人形机器人进厂‘打工’引热议，未来产业新赛道潜力几何？
近日，一条关于“人形机器人进厂工作”的视频引发网友热烈讨论。在这个视频里，人形机器人成功完成了汽车门锁质检工作，完成了安全带检测工作，完成了车灯盖板质检工作。并且，人形机器人还以柔顺的动作极为流畅地贴好了车标。在整个过程当中，人形机器人展现出了精巧的身体控制能力。这仅是人形机器人迈向实际应用的一个实例。近些年来，人形机器人技术加快发展，已然成为科技竞争的全新高地、经济发展的新型引擎。“头脑”聪慧、“四肢”灵活的人形机器人正变为未来产业的全新赛道。公开数据表明，到2035年，人形机器人市场有希望达到1540亿美元。
大力发展人形机器人产业的原因是什么，人形机器人和其他机器人存在哪些差异，实现人形机器人产业高质量发展还需解决哪些难题？带着这些疑问，科技日报记者对相关专家进行了采访。
重塑全球产业发展格局
智能机器人是新兴技术的重要载体，是现代产业的关键装备，是引领产业数字化、智能化发展，不断孕育新产业、新模式、新业态的战略方向，是重塑我国制造业竞争优势的重要工具和手段，是加快我国工业转型升级的现实选择。
人形机器人是人工智能在物理空间的重要体现，人形机器人是人工智能在物理空间的关键装备，人形机器人是实体通用人工智能系统的典型代表。人形机器人是继计算机后的颠覆性平台产品，人形机器人是继智能手机后的颠覆性平台产品，人形机器人是继新能源汽车后的颠覆性平台产品。人形机器人将成为引领产业数字化发展的新质生产力，人形机器人将成为引领产业智能化升级的新质生产力。人形机器人有望持续催生新产业，人形机器人有望持续催生新模式，人形机器人有望持续催生新业态。2月28日，全国政协委员乔红，其为中国科学院院士，也是中国科学院自动化研究所研究员，在接受记者采访时表示。
人形机器人是一种模仿人类外观、形态以及行为能力的智能机器人，它能够无缝使用人类的所有基础设施与工具，进而融入人类社会，借助AI赋能，可达成自然的语言交互以及行为动作，它的形态、交流、工作能力都如同工人 。因此在航空航天领域有广泛应用前景，在智能制造领域有广泛应用前景，在农业生产领域有广泛应用前景，在家庭服务等不同领域、不同场景中均有广泛应用前景，有望颠覆一些领域现有的发展格局 。“这是人形机器人区别于其他专用型工业机器人的显著特征 。”中国科学院自动化研究所博士钟汕林说 。
人形机器人在结构设计方面，与普通的工业机器人和服务机器人有很大差异，在硬件构成方面，也与普通的工业机器人和服务机器人有很大差异，在控制算法方面，同样与普通的工业机器人和服务机器人有很大差异，在核心性能要求方面，还是与普通的工业机器人和服务机器人有很大差异，在零部件选择方面，依旧与普通的工业机器人和服务机器人有很大差异。比如，普通工业机器人的关节数量一般在6个左右，而人形机器人关节数量在40个以上。通常情况下，人形机器人的每个关节都需要配备一台伺服电机，部分和行走平衡相关的关节，对电机的高爆发力矩响应提出了极高的要求，对电机的稳定力矩输出也提出了极高的要求。”钟汕林举例说。
2023年底，为推动人形机器人产业实现高质量发展，培育新质生产力，高水平赋能新型工业化，工业和信息化部印发了《人形机器人创新发展指导意见》，该意见简称为《指导意见》 。
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《指导意见》提出，到2025年，人形机器人创新体系初步建立，一批关键技术取得突破，包括“大脑”“小脑”“肢体”等技术，确保核心部组件安全有效供给，整机产品达到国际先进水平，实现批量生产，在民生服务等场景得到示范应用。到2027年，人形机器人技术创新能力会有显著提升，会形成安全可靠的产业链，会形成安全可靠的供应链体系，会构建具有国际竞争力的产业生态，其综合实力能达到世界先进水平。
业内专家觉得，高科技是新质生产力的重要特征，高效能是新质生产力的重要特征，高质量是新质生产力的重要特征，新质生产力的核心标志是全要素生产率的大幅提升。通过自主创新，突破实体通用人工智能系统的基础理论与关键技术，将人工智能与人形机器人深度融合，打通“大脑—小脑—肢体”环路，这对推动实体经济各产业优化升级具有积极意义，对解决新质生产力落地应用所面临的行业多、场景多、任务多等复杂问题也具有积极意义。
诸多技术难题需要攻克
当前，人形机器人产业智能化趋势显著，产业化进程加快，应用领域愈发广泛，更多行业标准正在逐步建立，开放平台也在逐步搭建。
我们要清楚地认识到，我国人形机器人产业发展面临多重挑战，与此同时，我们也看到了成绩。
人形机器人要从研发迈向广泛应用，需达成高性能、低成本、批量化这三个要求 ，中国科学院自动化研究所研究员刘禹说道 ，一方面 ，高性能和低成本是相互制约的两个因素 ，怎样使具有40多个自由度、平均体积与人差不多的复杂人形机器人系统精确完成各类任务 ，同时把整机成本控制在25万元以内 ，这是一项重要挑战 。另一方面，批量化与稳定性相互制约 。在如此多类型、多组件的复杂系统里 ，要克服因各类零部件制造误差导致的不确定性 ，让批量生产的系统能够稳定工作 ，这也是一个关键难点 。
目前，减速器、伺服电机、控制器等核心零部件，在机器人整机成本中所占比例超过70% 。我们要开展攻关，涉及轻量化骨骼技术、高强度本体结构技术、高精度传感技术、全身协调运动控制技术以及手臂动态抓取灵巧作业技术等 。这么做是为了满足人形机器人的运动性能需求，这些需求包括高动态、高爆发和高精度等 。最终要打造出人形机器人本体结构，使其具备高安全、高可靠、高环境适应性的特点 。这是我国当前在核心零部件方面需要着重突破的关键阻碍，刘禹说道 。
人形机器人和人类一样，也具备“大脑”与“小脑” 。刘禹称 ，当前 ，我们要针对人形机器人复杂地形通过 、全身协同精细作业等任务需求 ，攻克控制人形机器人运动的“小脑”关键技术群 。与此同时 ，要增强人形机器人的环境感知 、行为控制 、人机交互能力 。还要攻克支撑人形机器人全场景落地应用的“大脑”关键技术群 。
在系统集成方面，要将感知、认知、决策、控制等软件算法与传感、机械、材料等硬件系统有机融合，形成软硬件一体化综合系统，且该系统整体性能要高于单元器件性能，这也是国内外人形机器人相关研究人员面临的共同挑战。
在刘禹看来，人脑信息处理方式对构建高性能人形机器人系统有重要借鉴意义，人体运动结构机理对构建高性能人形机器人系统也有重要借鉴意义，在有限传感精度和有限本体精度条件下也是如此，这能够有效弥补我国在人形机器人硬件系统方面的不足。
未来产业应用前景广阔
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从总体情况来看，我国具备良好的制造业基础，拥有完整的产业链，有能力为人形机器人的发展提供技术保障，也有能力为人形机器人提供广阔的产业应用场景。
近日，在中国科学院、工业和信息化部、北京市政府的支持帮助下，中国科学院自动化研究所人形机器人攻关团队依靠自身力量开展研发工作，成功实现了高爆发一体化关节、AI赋能设计、机器人大模型、类人柔顺控制等核心技术的突破 。团队还成功研制出人形机器人硬件设计和软件开发的“大工厂”，利用这个“大工厂”，能够快速设计构建人形机器人硬件和软件系统，大幅缩短现有研发周期，从而朝着抢占实体通用人工智能系统科技制高点坚实迈进了一步。中国科学院自动化研究所人形机器人攻关团队技术骨干李睿称 ，以软硬融合的方式来研发核心零部件 ，这是攻克人形机器人卡脖子技术的关键 ，也是打造实体通用人工智能系统的关键 。
目前，北京等地组建了人形机器人创新中心，这些创新中心充分发挥科研机构与企业等的优势，实现共融发展，这将有助于培育我国人形机器人这一新质生产力，为新型工业化提供高水平支撑，推动人形机器人产业实现高质量发展。
同时，在政策支持的情况下，我国人形机器人的应用场景持续处于开放状态。人形机器人在工业制造领域展现出巨大潜力，在医疗领域展现出巨大潜力，在服务领域展现出巨大潜力，在救援等众多领域也展现出巨大潜力。未来，人形机器人必定会成为人类的得力助手，也会成为人类的伙伴，会为人类带来更多便利。
乔红觉得，未来人形机器人产业生态会先聚焦于3C、汽车等制造业重点领域，会通过提升人形机器人工具操作能力与任务执行能力，会打造人形机器人示范产线和工厂，会在智能制造典型场景实现深度应用。
其次，人形机器人产业生态会针对恶劣条件、危险场景作业等需求，在要地警戒守卫、民爆、救援等特种环境中，通过强化人形机器人本体安全防护能力，强化复杂任务智慧生成能力，强化高精度操作能力，大幅度降低作业人员的危险性。
最后，提升人形机器人人机交互的可靠性，提升人形机器人人机交互的安全性，还能够拓展人形机器人在医疗、家政等民生领域的应用，并且推动人形机器人在农业、物流等重点行业应用落地。
随着技术不断快速迭代，未来人形机器人会变得成本更低且更实用化。未来几年内，人形机器人将能够感知环境，能够理解环境，还能与人类进行自然语言互动，它们会出现在我们身边。
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