人形機器人何時走進生活？預計最早2028年進入消費市場

  行走、跳舞、空翻、避障、跋山涉水……世界上人形機器人的研發成果日新月異。人們購買人形機器人當然不只是為了娛樂，而是要讓它們工作。這是不是意味著人形機器人的時代即將來臨？它離走入大眾生活的目標還有多遠？未來的智能升級又有哪些值得期待的變化呢？

 

 

2025年2月21日，上海舉辦全球開發者先鋒大會，一名觀眾與宇樹科技人形機器人握手。

 

  機器人技術發展歷經三代更迭

 

  機器人（Robot）是一種能夠半自主或全自主工作的智能機器，而人形機器人（Android）是一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人。無論是模擬人類行為或思想，還是模擬其他生物的機械（如機器狗、機器貓等），都是機器人。在現代工業領域，機器人專指能自動執行任務的人造機器設備，用以取代或協助人類工作，它們一般是機電設備，由計算機程序或電子電路控制。

 

  早在2000多年前，世界上就有關于機器人的描述和制造。比如，公元前2世紀，古希臘人發明了一個可以借助蒸汽唱歌的機器人，其動力來自水、空氣和蒸汽壓力。中國東漢時期，科學家張衡發明了測量路程用的“計里鼓車”機器人，車上裝有木人、鼓和鐘，每走1里擊鼓1次，每走10里擊鐘一次；三國時期，蜀漢丞相諸葛亮研制出的木牛流馬是最早的陸地軍用機器人。

 

  20世紀50年代，美國發明家喬治·德沃爾與約瑟夫·恩格爾伯格一起發明了第一款工業機器人Unimate001，這也是第一個由電腦控制的數字化機器人。到了現代，日本早稻田大學的加藤一郎團隊在1973年研發出世界上第一臺真人大小的人形智能機器人WABOT-1，它有兩只手、兩條腿，體內有肢體控制系統、視覺系統和對話系統，胸部裝有兩個攝像頭，手部裝有觸覺傳感器。

 

  簡單梳理機器人的技術發展，可以分為三代。

 

  第一代是可編程機器人，可根據操作員所編的程序完成一些簡單的重復性操作。這一代機器人從20世紀60年代后半期開始投入使用，目前廣泛應用于工業界。

 

  第二代是感知機器人，也稱自適應機器人，是在第一代機器人的基礎上發展起來的，具有不同程度的感知能力。這類機器人在工業界雖有應用，但還不廣泛。

 

  第三代機器人可稱為智能機器人，具有識別、推理、規劃和學習等能力，能夠感知外界并做出行為選擇，以及在非特定的環境下作業。如果不以人形為限制的話，現在的智能駕駛系統也可稱為智能機器人，不過這類機器人還在試驗階段，僅少部分特定使用。

 

  機器人為何要向“人形”發展

 

  現在的機器人大部分都是非人形的，主要應用于工業，即通常所說的工業機器人。它們大多應用于制造業工廠里的生產線，還應用于射出成型業（制造業中的核心技術，廣泛應用于塑膠和復合材料的生產）、建筑業，以及石油鉆探、礦石開采、太空探索、水下探索、清理毒害物質、搜救、醫學、軍事等領域。

 

  工業機器人的作用是幫助人們工作，相比之下，人們更喜歡人形機器人，也就是具有人形的智能機器人。它們既能幫人干活，還有娛樂功能，甚至還出現了能與人交談的聊天機器人。

 

   工業和信息化部發布的《人形機器人創新發展指導意見》指出，人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品。但是，研發人形機器人和使其成為人類可廣泛使用的產品極具挑戰性。

 

  首先，人形機器人應當擁有具身智能（EmbodiedArtificialIntelligence，EAI），即將人工智能融入人形機器人，讓它們具有像人一樣感知、學習和與環境動態交互的能力，并伺機行動。想擁有具身智能，人形機器人需要擁有人工智能領域的諸多技術，如計算機視覺（模式識別、圖像處理）、自然語言理解與交流（語音識別、合成、對話）、認知與推理（各種物理和社會常識）、機器人學（機械、控制、設計、運動規劃、任務規劃等）、博弈與倫理（人機、代理人的交互、對抗與合作，機器人與社會融合等）、機器學習（各種統計的建模、分析工具和計算方法）。

 

  其次，人們希望人形機器人能干家務，并且與人互動，這是人類文化、心理認同以及生物自然演化規律所決定的。既然要求機器人為人工作，它的“人形”就是人類的共識，也是現在和未來機器人研發和應用的方向，人形機器人只有呈現與人盡可能接近的相貌、語言、膚色、身高、體重和心理、行為方式，才能為人類或特定人群所完全接受。人們喜歡機器人與自己有相似的相貌和行為，是人類在演化中形成的一種心理定勢。人形機器人受青睞是緣于信任，而信任起源于最基本的心理認同和親和力，只有信任和認同機器人，才有可能讓其為人服務。

 

  現在研發者對于機器人的“人形”只是初步要求，未來的人形機器人很有可能按照各個國家和民族的人（生物形狀）的大數據和平均值為模板，研發出更有真實感的人形機器人，以便能更好地進行指揮和操控。

 

  從科學的角度來看，人形機器人的研發本身就會考慮到生物和人類演化的規律。現代陸地生物和人類之所以演化為四條腿和兩條腿走路，是因為陸地環境要求生物具有應對自然中各種地形的行動能力和特征，如能跨、跳、跑、走，能上坡下坎、攀援、游泳等。因此，人形機器人是對陸生動物和人類“仿生”的必然選擇。可以想見，未來有一天，外貌、身材、肌肉、溫度、表情等方面都像人的人形機器人，是社會接納度最高的智能產品。

 

  中國人形機器人躋身世界前列

 

  當前，全球人形機器人研發企業主要分布在美國、中國、日本、英國等國。中國有宇樹科技、智元機器人、優必選、傅利葉智能、小米、中國電科21所機器人工程中心等，競爭激烈。2023年12月19日，中國電科21所機器人工程中心公開展示了其研發的第一代人形機器人電科機器人1號。它身高1.62米，體重60千克，擁有39個自由度（包括手指關節），單臂最大負載5千克，雙臂最大負載10千克，最快行走速度5千米/小時，可拿杯子、搬箱子，在斜坡、碎石地、草地等非平整路面上如履平地。

 

  而在蛇年春晚舞臺上火出圈的16個人形機器人H1，名為福兮，身高約1.8米，體重約47千克。這種機器人的移動速度為3.3米/秒，是目前世界上走得最快的人形機器人，潛在運動性能大于5米/秒，電池容量864Wh，可快速更換電池。

 

  前面提到的人形機器人的核心特征具身智能，在福兮身上已經具備了一些。福兮依靠高精度3D激光SLAM自主定位和導航、多智能體協同規劃、先進組網方案等技術，不僅能夠在舞臺上確保精準定位和穩定連接，讓動作和隊形達到復制、粘貼的效果，強大的集群協同控制系統還讓它能及時隨舞臺變化做出相應調整。同時，福兮配備了360度全景深度感知技術，就像長了許多雙眼睛，能全面感知和看清周圍環境，讓它得心應手地完成轉手絹這樣的技術活兒。扭胯、甩手、擺臂、轉手絹、扭秧歌……在AI驅動全身運動控制技術的控制下，福兮手上功夫靈巧，身體動作整齊。福兮還能完成原地空翻動作，它的最大關節扭矩能達到360牛頓·米（N·m），完成許多真人表演者都難以實現的高難度動作。

 

  H1人形機器人是我國民用機器人公司宇樹科技于2023年8月推出的產品，2024年5月，該公司又推出了G1人形機器人。G1身高約1.27米，體重約35千克，具有超于常人的靈活性，小跑速度大于2米/秒，擁有23-43個關節，最大關節扭矩達到120牛頓·米，可進行動態站起、坐下折疊、舞棍等高難度的動態動作。G1還可選配Dex3-1力控靈巧手，通過力位混合控制，模擬人手的精準操作能力，可以砸核桃、搬重物，也可以拿取雞蛋等易碎物品、輕松開啟汽水瓶蓋，或完成焊接等精細作業。G1的感知和傳感能力源自它搭載的IntelRealSenseD435和LIVOX-MID3603D激光雷達，能夠進行360度的探測感知，可以更好地適應周圍環境。

 

  去年，在面向開發者的全球人工智能大會上，全球9家機器人公司研發的9臺人形機器人亮相，中國人形機器人占了兩臺：一是宇樹科技的H1，二是小鵬公司研發的PX5。前者是中國首款“能跑的全尺寸通用人形機器人”，后者能踢足球、越障行走、騎平衡車等。這表明，中國的人形機器人已進入國際一流水平行列。

 

  預計最早2028年進入消費市場

 

  展望國際，其他一些科技公司的人形機器人目前正處于領先水平。

 

  2014年，美國波士頓動力公司研發了第一代阿特拉斯（Atlas），是雙足人形機器人，四肢為4個液壓所驅動。阿特拉斯由航空級鋁和鈦制造，身高6英尺（1.8米），重330磅（150千克），用藍光LED照明。它配備了兩個視覺系統，一個激光測距儀和一個立體照相機，由一個機載電腦控制，可在崎嶇道路上行走自如。2016年，阿特拉斯升級到能自主搬運東西、開門等，遇到較強沖擊力時可以像人類一樣，踉蹌兩步后找到平衡，甚至能在摔倒后站起來。隨后，阿特拉斯的技能一路開掛，可以踩碎石、爬雪地、撐竿跳、后空翻，甚至完成高難度體操、跑酷等。美國的特斯拉公司同樣在研發人形機器人。2022年10月，特斯拉展示了其人形機器人擎天柱（Optimus），它可以在工廠周圍移動部件，用扳手給汽車安裝螺栓。擎天柱的下一個奮斗目標是成為用得起的家庭“伙伴”，會做飯、修剪草坪和照顧老人等。

 

  據業界預測，人形機器人應用到工廠的時間是2024年至2027年，應用到消費市場的時間為2028年至2031年。到2035年時，全球人形機器人的產量將達到140萬臺，市場規模約380億美元。

 

  但是，在人形機器人全面進入市場之前，還有許多瓶頸需要打通。

 

  在技術上，人形機器人需要進一步改進行為動作，使之與人相似或一樣。比如，在蛇年春晚表演結束后，福兮退場是被演員推著走的，有點像“扶老奶奶過馬路”。雖然福兮的速度可以達到最快3.3米/秒（人的平均步速是1.48-1.51米/秒），但顯然福兮的退場既趕不上人的速度，也達不到高質量的具身智能，即能觀察實地情況，像人一樣快速退場。此外，人形機器人的有些部件需要高精度磨床，由于其數量有限，導致產量難以提高。同時，人形機器人操控軟件（如抓取物體）和交互軟件（無需訓練即可接收人類的語音指令）的研發仍存在較大的進步空間。

 

  價格是人形機器人的另一個重要瓶頸。目前的人形機器人還處于產業化初期，成本高昂，普遍10萬美元起步。未來的人形機器人至少要降至1萬美元，才有可能被人們普遍接受。

 

  安全問題也不容忽視。2024年1月，有消息稱特斯拉公司的擎天柱襲擊了一名工程師，地面還留有血跡。雖被公司認定為謠言，但人們對于人形機器人能否嚴格遵守“機器人不得傷害人類”的核心準則仍然存疑。另一個敏感的問題就是倫理準則，比如，能否讓人形機器人參與戰爭？但現實情況是，非人形機器人已經在俄烏戰場上出現。

 

  也許，當上述所有問題都得到妥善解決時，人形機器人才能為人類提供高質量、高水平、多方面的服務。作為人工智能技術的集成體現，人形機器人是未來產業的一個重要賽道。如今人形機器人的研發如火如荼，它正在飛速發展的科學環境中不斷升級，一步步向走進大眾生活這個目標靠近。