【ZiDongHua 之行業(yè)新資訊收錄關(guān)鍵詞：機(jī)器人 智能手機(jī) 新能源汽車】

　　

　　一

　　

　　人形機(jī)器人簡(jiǎn)介

　　

　　圖片

　　

　　01

　　

　　概念定義

　　

　　人形機(jī)器人是一種模仿人類的外觀和行為的仿生通用機(jī)器人，具有擅長(zhǎng)處理復(fù)雜多樣任務(wù)、易于融入人類日?；顒?dòng)等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)功能目標(biāo)是在工廠和商業(yè)活動(dòng)中替代人進(jìn)行工作，或在日常生活中幫助和服務(wù)人類。

　　

　　根據(jù)不同的使用需求和場(chǎng)景，人形機(jī)器人可分為基礎(chǔ)版整機(jī)和功能型整機(jī)兩大類?；A(chǔ)版整機(jī)主要面向功能深度開發(fā)和一般應(yīng)用需求，打造具有類人外觀、雙腿行走、雙臂雙手靈巧操作等基礎(chǔ)要素的通用平臺(tái)，具體包括小型人形機(jī)器人和全尺寸人形機(jī)器人等類別。功能型整機(jī)是在基礎(chǔ)版全尺寸人形機(jī)器人的基礎(chǔ)上，主要面向民生、制造、特種等特殊應(yīng)用場(chǎng)景，根據(jù)需求對(duì)產(chǎn)品特定能力進(jìn)行強(qiáng)化，具體包括低成本交互型人形機(jī)器人、高精度型人形機(jī)器人、高可靠型人形機(jī)器人和高運(yùn)動(dòng)性能型人形機(jī)器人等類別。

　　

　　人形機(jī)器人是當(dāng)前世界機(jī)器人領(lǐng)域最活躍的焦點(diǎn)，有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，已成為全球主要國(guó)家和地區(qū)科技競(jìng)爭(zhēng)的新高地、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎。

　　

 

　　

　　02

　　

　　應(yīng)用設(shè)想及價(jià)值意義

　　

　　結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)

　　

　　人形機(jī)器人是一種通用機(jī)器人。為應(yīng)對(duì)不同工作任務(wù)，相比于針對(duì)單一任務(wù)設(shè)計(jì)的專用機(jī)器人，通用機(jī)器人的關(guān)節(jié)自由度更多、整體結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，導(dǎo)致其總體運(yùn)行效率和精度相對(duì)降低。因此，人形機(jī)器人更擅長(zhǎng)于處理復(fù)雜多樣的工作任務(wù)，不擅長(zhǎng)處理簡(jiǎn)單重復(fù)、對(duì)運(yùn)行效率要求高的工作。

　　

　　人形機(jī)器人是一種仿人機(jī)器人。顧名思義，人形機(jī)器人總體上是參照人類身體特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，其運(yùn)動(dòng)特性大致與人類相當(dāng)，其外觀特征也讓人類用戶更感熟悉。因此，人形機(jī)器人更擅長(zhǎng)在人類工作生活的環(huán)境中輔助或替代人類進(jìn)行工作，擅長(zhǎng)與人類交互，不擅長(zhǎng)原本人類難以執(zhí)行的任務(wù)。

　　

　　應(yīng)用設(shè)想

　　

　　基于其結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，人形機(jī)器人有望率先在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)示范應(yīng)用，在特種領(lǐng)域?qū)⒅鸩教娲祟悾⒂诔墒於容^高后在民生領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

　　

　　在工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人及智能化產(chǎn)線已具有很強(qiáng)的工作能力，但實(shí)際生產(chǎn)中仍有一些特殊環(huán)節(jié)依賴于人工作業(yè)，進(jìn)一步使用傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)對(duì)此類工作需要付出很高的代價(jià)，同時(shí)招工難、用工貴的問題愈發(fā)凸出，因此使用人形機(jī)器人就成為了理想方案。

　　

　　在特種領(lǐng)域，在諸如火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)、礦井下、核電站、化工廠等危險(xiǎn)和極端環(huán)境中，為了保護(hù)生命安全由機(jī)器人完全替代人類進(jìn)行作業(yè)是必然趨勢(shì)，同時(shí)該類任務(wù)多有環(huán)境惡劣、路況未知、操作復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的輪式或多足機(jī)器人可應(yīng)對(duì)的任務(wù)有限，人形機(jī)器人可以“手腳并用”移動(dòng)和靈巧操作的特性具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

　　

　　在民生領(lǐng)域，人形機(jī)器人極強(qiáng)的通用性使其可以應(yīng)對(duì)如家務(wù)等復(fù)雜多樣的任務(wù)需求，人形機(jī)器人與人類相似的結(jié)構(gòu)使其可以完美適配人類生活環(huán)境，人形機(jī)器人與人類近似的外觀又使其可以更好完成情感陪伴等任務(wù)。

　　

　　價(jià)值意義

　　

　　帶動(dòng)機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。人形機(jī)器人的發(fā)展引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)加強(qiáng)資源互通共享，協(xié)同突破一批關(guān)鍵共性技術(shù)和基礎(chǔ)部組件產(chǎn)品，而上述成果也可在其他種類機(jī)器人領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，由此反哺帶動(dòng)機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　

　　驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。人形機(jī)器人發(fā)展?jié)摿Υ?、?yīng)用前景廣，遠(yuǎn)期全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到萬億美元量級(jí)，隨著其技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用的快速拓展，人形機(jī)器人將逐步發(fā)展為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要引擎。

　　

　　推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展。一方面推動(dòng)人類生活方式變革，人形機(jī)器人將是未來智能化生活的核心樞紐和重要的商業(yè)入口。另一方面推動(dòng)人類全面重新分工，促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力躍上更高臺(tái)階，將人類從低價(jià)值和重體力的工作中解放出來，更可以解決養(yǎng)老、康復(fù)護(hù)理、家政服務(wù)等勞動(dòng)力短缺行業(yè)的燃眉之急。

　　

　　03

　　

　　產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

　　

　　從產(chǎn)業(yè)鏈視角看，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游基礎(chǔ)部組件及軟件、中游整機(jī)制造和下游系統(tǒng)集成與應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。

　　

　　圖1：人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

　　

　　

　　

　　基礎(chǔ)部組件及軟件

　　

　　人形機(jī)器人基礎(chǔ)部組件及軟件由結(jié)構(gòu)組件、執(zhí)行器、傳感器、控制器、動(dòng)力能源和軟件等二級(jí)環(huán)節(jié)組成。其中，結(jié)構(gòu)組件包括輕量化骨骼、仿人機(jī)械臂、仿人靈巧手和仿人腿足等，執(zhí)行器包括電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、液壓伺服執(zhí)行器和氣動(dòng)伺服執(zhí)行器等，傳感器包括視覺傳感器、聽覺傳感器、力傳感器、觸覺傳感器（電子皮膚）、嗅覺傳感器和姿態(tài)傳感器等，控制器包括高算力主控制器、高性能運(yùn)動(dòng)控制器和智能感知規(guī)劃決策芯片等，動(dòng)力能源包括高能量密度電池、智能電源管理系統(tǒng)、電池組優(yōu)化匹配系統(tǒng)和動(dòng)力能源總成等，軟件包括操作系統(tǒng)、中間件、開發(fā)平臺(tái)和工具包等。

　　

　　整機(jī)制造

　　

　　人形機(jī)器人整機(jī)由基礎(chǔ)版整機(jī)和功能型整機(jī)兩個(gè)二級(jí)環(huán)節(jié)組成。其中，基礎(chǔ)版整機(jī)包括小型人形機(jī)器人、全尺寸人形機(jī)器人等，功能型整機(jī)包括低成本交互型人形機(jī)器人、高精度型人形機(jī)器人、高可靠型人形機(jī)器人和高運(yùn)動(dòng)性能型人形機(jī)器人等。

　　

　　系統(tǒng)集成與應(yīng)用

　　

　　人形機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用由特種領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民生領(lǐng)域和其他領(lǐng)域四個(gè)二級(jí)環(huán)節(jié)組成。其中，特種領(lǐng)域應(yīng)用包括安防巡邏、危險(xiǎn)作業(yè)、應(yīng)急救援、太空作業(yè)等，工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用包括裝配、轉(zhuǎn)運(yùn)、檢測(cè)、維護(hù)等，民生領(lǐng)域應(yīng)用包括醫(yī)療康復(fù)、養(yǎng)老陪護(hù)、家政服務(wù)、娛樂表演、商業(yè)服務(wù)、教育培訓(xùn)、農(nóng)業(yè)作業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流等，以及其他應(yīng)用領(lǐng)域。

　　

 

　　

　　04

　　

　　國(guó)外發(fā)展歷程

　　

　　日本

　　

　　早稻田大學(xué)于1967年啟動(dòng)人形機(jī)器人研究，并于1972年開發(fā)出世界上第一臺(tái)真正意義上具有行走能力的全尺寸人形機(jī)器人WABOT-1，后于1984年開發(fā)出可進(jìn)行對(duì)話和表演的WABOT-2。本田公司于上世紀(jì)八十年代啟動(dòng)人形機(jī)器人研究，于2000年推出的Asimo可完成上下樓、奔跑和踢球等動(dòng)作，后于2017年推出了針對(duì)應(yīng)急救援設(shè)計(jì)的E2-DR。豐田公司于2017年開發(fā)出的遠(yuǎn)程控制機(jī)器人T-HR3系列可以將操作人員的動(dòng)作映射到機(jī)器人上，后于2021年推出家庭保姆機(jī)器人Busboy。此外，日本還有軟銀機(jī)器人公司于2014年推出的社交機(jī)器人Pepper，東京大學(xué)于2014年推出的高速雙足機(jī)器人Achires，后于2018年推出Kengoro和Kenshire，大阪大學(xué)于2015年展示超仿真機(jī)器人Erica。

　　

　　美國(guó)

　　

　　美國(guó)波士頓動(dòng)力公司成立于1992年，在經(jīng)過長(zhǎng)期技術(shù)開發(fā)積累后于2009年推出了人形機(jī)器人PERMAN，后于2013年推出了Atlas，Atlas系列機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制方面實(shí)現(xiàn)較大突破，其可以在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的行走，同時(shí)可以做出跳躍、后空翻等動(dòng)作。特斯拉公司于2021年公布了其人形機(jī)器人計(jì)劃“Tesla Bot”，并于2022年公開展示了原型機(jī)Optimus，特斯拉通過開創(chuàng)性地采取優(yōu)化硬件細(xì)節(jié)、提速軟件開發(fā)，借助現(xiàn)有資源、降低制造成本，以及打造明星項(xiàng)目、匯聚關(guān)鍵要素等方式，有效提升了產(chǎn)品開發(fā)效率、壓減了產(chǎn)品成本和售價(jià)，Optimus預(yù)計(jì)售價(jià)在2025-2030年之間開啟量產(chǎn)，售價(jià)約2萬美元、遠(yuǎn)低于正在開發(fā)中的同類產(chǎn)品。美國(guó)航空航天局和通用汽車公司于2010年開始聯(lián)合研發(fā)第二代人形機(jī)器人Robonaut-2，期望其在汽車制造和航天航空領(lǐng)域都能發(fā)揮重要作用，并于2011年通過“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)將其運(yùn)往國(guó)際空間站，使其成為人類史上首個(gè)太空機(jī)器宇航員，美國(guó)航空航天局還于2023年宣布正與澳大利亞伍德賽德能源公司開展合作，通過將人形機(jī)器人Valkyrie派往石油鉆井平臺(tái)擔(dān)任操作員提升其遠(yuǎn)程操作能力，從而提高無人駕駛和海上能源設(shè)施的安全性和效率，并為人形機(jī)器人參與未來太空任務(wù)收集有價(jià)值的數(shù)據(jù)。此外，加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校研發(fā)出高速雙足機(jī)器人ARTEMIS，麻省理工學(xué)院研發(fā)出重型操作機(jī)器人HERMES，美國(guó)加州理工學(xué)院研發(fā)出Amber，F(xiàn)igure公司推出了通用型重型操作機(jī)器人Figure 01，Apptronik公司研發(fā)出通用人形機(jī)器人Apollo，Agility Robotics公司推出了Cassie和Digit。同時(shí)，近年來美國(guó)人工智能領(lǐng)域公司也愈發(fā)重視參與人形機(jī)器人研發(fā)，例如英偉達(dá)推出了人形機(jī)器人通用基礎(chǔ)模型GR00T。

　　

　　俄羅斯

　　

　　俄羅斯“仿生人技術(shù)”科研生產(chǎn)聯(lián)合體于2011年開始研發(fā)用于應(yīng)急救援的Fedor系列人形機(jī)器人，該機(jī)器人可被遠(yuǎn)程控制，也可自主執(zhí)行語音命令，俄羅斯于2019年將其運(yùn)往國(guó)際空間站執(zhí)行任務(wù)。2021年“仿生人技術(shù)”科研生產(chǎn)聯(lián)合體稱其正在開發(fā)Teledroid人形機(jī)器人，該機(jī)器人結(jié)構(gòu)近似無腿人體軀干，將由位于空間站或飛行控制中心的穿戴特殊服裝的操作員對(duì)其進(jìn)行控制，將于2025年前完成開發(fā)，同年俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)稱其正與“能源”火箭航天集團(tuán)公司合作研制太空行走人形機(jī)器人。此外，俄羅斯Promobot公司打造出一款面部仿真人形機(jī)器人，可執(zhí)行導(dǎo)購(gòu)、迎賓等任務(wù)。

　　

　　歐洲其他國(guó)家

　　

　　意大利科學(xué)研究院開發(fā)的iCub系列可以實(shí)現(xiàn)抓取東西、跳舞、玩捉迷藏游戲等功能，還與比薩大學(xué)聯(lián)合研發(fā)了消防救援機(jī)器人WALK-MAN。英國(guó)Engineered Arts公司推出了具有豐富表情和動(dòng)作細(xì)節(jié)的Amca，以及側(cè)重于與語言交互功能的RoboThespian。挪威1X Technologies公司推出了用于安保巡邏的四輪底盤人形機(jī)器人呢EVE，正在開發(fā)雙足人形機(jī)器人NEO。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)開發(fā)出高速雙足機(jī)器人LOLA，卡爾斯魯厄理工學(xué)院開發(fā)出雙臂協(xié)作機(jī)器人ARMAR。西班牙Macco Robotics公司推出了人形機(jī)器人調(diào)酒師KIME，PAL Robotics公司推出了REEM-C和主要用于工業(yè)領(lǐng)域的TALOS。

　　

　　二

　　

　　產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　

 

　　

　　01

　　

　　產(chǎn)業(yè)規(guī)模及預(yù)測(cè)

　　

　　2026年中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破200億元。在2022年及之前較長(zhǎng)時(shí)期，中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)處于基礎(chǔ)研究和技術(shù)積累階段，主導(dǎo)產(chǎn)品多為用于教育的小型人形機(jī)器人，以及少量用于實(shí)驗(yàn)、展覽、演出等場(chǎng)景的全尺寸人形機(jī)器人。2023年，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、政府、資本等多方通力協(xié)作下，人形機(jī)器人發(fā)展勢(shì)能快速釋放，“行業(yè)老兵”乘勢(shì)發(fā)展壯大甚至成功上市，同時(shí)涌現(xiàn)出一批有較強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)力的初創(chuàng)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)至39.1億元，同比增長(zhǎng)85.7%。在政府引導(dǎo)和投資驅(qū)動(dòng)下，2024和2025年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將持續(xù)高速增長(zhǎng)，一批領(lǐng)先產(chǎn)品將開始小規(guī)模量產(chǎn)，同時(shí)也將有更多其他行業(yè)企業(yè)跨界入局。在2026年及之后，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)需求拉動(dòng)，而前期市場(chǎng)拉動(dòng)作用將相對(duì)有限，加之產(chǎn)業(yè)規(guī)?；鶖?shù)的增大，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速將逐步回落。

　　

　　圖2：2021-2026年中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模及預(yù)測(cè)

　　

　　

　　功能性整機(jī)發(fā)展?jié)摿^高。當(dāng)前人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，基礎(chǔ)版整機(jī)在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，應(yīng)用于教育等場(chǎng)景的小型人形機(jī)器人發(fā)展相對(duì)成熟，2022和2023年基于功能深度開發(fā)等目的打造的全尺寸人形機(jī)器人發(fā)展逐步提速。未來，隨著基礎(chǔ)版整機(jī)的持續(xù)完善和針對(duì)特定場(chǎng)景開發(fā)功能模塊的不斷成熟，以及市場(chǎng)需求逐漸釋放，功能型整機(jī)將逐步占據(jù)主流，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>