中國人形機器人產業“跑”起來

2024-08-23 16:46:20 來源：新華網

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“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時刻已經來臨。”在北京具身智能機器人創新中心總經理熊友軍看來，近一兩年行業進化超過了以前很多年的發展。

2024年4月，我國自主研發的通用人形機器人“天工”在北京經濟技術開發區首次亮相。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，能在盲視狀態下通過障礙物……“天工”突破性地實現了純電驅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，工業和信息化部發布《人形機器人創新發展指導意見》，提出到2025年，我國人形機器人創新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破，確保核心部組件安全有效供給。

就是在這個月，國內首家瞄準人形機器人核心技術、產品研發和應用生態建設的創新中心——北京具身智能機器人創新中心在北京經濟技術開發區成立，拉開了北京、上海、廣東等創新資源富集地區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，多地成立集產學研用于一體的創新中心，發揮技術攻堅、本體集成和應用示范場景儲備的比較優勢，加快鍛長板、補短板。從核心零部件國產替代到“天工”“青龍”橫空出世，從會說四川方言的“夸父”到創下兩個月開發速度之最的“行者泰山”，中國發布整機產品的企業數量已超過20家。

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

而人形機器人為代表的未來產業突圍之路，正是中國產業快速躍升，塑造全球競爭新優勢的必經之路。

　　翻越技術壁壘這座高山

整潔的車間里，工業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……在位于上海閔行區馬橋鎮人工智能創新試驗區的達闥機器人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便自動裝配完成。

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

即便如此，人形機器人落地，短期內更大的挑戰仍來源于硬件，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毫米的工業精度差距還非常大。如果達到工業精度，數據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決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”，關節由精密減速機構成，其作用是傳導伺服電機的動力，調整速度和扭矩，這一部件中技術壁壘較高，過去國產工業機器人市場約75%的精密減速機被日本企業壟斷。

因為技術壁壘高，國內的工業機器人用減速機制造商一般采用逆向測繪仿制技術路線，產品精度與耐用度不足。智同科技走了一條從源頭理論創新出發，通過正向設計方法的路徑。2015年，智同科技成立，年底與北京工業大學合作開展“產、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研究院”，累計投入8億元，研究開發及生產工業機器人關節用高精密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，掌握了相關產品設計及制造工藝關鍵技術。

張躍明說，核心技術自主可控才能真正實現進口替代，填補國內空白。目前企業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。

自主研發正在成為破解關鍵零部件“卡脖子”的“標配”。這也體現在人形機器人核心感知部件傳感器上。與用于汽車、工業環境等不同，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，通過自主研發以及與合作伙伴的聯合研發，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生產能力。面向特種傳感器需求，研發了六維力傳感器、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，滿足大規模批量應用需求。在業內專家看來，傳感器也是中國工業現代化、智能化的基礎，亟需市場需求推動高端傳感器的研發制造。

包括優必選在內的一些國內公司正通過自研機器人操作系統應用框架，打破國外系統的壟斷，加快實現真正的自主可控，進一步提升系統的安全性、穩定性和可靠性。優必選科技副總裁、研究院執行院長焦繼超說，中國有足夠大的市場規模，還有全球最好的工業供應鏈，非常利于高性價比產品的規模化生產。

除了企業為主體的創新突圍，工業大省、制造強市也跑步入列人形機器人產業，大幅拓展著產業腹地。

2024年3月，浙江在寧波成立了浙江人形機器人創新中心，重點開展人形機器人智能感控技術研究和整機系統研發。寧波是國內少有機器人減速機、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優勢。

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攻關等方向提供政策和資金支持；規劃到2026年，智能機器人全產業鏈工業產值突破500億元，實現整機新產品50項，其中達到產業化水平的人形機器人整機產品不少于3項。

在山東，人形機器人“行者泰山”以7.2公里/小時的速度穩定奔跑，達到了國內領先水平，并創下了業界人形機器人兩個月時間的開發速度之最。

為支持培育壯大人形機器人產業，山東對人形機器人整機生產企業最高給予800萬元獎勵，對人形機器人核心零部件配套生產企業擇優給予最高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業創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研發與應用示范”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”出現在綿陽鬧市街頭。

目前，我國發布整機產品的企業數量超過20家，遠多于國外企業數量。賽迪智庫未來產業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了與發達國家基本一致的先發優勢，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權和核心技術的企業。中國人形機器人產業正在形成競爭優勢，產業規模持續壯大，諧波減速機、二維減速機等核心零部件進入國際頭部企業的供應體系；服務和特種機器人不僅在物流、醫療、建筑等領域實現規模化應用，在空間探索、應急救援、公共安全等方面也發揮著重要作用。

　　跑起來仍存挑戰

踏著小碎步，人形機器人來到汽車車身一側，檢查前后車門鎖扣質量，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，檢測結果實時上傳至工廠智能制造管理系統。近日，優必選工業人形機器人進入安徽合肥蔚來工廠總裝車間實訓，與人類協作完成質量檢測。

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

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

以制造技術的發展來看，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”，就是由于制造技術精度不夠、剛性不足導致的，這樣的“具身結構”，某種程度反映了制造業的整體能力。

當前，人形機器人正處于從實驗室邁向產業化的關鍵節點，作為機器人領域中復雜度最高的產品，其發展仍面臨不少挑戰。

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。未來隨著國內技術逐步突破，同時疊加我國精密減速機市場整體處于供不應求的狀態，精密減速機國產替代大有可為，國產替代進程有望加速。

浙江人形機器人創新中心主任、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，體現為國產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。目前國內替代廠家處于初創期，還沒有大電流的產品，產品質量有待驗證。“我們也在跟企業提更高的要求，希望下一步能夠國產替代。”

具身感知使用的高端傳感器性能與國外存在差距。

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

整體看，傳感器面臨核心技術缺乏、產業規模小等問題，國產傳感器性能指標穩定性、可靠性距離國外競品仍存在1～2個數量級差距。

其次，我國整機創新活躍，但缺乏“從0到1”創新。張躍明認為，國內研發熱情非常高，進步也很快，但是在原創技術上，產業往往善于做“從1到100”的開發，而難以“從0到1”創新。

國家地方共建人形機器人創新中心首席科學家江磊將挑戰總結為“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，但行業仍需要‘冷思考’。”他說。

　　合力破解復雜工業難題

如何破解復雜工業難題，推動人形機器人產業高質量發展？目前，我國多地密集發力，從建立創新中心整合產業鏈，到搭建開源平臺共享成果，再到集中攻關底層技術，多個環節加速發力，培育形成新質生產力。

——國家和地方共建創新中心，整合行業資源。

我國多地加快構建人形機器人技術研發力量，北京、上海、廣東等地陸續布局了人形機器人創新中心，加快相關核心技術突破。“這是破解人形機器人發展難題的良方。”江磊認為。

北京具身智能機器人創新中心聚焦具身智能機器人關鍵共性技術研發和生態建設，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資源組織者、產業發展培育者、落地應用推動者。

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

熊蓉介紹，浙江人形機器人創新中心專注研發整機和大小腦，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，再配合開發軟件、工具鏈等推動下游的應用。

——搭建開源平臺，讓企業唱戲。

“相比國外，目前我國人形機器人企業體量較小，這樣的行業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，借助創新中心等平臺，將共性的突破性成果開放開源給行業，搭臺唱戲，有利于行業整體快速發展。

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

——多鏈條融合，加強底層技術攻關。

在北京經濟技術開發區，人形機器人已經成為重點發展的未來產業之一。北京經濟技術開發區機器人和智能制造產業局副局長馬寧表示，將依托亦莊機器人產業園，整合信創軟硬融合、自駕監管沙盒、多元產業復合優勢，推進先進本體、運動控制、具身智能數據集、垂直大模型、算力底座、軟件系統等集群融合發展。

——培養細分市場隱形冠軍，搭建本土產業鏈零部件供應體系。

北京具身智能機器人創新中心聚焦控制系統、伺服電機、減速機等核心零部件領域，支持企業從一個關節、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“單項冠軍”、“獨角獸”企業，強力做好本土產業鏈零部件供應體系。中心與清華、北大、北航、哈工大等知名高校合作，聯合開展共性關鍵技術、關鍵零部件、系統集成等方面協同攻關，組建高質量專利池，形成聯合防御、風險分擔、開放共享的知識產權協同運用機制。

中國人形機器人站在傳統工業機器人產業的肩膀上，也正在反哺傳統機器人產業不斷進步。控制器、傳感器等硬件降本明顯并應用于傳統機器人，大語言模型、圖像擴散模型等人工智能模型技術也開始在國產工業機器人上出現。“隨著不斷積累、迭代和優化，我們有信心和全球人形機器人產業一起加速奔跑，實現超越。”焦繼超說。