高端傳感器的研發(fā)制造。

包括優(yōu)必選在內(nèi)的一些國內(nèi)公司正通過自研機器人操作系統(tǒng)應用框架，打破國外系統(tǒng)的壟斷，加快實現(xiàn)真正的自主可控，進一步提升系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。優(yōu)必選科技副總裁、研究院執(zhí)行院長焦繼超說，中國有足夠大的市場規(guī)模，還有全球最好的工業(yè)供應鏈，非常利于高性價比產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)。

除了企業(yè)為主體的創(chuàng)新突圍，工業(yè)大省、制造強市也跑步入列人形機器人產(chǎn)業(yè)，大幅拓展著產(chǎn)業(yè)腹地。

2024年3月，浙江在寧波成立了浙江人形機器人創(chuàng)新中心，重點開展人形機器人智能感控技術(shù)研究和整機系統(tǒng)研發(fā)。寧波是國內(nèi)少有機器人減速機、控制器、伺服電機“三大件”都有布局的城市，在人形機器人關鍵零部件供應上具有先發(fā)優(yōu)勢。

杭州明確提出對智能機器人“大腦”“小腦”建設、核心零部件和整機制造關鍵技術(shù)攻關等方向提供政策和資金支持；規(guī)劃到2026年，智能機器人全產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)產(chǎn)值突破500億元，實現(xiàn)整機新產(chǎn)品50項，其中達到產(chǎn)業(yè)化水平的人形機器人整機產(chǎn)品不少于3項。

在山東，人形機器人“行者泰山”以7.2公里/小時的速度穩(wěn)定奔跑，達到了國內(nèi)領先水平，并創(chuàng)下了業(yè)界人形機器人兩個月時間的開發(fā)速度之最。

為支持培育壯大人形機器人產(chǎn)業(yè)，山東對人形機器人整機生產(chǎn)企業(yè)最高給予800萬元獎勵，對人形機器人核心零部件配套生產(chǎn)企業(yè)擇優(yōu)給予最高300萬元獎補。

安徽圍繞人形機器人“大腦-小腦-肢體-測評”全方位全鏈條技術(shù)布局，近期安徽省人形機器人重點實驗室、安徽省人形機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心兩大省級平臺獲批成立。

在四川，“人形機器人關鍵技術(shù)研發(fā)與應用示范”等首批7個省人工智能科技重大專項已于今年3月啟動。四川本地人形機器人——會說方言的“夸父”日前已作為“文明交通勸導員”出現(xiàn)在綿陽鬧市街頭。

目前，我國發(fā)布整機產(chǎn)品的企業(yè)數(shù)量超過20家，遠多于國外企業(yè)數(shù)量。賽迪智庫未來產(chǎn)業(yè)研究中心人工智能研究室主任鐘新龍認為，中國在人形機器人市場占據(jù)了與發(fā)達國家基本一致的先發(fā)優(yōu)勢，在專利布局上居于全球第一梯隊，形成了一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的企業(yè)。中國人形機器人產(chǎn)業(yè)正在形成競爭優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)壯大，諧波減速機、二維減速機等核心零部件進入國際頭部企業(yè)的供應體系；服務和特種機器人不僅在物流、醫(yī)療、建筑等領域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧茫诳臻g探索、應急救援、公共安全等方面也發(fā)揮著重要作用。

跑起來仍存挑戰(zhàn)

踏著小碎步，人形機器人來到汽車車身一側(cè)，檢查前后車門鎖扣質(zhì)量，隨后手臂伸進車身，手指頭捏住安全帶向下拉，檢測安全帶功能，檢測結(jié)果實時上傳至工廠智能制造管理系統(tǒng)。近日，優(yōu)必選工業(yè)人形機器人進入安徽合肥蔚來工廠總裝車間實訓，與人類協(xié)作完成質(zhì)量檢測。

“人形機器人走出實驗室，來到真實的汽車制造環(huán)境中，通過收集流水線上的場景數(shù)據(jù)，了解企業(yè)生產(chǎn)需求，完成自我迭代升級，為正式‘上崗’做準備。”焦繼超說。

工業(yè)場景正在成為人形機器人企業(yè)率先瞄準的突破點，取代只能執(zhí)行固定流程任務的傳統(tǒng)工業(yè)機器人。人形機器人進了工廠，離進入千家萬戶還遠嗎？

以制造技術(shù)的發(fā)展來看，遠沒有那么快。張躍明說，很多時候人形機器人走路“晃來晃去”，就是由于制造技術(shù)精度不夠、剛性不足導致的，這樣的“具身結(jié)構(gòu)”，某種程度反映了制造業(yè)的整體能力。

當前，人形機器人正處于從實驗室邁向產(chǎn)業(yè)化的關鍵節(jié)點，作為機器人領域中復雜度最高的產(chǎn)品，其發(fā)展仍面臨不少挑戰(zhàn)。

首先，在關鍵部件領域，與國際頂尖水平仍存在差距。

高精度伺服電機、精密減速機的功率密度、產(chǎn)品壽命、可靠性仍有較大提升空間。

張躍明以減速機為例說，制造過程繁復且精密，對制造工藝以及材料等要求高，還有性價比的考量。未來隨著國內(nèi)技術(shù)逐步突破，同時疊加我國精密減速機市場整體處于供不應求的狀態(tài)，精密減速機國產(chǎn)替代大有可為，國產(chǎn)替代進程有望加速。

浙江人形機器人創(chuàng)新中心主任、浙江大學教授熊蓉認為，以計算控制器來看，小體積下大算力的能力差距顯著，體現(xiàn)為國產(chǎn)芯片的算力和集成度與國際先進水平還有差距。雙足仿人機器人關節(jié)運動特點和人類類似，如運動速度快、機動性能好、步幅和步頻變化快等，這些運動特點都要求驅(qū)動器具有高功率密度、高響應性、高能量利用效率和耐沖擊性等特性。目前國內(nèi)替代廠家處于初創(chuàng)期，還沒有大電流的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量有待驗證。“我們也在跟企業(yè)提更高的要求，希望下一步能夠國產(chǎn)替代。”

具身感知使用的高端傳感器性能與國外存在差距。

目前一些企業(yè)已研發(fā)推出可量產(chǎn)的人形機器人用激光雷達傳感器、超寬光譜相機等，且表現(xiàn)出較為優(yōu)異的性能，“但整體來說，在傳感器精度和耐久性上，與國際先進產(chǎn)品比，還有一定差距”，熊蓉說。

整體看，傳感器面臨核心技術(shù)缺乏、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小等問題，國產(chǎn)傳感器性能指標穩(wěn)定性、可靠性距離國外競品仍存在1～2個數(shù)量級差距。

其次，我國整機創(chuàng)新活躍，但缺乏“從0到1”創(chuàng)新。張躍明認為，國內(nèi)研發(fā)熱情非常高，進步也很快，但是在原創(chuàng)技術(shù)上，產(chǎn)業(yè)往往善于做“從1到100”的開發(fā)，而難以“從0到1”創(chuàng)新。

國家地方共建人形機器人創(chuàng)新中心首席科學家江磊將挑戰(zhàn)總結(jié)為“一高五難”，即硬件門檻高、軟件算法難、軟硬解耦難、知識積累難、人才聚集難與安全應用難。“雖然人形機器人是非常熱的話題，但行業(yè)仍需要‘冷思考’。”他說。

合力破解復雜工業(yè)難題

如何破解復雜工業(yè)難題，推動人形機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展？目前，我國多地密集發(fā)力，從建立創(chuàng)新中心整合產(chǎn)業(yè)鏈，到搭建開源平臺共享成果，再到集中攻關底層技術(shù)，多個環(huán)節(jié)加速發(fā)力，培育形成新質(zhì)生產(chǎn)力。

——國家和地方共建創(chuàng)新中心，整合行業(yè)資源。

我國多地加快構(gòu)建人形機器人技術(shù)研發(fā)力量，北京、上海、廣東等地陸續(xù)布局了人形機器人創(chuàng)新中心，加快相關核心技術(shù)突破。“這是破解人形機器人發(fā)展難題的良方。”江磊認為。

北京具身智能機器人創(chuàng)新中心聚焦具身智能機器人關鍵共性技術(shù)研發(fā)和生態(tài)建設，圍繞“天工”和“開物”兩大核心任務開展攻堅，并致力于成為具身智能領域的行業(yè)資源組織者、產(chǎn)業(yè)發(fā)展培育者、落地應用推動者。

“創(chuàng)新中心獲得了優(yōu)必選等股東單位600余項知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)，將整合上下游資源，瞄準聚焦于人形機器人核心技術(shù)研發(fā)和生態(tài)建設，聯(lián)合行業(yè)力量集中攻關，將成果再賦能整個行業(yè)。”熊友軍說，創(chuàng)新中心將發(fā)揮創(chuàng)新攻堅牽引作用，形成快速響應企業(yè)需求的樣機研發(fā)、檢驗測試、精密加工、批量制造等服務能力。

熊蓉介紹，浙江人形機器人創(chuàng)新中心專注研發(fā)整機和大小腦，通過整機帶動上游形成供應鏈體系，以大小腦的能力賦能下游，再配合開發(fā)軟件、工具鏈等推動下游的應用。

——搭建開源平臺，讓企業(yè)唱戲。

“相比國外，目前我國人形機器人企業(yè)體量較小，這樣的行業(yè)格局雖然有利于百花齊放、百家爭鳴，但也容易造成重復競爭。”熊友軍說，借助創(chuàng)新中心等平臺，將共性的突破性成果開放開源給行業(yè)，搭臺唱戲，有利于行業(yè)整體快速發(fā)展。

江磊認為，在人形機器人領域，開源能夠加速技術(shù)的發(fā)展和應用，通過集結(jié)全球的智慧和資源，快速迭代和優(yōu)化機器人的設計和功能，有助于解決技術(shù)難題，推動人形機器人在性能、智能和適應性上突破。

——多鏈條融合，加強底層技術(shù)攻關。

在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，人形機器人已經(jīng)成為重點發(fā)展的未來產(chǎn)業(yè)之一。北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)機器人和智能制造產(chǎn)業(yè)局副局長馬寧表示，將依托亦莊機器人產(chǎn)業(yè)園，整合信創(chuàng)軟硬融合、自駕監(jiān)管沙盒、多元產(chǎn)業(yè)復合優(yōu)勢，推進先進本體、運動控制、具身智能數(shù)據(jù)集、垂直大模型、算力底座、軟件系統(tǒng)等集群融合發(fā)展。

——培養(yǎng)細分市場隱形冠軍，搭建本土產(chǎn)業(yè)鏈零部件供應體系。

北京具身智能機器人創(chuàng)新中心聚焦控制系統(tǒng)、伺服電機、減速機等核心零部件領域，支持企業(yè)從一個關節(jié)、一個減速機入手精耕細作，培育一批細分市場隱形冠軍、專精特新“小巨人”、制造業(yè)“單項冠軍”、“獨角獸”企業(yè)，強力做好本土產(chǎn)業(yè)鏈零部件供應體系。中心與清華、北大、北航、哈工大等知名高校合作，聯(lián)合開展共性關鍵技術(shù)、關鍵零部件、系統(tǒng)集成等方面協(xié)同攻關，組建高質(zhì)量專利池，形成聯(lián)合防御、風險分擔、開放共享的知識產(chǎn)權(quán)協(xié)同運用機制。

中國人形機器人站在傳統(tǒng)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的肩膀上，也正在反哺傳統(tǒng)機器人產(chǎn)業(yè)不斷進步?？刂破鳌鞲衅鞯扔布当久黠@并應用于傳統(tǒng)機器人，大語言模型、圖像擴散模型等人工智能模型技術(shù)也開始在國產(chǎn)工業(yè)機器人上出現(xiàn)。“隨著不斷積累、迭代和優(yōu)化，我們有信心和全球人形機器人產(chǎn)業(yè)一起加速奔跑，實現(xiàn)超越。”焦繼超說。