“加油、加油，這個‘小個子’跑得真好，步伐最穩(wěn)健?！碑斂吹綑C器人靈活地跑過彎道，路邊觀眾禁不住大喊。4月19日，北京亦莊，人類馬拉松運動員與人形機器人“跑者”站在同一起跑線。
早上7點半，全球首個人形機器人半程馬拉松開賽，第一個出場的“天工”機器人威猛高大，是個1米8的大個頭?！靶L小子”“小頑童”則小巧靈活，步幅穩(wěn)定，甚至還穿著運動鞋，跑起來就像小朋友。
“盡管有的機器人需要攙扶，有的步履蹣跚甚至摔倒，但如此近距離接觸、感受以往在科幻大片中看到的場景，還是特別震撼?！碧匾鈳Ш⒆觼砜幢荣惖男√聘嬖V科技日報記者。
對人類來講，跑上馬拉松賽道并非難事；對人形機器人來講，走向真實開放的場景，卻是科技和產(chǎn)業(yè)的一大步。
《2025人形機器人與具身智能產(chǎn)業(yè)研究報告》提出，2025年，人形機器人產(chǎn)業(yè)有望從“技術驗證期”向“規(guī)模化商用期”快速過渡，全球具身智能市場規(guī)模預計達195.25億元。
杭州宇樹科技有限公司CEO王興興認為，今年人形機器人數(shù)量會顯著增加，預計兩年內(nèi)，可以在一些基礎服務業(yè)或工業(yè)應用中推廣。隨著技術不斷成熟與成本逐步降低，人形機器人走進千家萬戶的腳步會越來越快。當前，人形機器人處于怎樣的發(fā)展階段，距離真正商業(yè)化之路還有多遠？
突然爆火的背后
自從在央視春晚舞臺轉手絹以來，人形機器人屢屢出圈，賺足了眼球。
在資本市場，其也正成為新的“風口”。僅2024年上半年，全球人形機器人領域融資額突破50億美元，相當于過去五年的總和。
“人形機器人突然爆火的背后，是具身智能的突破?！睒肪郏ㄉ钲冢C器人技術有限公司董事長冷曉琨說。
冷曉琨解釋，具身智能是指將人工智能融入機器人等物理實體，賦予它們像人一樣感知、學習及與環(huán)境動態(tài)交互的能力。1950年提出的這一概念，強調的是智能體通過身體與環(huán)境的互動產(chǎn)生智能行為。
業(yè)界普遍認為，具身智能主要由“大腦”“小腦”“本體”三部分構成。“大腦”即AI大模型，可提高機器人的語言交互、環(huán)境感知、任務決策等關鍵能力，幫助機器人與人類進行對話交互并做出決策；“小腦”則是運動控制算法，控制機器人的運動、身體感知與平衡。“人形機器人無疑是大模型進入物理世界最合適的載體?！崩鋾早f。
在人形機器人發(fā)展史上，有三個里程碑事件不可繞過：1973年，世界第一個人形機器人在日本早稻田大學誕生，首次實現(xiàn)了雙足行走，盡管動作機械僵硬；2000年，本田發(fā)布人形機器人ASIMO第一代機型，行走更加自然；2013年，美國波士頓動力公司研發(fā)的雙足機器人Atlas亮相，平衡性大大增強，不但會跑，而且摔倒后可以站起來。
北京理工大學教授、北京理工華匯智能科技有限公司董事長張偉民表示，長期以來，機器人開發(fā)以編程為基礎，2022年AI大模型問世，強大的學習能力推動人形機器人快速發(fā)展。
我國人形機器人的探索起步于20世紀80年代末，國內(nèi)企業(yè)大多采用“整機集成、關鍵零部件自研”路線，加速推進整機產(chǎn)品迭代。
“目前，國內(nèi)人形機器人產(chǎn)品具備較為穩(wěn)定的行走、跑跳、站起等基本功能，在技術方面與國外比肩。”張偉民說，這些動作的實現(xiàn)主要得益于“小腦”的進步?；镜倪\動控制算法解決以后，人形機器人穩(wěn)定平衡能力顯著提升，結合大模型在場景中的訓練學習，其行動愈發(fā)自如。
此次馬拉松比賽中，“天工”以2小時40分鐘成功完賽，摘取桂冠?！皩C器人來講，跑馬拉松時地面可能凹凸不平，還會有轉彎、斜坡，在重心偏離時，能夠保持身體平衡都很難?！北本┤诵螜C器人創(chuàng)新中心品牌公關負責人魏嘉星介紹，為準備此次比賽，團隊在具身智能大、小腦和本體等多個層面優(yōu)化。
在機器人本體方面，該中心基于天工Ultra平臺，對結構進行優(yōu)化，尋找重量與剛度之間的平衡點，減少跑步過程中地面對腿和腳的沖擊，提高長時間奔跑的穩(wěn)定性。
為提高運動速度，研發(fā)團隊在仿真環(huán)境中不斷訓練“天工”，探索關節(jié)力矩和轉速的峰值邊界。同時，還提升了關節(jié)導熱和風冷散熱技術，使機器人可以保持21公里長時間跑步?！斑@在以前都是不可想象的?！蔽杭涡钦f。
從跳舞、前空翻，到登臺階、雪地奔跑，人形機器人技能進階之快讓人眼花繚亂。魏嘉星表示，眾多動作中，登臺階較難實現(xiàn)。實驗階段，人形機器人上下臺階時，大多需要提前掃描樓梯建立三維模型，再根據(jù)預設程序邁出固定步幅。
“這種‘照著圖紙走鋼絲’的方式，面對真實場景下無法預知的地形，就像讓蒙眼登山者復刻昨天的腳步，一旦臺階尺寸變化或定位偏移，極易踏空失衡。”魏嘉星說。
此前，“天工”機器人成功連續(xù)攀爬100多級臺階，取得重要技術突破?！霸诓痪玫膶?，這些人形機器人甚至能在山地、雪地、廢墟等極端環(huán)境下開展救援等各種作業(yè)，為具身智能應用的普及奠定基礎?！蔽杭涡钦f。
找準應用場景是關鍵
屈膝、下蹲、從托盤上穩(wěn)穩(wěn)搬起物料箱放在拖車上，然后轉身，繼續(xù)搬運……如今，人形機器人進廠“打工”，在汽車制造、電子制造等多個工業(yè)領域“上崗”。
“我們不只是要做一臺能跑會跳的人形機器人，而是要真正推動其賦能千行百業(yè)?！痹诶鋾早磥?，讓機器人服務人、服務產(chǎn)業(yè)，才是最根本的目的。
冷曉琨分析，人形機器人產(chǎn)業(yè)化推進要經(jīng)歷三個重要階段，依次是面向科研機構和展廳場景、工業(yè)場景、家用場景。
相比其他領域，工業(yè)場景對人形機器人需求更為迫切。它被視為最有潛力的工業(yè)助手。與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，人形機器人在靈活性和適應性上具有顯著優(yōu)勢，如在電池組裝環(huán)節(jié)，可輕松完成高精度操作，減少人工參與。
“但在精細操作和復雜長鏈任務上，機器人的工作效率約為熟練工人的70%，人形機器人仍需突破關鍵技術?！崩鋾早f，機器人還干不了像打螺絲等高級技工承擔的復雜工作，而只能干一些像搬運、組裝、焊接之類繁重、重復性強的粗活。
中泰證券發(fā)布的報告顯示，目前人形機器人已在商場接待、柔性制造等多領域開展試驗性應用。長期來看，僅我國汽車制造業(yè)就有約34萬臺人形機器人的潛在需求。
“國家戰(zhàn)略層面的重視，也為引領我國人形機器人產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展注入了強勁動力?！睆垈ッ裾f，2023年11月，工信部出臺《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》將人形機器人發(fā)展提升到了和計算機、智能手機、新能源汽車同等地位。
今年兩會，“具身智能”首次寫入政府工作報告。各地紛紛布局，產(chǎn)業(yè)鏈、上下游齊發(fā)力，技術迭代加速，加快推動場景落地。
然而，冷曉琨表示，人形機器人在工業(yè)場景中的應用，還處于小規(guī)模試驗階段。目前，只有少部分先進工廠開始探索在某些工作流程中使用，要實現(xiàn)大規(guī)模替代人工還為時尚早。
“成本較高成為其產(chǎn)業(yè)化應用的掣肘?！敝袊茖W技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院研究員陳志在調研中發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)人形機器人成本每臺約70萬元。除了高昂的整機成本，核心零部件缺乏統(tǒng)一技術標準、定制化場景牽引不足等也阻礙了人形機器人產(chǎn)業(yè)化應用。
大模型算法決定人形機器人的智能化水平和運動能力，當前人形機器人發(fā)展面臨的最大瓶頸仍是“大腦”。陳志表示，“大腦”是否聰明面臨的最大問題是數(shù)據(jù)，國內(nèi)用于訓練大模型算法的高質量數(shù)據(jù)集匱乏，在數(shù)據(jù)收集效率和仿真技術等方面與國外差距明顯?！皵?shù)據(jù)是機器人的原料，沒有數(shù)據(jù)，機器人何談智能?！?/p>
“我國人形機器人發(fā)展仍處于起步階段。”冷曉琨將當前的人形機器人市場比作2018年前后的新能源汽車，無論是社會接受度、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度還是出貨量都很相似。但隨著成本下探與生態(tài)完善，產(chǎn)業(yè)有望復制新能源汽車發(fā)展路徑，成為中國經(jīng)濟新增長極。
走進家庭路還很長
在某企業(yè)展廳，一臺人形機器人正為老人按摩肩頸。它還能幫孩童輔導作業(yè)，空閑時間還可以疊衣服、打掃衛(wèi)生……人形機器人越來越嫻熟的技能，讓人們對它走入日常生活充滿期待。
“消費者比較樂于見到人形機器人大規(guī)模走進家庭，但它真正落地還有很長的路要走?！敝袊娮有畔a(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院未來產(chǎn)業(yè)研究中心人工智能研究室主任鐘新龍說。
鐘新龍表示，家庭環(huán)境涵蓋更多的碎片化場景，復雜性超乎想象。如需同時處理寵物、飄動的窗簾、滾動的玩具等多個移動物體，還要持續(xù)學習家庭成員習慣、理解“把藥放在媽媽看得見的地方”這類模糊指令等，難度很大。
中國科學院最新測試顯示，當前市面上的主流機型在模擬家庭環(huán)境中的任務完成率僅達58.3%，較工廠場景下降37個百分點?！爱敊C器人不太聰明時，只能在工廠做一些相對簡單的工作，但具身智能更深層的意義是讓機器人從‘專才’走向‘通才’，從在特定環(huán)境下完成單一任務，到能在開放環(huán)境中執(zhí)行復雜任務?！辩娦慢堈f。
靈巧手是人形機器人“皇冠上的明珠”。家庭場景中很多動作，如握筷子、拿雞蛋等都需要它足夠靈活才能實現(xiàn)。人手可實現(xiàn)21個自由度，33種常用抓取動作。一只靈巧手由12個電機、6個驅動板、23個傳感器、741個零件以及200多個線束組成，目前最多只能實現(xiàn)19個自由度。
“讓靈巧手像人手一樣太難了。”浙江靈巧智能科技有限公司CEO周晨表示，機器人靈巧手復雜程度遠超其他部件，在更小的體積內(nèi)實現(xiàn)更多的自由度并非易事。在軟件算法上，多指協(xié)同操作時，需動態(tài)規(guī)劃各關節(jié)力矩以避免自碰撞，并適應不同物體的形狀與重量。這對計算資源的實時性要求極高?！斑@也是為什么人覺得握筷子如此簡單，而機器人卻很難實現(xiàn)?！敝艹拷忉屨f。
鐘新龍感慨，機器人的終極目標和最大價值之一就是像人一樣“用手”干活。如果人形機器人能用靈巧手執(zhí)行家務、照護老人，人類就可以真的“躺平”了。
也有專家表示，為了更好地與人類協(xié)作或服務人類，人形機器人需要具備自然、流暢的人機交互能力。在家庭服務場景下，目前人形機器人的智能化水平還難以兼顧全部場景，可先以人機協(xié)作模式，從簡單的掃地、收拾桌面等入手，逐步過渡到更復雜的家務操作。
冷曉琨的判斷是：“人形機器人3到5年能實用化，真正在家庭場景廣泛使用至少還需要10年?！彼f，人形機器人走進家庭不光靠技術，安全、倫理問題、市場準入這些坎兒都得過，建議國家相關部門適時出臺相應的政策支持、標準規(guī)范以及監(jiān)管措施等。
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