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，遠多于國外企業(yè)數(shù)量

中國人形機器人產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢正在形成，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(yīng)體系；服務(wù)和特種機器人不僅在物流、醫(yī)療、建筑等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，在空間探索、應(yīng)急救援、公共安全等方面也發(fā)揮著重要作用

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(guān)底層技術(shù)，多個環(huán)節(jié)加速推進，破解人形機器人制造工業(yè)難題，培育形成新質(zhì)生產(chǎn)力

文 ｜《瞭望》新聞周刊記者 郭宇靖 朱涵 董雪

“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(fù)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(dāng)今世界科技前沿領(lǐng)域必爭之地。高盛預(yù)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(dǎo)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(guān)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(zhǔn)人形機器人核心技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用生態(tài)建設(shè)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(lǐng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(xì)分市場隱形冠軍到搭建本土產(chǎn)業(yè)鏈零部件供應(yīng)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(dǎo)、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。

2024世界人工智能大會上展出的“十八金剛眾創(chuàng)未來——人形機器人先鋒陣列”（2024年7月4日攝）王翔攝

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(guān)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(guān)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(fù)責(zé)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(fù)責(zé)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(zé)任公司首席科學(xué)家張躍明告訴記者，機器人運動的核心部件是“關(guān)節(jié)”，關(guān)節(jié)由精密減速機構(gòu)成，其作用是傳導(dǎo)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(shè)計方法的路徑。2015年，智同科技成立，年底與北京工業(yè)大學(xué)合作開展“產(chǎn)、學(xué)、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(guān)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(chǔ)理論研究，到齒輪材料、熱處理，再到零部件設(shè)計，不斷試錯、糾錯，最終全面掌握了高精密擺線減速機的設(shè)計原理，掌握了相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計及制造工藝關(guān)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(biāo)均達到國際領(lǐng)先水平。

自主研發(fā)正在成為破解關(guān)鍵零部件“卡脖子”的“標(biāo)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(guān)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(shè)計和降本，滿足大規(guī)模批量應(yīng)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(chǔ)，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(yīng)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(yīng)鏈，非常利于高性價比產(chǎn)品的規(guī)模化生產(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(guān)鍵零部件供應(yīng)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(shè)、核心零部件和整機制造關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)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(lǐng)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(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)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(dǎo)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(rèn)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(yīng)體系；服務(wù)和特種機器人不僅在物流、醫(yī)療、建筑等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，在空間探索、應(yīng)急救援、公共安全等方面也發(fā)揮著重要作用。

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／本刊

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(xùn)，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(zhǔn)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(zhǔn)的突破點，取代只能執(zhí)行固定流程任務(wù)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(dǎo)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(dāng)前，人形機器人正處于從實驗室邁向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵節(jié)點，作為機器人領(lǐng)域中復(fù)雜度最高的產(chǎn)品，其發(fā)展仍面臨不少挑戰(zhàn)。

首先，在關(guān)鍵部件領(lǐng)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(fù)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(yīng)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(xué)教授熊蓉認(rèn)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(guān)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(yīng)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(biāo)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(rèn)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(xué)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(yīng)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(fù)雜工業(yè)難題

如何破解復(fù)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(guān)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(guān)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(rèn)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(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)和生態(tài)建設(shè)，圍繞“天工”和“開物”兩大核心任務(wù)開展攻堅，并致力于成為具身智能領(lǐng)域的行業(yè)資源組織者、產(chǎn)業(yè)發(fā)展培育者、落地應(yīng)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(zhǔn)聚焦于人形機器人核心技術(shù)研發(fā)和生態(tài)建設(shè)，聯(lián)合行業(yè)力量集中攻關(guān)，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(yīng)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(wù)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(yīng)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(yīng)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(fù)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(rèn)為，在人形機器人領(lǐng)域，開源能夠加速技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)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(shè)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(yīng)性上突破。

——多鏈條融合，加強底層技術(shù)攻關(guān)。

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(fù)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(xì)分市場隱形冠軍，搭建本土產(chǎn)業(yè)鏈零部件供應(yīng)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(lǐng)域，支持企業(yè)從一個關(guān)節(jié)、一個減速機入手精耕細(xì)作，培育一批細(xì)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(yīng)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(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵零部件、系統(tǒng)集成等方面協(xié)同攻關(guān)，組建高質(zhì)量專利池，形成聯(lián)合防御、風(fēng)險分擔(dān)、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。控制器、傳感器等硬件降本明顯并應(yīng)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。