竞速“人形机器人”万亿级新赛道

人形机器人母平台“天工”在北京发布（2024 年 4 月 27 日摄）郭宇靖摄

“从1969年第一代人形机器人问世至今55年来，没有任何时刻比今天更接近梦想成真。人形机器人的iPhone时刻已经来临。”在北京具身智能机器人创新中心总经理熊友军看来，近一两年行业进化超过了以前很多年的发展。

2024年4月，我国自主研发的通用人形机器人“天工”在北京经济技术开发区首次亮相。身高163厘米，体重43公斤，可以负载5公斤重物，奔跑速度达6公里/小时，能在盲视状态下通过障碍物……“天工”突破性地实现了纯电驱动的全尺寸人形机器人拟人奔跑。

7月，在上海召开的2024世界人工智能大会上，25款人形机器人排成“先锋阵列”展现全球具身智能的最新成果，全球首款通用人形机器人开源公版机“青龙”惊艳亮相。

自从人工智能大模型让机器人有了大脑，具备与外界“沟通”的能力，迅速点燃了一度沉寂的市场热情，人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，成为当今世界科技前沿领域必争之地。高盛预测，到2035年，人形机器人市场规模有望达到1540亿美元。

在这万亿级赛道上，中国与其他国家同步开跑。

2023年11月，工业和信息化部发布《人形机器人创新发展指导意见》，提出到2025年，我国人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给。

就是在这个月，国内首家瞄准人形机器人核心技术、产品研发和应用生态建设的创新中心——北京具身智能机器人创新中心在北京经济技术开发区成立，拉开了北京、上海、广东等创新资源富集地区在这一新赛道领跑的序幕。

2024年以来，浙江、山东、安徽、四川等制造大省快速跟进，多地成立集产学研用于一体的创新中心，发挥技术攻坚、本体集成和应用示范场景储备的比较优势，加快锻长板、补短板。从核心零部件国产替代到“天工”“青龙”横空出世，从会说四川方言的“夸父”到创下两个月开发速度之最的“行者泰山”，中国发布整机产品的企业数量已超过20家。

尽管人形机器人产业尚处于底部向半山腰爬坡的状态，距离形成规模化商业应用仍需时日，但这个集新技术、新材料、高端制造于一身的新产业，贡献了观察中国产业向高端升级的独特视角：从底层技术攻关到核心技术自主研发，从建立创新中心整合资源到搭建开源平台共享成果，从培养细分市场隐形冠军到搭建本土产业链零部件供应体系，从前瞻产业政策到创新生态互促，科技创新、政策引导、市场活力“铁三角”推动产业快速起跑，与全球企业竞速万亿级新赛道。

而人形机器人为代表的未来产业突围之路，正是中国产业快速跃升，塑造全球竞争新优势的必经之路。

翻越技术壁垒这座高山

整洁的车间里，工业机器人正在进行行星齿轮减速机、伺服控制器与通信接口模块的精密组装……在位于上海闵行区马桥镇人工智能创新试验区的达闼机器人5G智能工厂，最快只需100秒，集通信、计算、传感于一体的机器人智能柔性关节便自动装配完成。

“得益于‘5G+工业互联网’、数字孪生等智能技术的加持，工厂可同时生产超过10个不同型号的人形机器人关节，通过大批量自动化生产，降低了人形机器人行业进入门槛。”工厂负责人介绍。

即便如此，人形机器人落地，短期内更大的挑战仍来源于硬件，尤其是需要高端制造支撑的核心零部件。小米机器人团队负责人告诉记者，“目前（人形机器人）上肢精度大约在厘米级，与0.01毫米的工业精度差距还非常大。如果达到工业精度，数据收集效率会大大提升。”

制造精度已成为我国高端制造必须攻克的堡垒。这个短板怎么快速补齐？

以对机器人运动精度起到决定性作用的精密减速机为例，北京智同精密传动科技有限责任公司首席科学家张跃明告诉记者，机器人运动的核心部件是“关节”，关节由精密减速机构成，其作用是传导伺服电机的动力，调整速度和扭矩，这一部件中技术壁垒较高，过去国产工业机器人市场约75%的精密减速机被日本企业垄断。

因为技术壁垒高，国内的工业机器人用减速机制造商一般采用逆向测绘仿制技术路线，产品精度与耐用度不足。智同科技走了一条从源头理论创新出发，通过正向设计方法的路径。2015年，智同科技成立，年底与北京工业大学合作开展“产、学、研、用”一体化深度合作，2020年成立“北京智同工大智能传动技术研究院”，累计投入8亿元，研究开发及生产工业机器人关节用高精密CRV减速机和人形机器人用新型摆线精密减速机。

从零起步，从对齿轮传动的基础理论研究，到齿轮材料、热处理，再到零部件设计，不断试错、纠错，最终全面掌握了高精密摆线减速机的设计原理，掌握了相关产品设计及制造工艺关键技术。

张跃明说，核心技术自主可控才能真正实现进口替代，填补国内空白。目前企业人形机器人精密减速机的精度及使用寿命等核心性能指标均达到国际领先水平。

自主研发正在成为破解关键零部件“卡脖子”的“标配”。这也体现在人形机器人核心感知部件传感器上。与用于汽车、工业环境等不同，人形机器人需要嗅觉等特种传感器，要求小型化、精密化，商业化还有低成本、批量化的需求。宁波均普人工智能与人形机器人研究院院长郭继舜告诉记者，通过自主研发以及与合作伙伴的联合研发，均普智能制造股份有限公司形成一系列人形机器人用关键传感器套件的研发生产能力。面向特种传感器需求，研发了六维力传感器、机器人嗅觉传感器等。其中，较为昂贵的六维力传感器、高精度IMU、多光谱传感器等，针对人形机器人进行有针对性的设计和降本，满足大规模批量应用需求。在业内专家看来，传感器也是中国工业现代化、智能化的基础，亟需市场需求推动高端传感器的研发制造。

包括优必选在内的一些国内公司正通过自研机器人操作系统应用框架，打破国外系统的垄断，加快实现真正的自主可控，进一步提升系统的安全性、稳定性和可靠性。优必选科技副总裁、研究院执行院长焦继超说，中国有足够大的市场规模，还有全球最好的工业供应链，非常利于高性价比产品的规模化生产。

除了企业为主体的创新突围，工业大省、制造强市也跑步入列人形机器人产业，大幅拓展着产业腹地。

2024年3月，浙江在宁波成立了浙江人形机器人创新中心，重点开展人形机器人智能感控技术研究和整机系统研发。宁波是国内少有机器人减速机、控制器、伺服电机“三大件”都有布局的城市，在人形机器人关键零部件供应上具有先发优势。

杭州明确提出对智能机器人“大脑”“小脑”建设、核心零部件和整机制造关键技术攻关等方向提供政策和资金支持；规划到2026年，智能机器人全产业链工业产值突破500亿元，实现整机新产品50项，其中达到产业化水平的人形机器人整机产品不少于3项。

在山东，人形机器人“行者泰山”以7.2公里/小时的速度稳定奔跑，达到了国内领先水平，并创下了业界人形机器人两个月时间的开发速度之最。

为支持培育壮大人形机器人产业，山东对人形机器人整机生产企业最高给予800万元奖励，对人形机器人核心零部件配套生产企业择优给予最高300万元奖补。

安徽围绕人形机器人“大脑-小脑-肢体-测评”全方位全链条技术布局，近期安徽省人形机器人重点实验室、安徽省人形机器人产业创新中心两大省级平台获批成立。

在四川，“人形机器人关键技术研发与应用示范”等首批7个省人工智能科技重大专项已于今年3月启动。四川本地人形机器人——会说方言的“夸父”日前已作为“文明交通劝导员”出现在绵阳闹市街头。

目前，我国发布整机产品的企业数量超过20家，远多于国外企业数量。赛迪智库未来产业研究中心人工智能研究室主任钟新龙认为，中国在人形机器人市场占据了与发达国家基本一致的先发优势，在专利布局上居于全球第一梯队，形成了一批拥有自主知识产权和核心技术的企业。中国人形机器人产业正在形成竞争优势，产业规模持续壮大，谐波减速机、二维减速机等核心零部件进入国际头部企业的供应体系；服务和特种机器人不仅在物流、医疗、建筑等领域实现规模化应用，在空间探索、应急救援、公共安全等方面也发挥着重要作用。

跑起来仍存挑战

踏着小碎步，人形机器人来到汽车车身一侧，检查前后车门锁扣质量，随后手臂伸进车身，手指头捏住安全带向下拉，检测安全带功能，检测结果实时上传至工厂智能制造管理系统。近日，优必选工业人形机器人进入安徽合肥蔚来工厂总装车间实训，与人类协作完成质量检测。

“人形机器人走出实验室，来到真实的汽车制造环境中，通过收集流水线上的场景数据，了解企业生产需求，完成自我迭代升级，为正式‘上岗’做准备。”焦继超说。

工业场景正在成为人形机器人企业率先瞄准的突破点，取代只能执行固定流程任务的传统工业机器人。人形机器人进了工厂，离进入千家万户还远吗？

以制造技术的发展来看，远没有那么快。张跃明说，很多时候人形机器人走路“晃来晃去”，就是由于制造技术精度不够、刚性不足导致的，这样的“具身结构”，某种程度反映了制造业的整体能力。

当前，人形机器人正处于从实验室迈向产业化的关键节点，作为机器人领域中复杂度最高的产品，其发展仍面临不少挑战。

首先，在关键部件领域，与国际顶尖水平仍存在差距。

高精度伺服电机、精密减速机的功率密度、产品寿命、可靠性仍有较大提升空间。

张跃明以减速机为例说，制造过程繁复且精密，对制造工艺以及材料等要求高，还有性价比的考量。未来随着国内技术逐步突破，同时叠加我国精密减速机市场整体处于供不应求的状态，精密减速机国产替代大有可为，国产替代进程有望加速。

浙江人形机器人创新中心主任、浙江大学教授熊蓉认为，以计算控制器来看，小体积下大算力的能力差距显著，体现为国产芯片的算力和集成度与国际先进水平还有差距。双足仿人机器人关节运动特点和人类类似，如运动速度快、机动性能好、步幅和步频变化快等，这些运动特点都要求驱动器具有高功率密度、高响应性、高能量利用效率和耐冲击性等特性。目前国内替代厂家处于初创期，还没有大电流的产品，产品质量有待验证。“我们也在跟企业提更高的要求，希望下一步能够国产替代。”

具身感知使用的高端传感器性能与国外存在差距。

目前一些企业已研发推出可量产的人形机器人用激光雷达传感器、超宽光谱相机等，且表现出较为优异的性能，“但整体来说，在传感器精度和耐久性上，与国际先进产品比，还有一定差距”，熊蓉说。

整体看，传感器面临核心技术缺乏、产业规模小等问题，国产传感器性能指标稳定性、可靠性距离国外竞品仍存在1～2个数量级差距。

其次，我国整机创新活跃，但缺乏“从0到1”创新。张跃明认为，国内研发热情非常高，进步也很快，但是在原创技术上，产业往往善于做“从1到100”的开发，而难以“从0到1”创新。

国家地方共建人形机器人创新中心首席科学家江磊将挑战总结为“一高五难”，即硬件门槛高、软件算法难、软硬解耦难、知识积累难、人才聚集难与安全应用难。“虽然人形机器人是非常热的话题，但行业仍需要‘冷思考’。”他说。

合力破解复杂工业难题

如何破解复杂工业难题，推动人形机器人产业高质量发展？目前，我国多地密集发力，从建立创新中心整合产业链，到搭建开源平台共享成果，再到集中攻关底层技术，多个环节加速发力，培育形成新质生产力。

——国家和地方共建创新中心，整合行业资源。

我国多地加快构建人形机器人技术研发力量，北京、上海、广东等地陆续布局了人形机器人创新中心，加快相关核心技术突破。“这是破解人形机器人发展难题的良方。”江磊认为。

北京具身智能机器人创新中心聚焦具身智能机器人关键共性技术研发和生态建设，围绕“天工”和“开物”两大核心任务开展攻坚，并致力于成为具身智能领域的行业资源组织者、产业发展培育者、落地应用推动者。

“创新中心获得了优必选等股东单位600余项知识产权授权，将整合上下游资源，瞄准聚焦于人形机器人核心技术研发和生态建设，联合行业力量集中攻关，将成果再赋能整个行业。”熊友军说，创新中心将发挥创新攻坚牵引作用，形成快速响应企业需求的样机研发、检验测试、精密加工、批量制造等服务能力。

熊蓉介绍，浙江人形机器人创新中心专注研发整机和大小脑，通过整机带动上游形成供应链体系，以大小脑的能力赋能下游，再配合开发软件、工具链等推动下游的应用。

——搭建开源平台，让企业唱戏。

“相比国外，目前我国人形机器人企业体量较小，这样的行业格局虽然有利于百花齐放、百家争鸣，但也容易造成重复竞争。”熊友军说，借助创新中心等平台，将共性的突破性成果开放开源给行业，搭台唱戏，有利于行业整体快速发展。

江磊认为，在人形机器人领域，开源能够加速技术的发展和应用，通过集结全球的智慧和资源，快速迭代和优化机器人的设计和功能，有助于解决技术难题，推动人形机器人在性能、智能和适应性上突破。

——多链条融合，加强底层技术攻关。

在北京经济技术开发区，人形机器人已经成为重点发展的未来产业之一。北京经济技术开发区机器人和智能制造产业局副局长马宁表示，将依托亦庄机器人产业园，整合信创软硬融合、自驾监管沙盒、多元产业复合优势，推进先进本体、运动控制、具身智能数据集、垂直大模型、算力底座、软件系统等集群融合发展。

——培养细分市场隐形冠军，搭建本土产业链零部件供应体系。

北京具身智能机器人创新中心聚焦控制系统、伺服电机、减速机等核心零部件领域，支持企业从一个关节、一个减速机入手精耕细作，培育一批细分市场隐形冠军、专精特新“小巨人”、制造业“单项冠军”、“独角兽”企业，强力做好本土产业链零部件供应体系。中心与清华、北大、北航、哈工大等知名高校合作，联合开展共性关键技术、关键零部件、系统集成等方面协同攻关，组建高质量专利池，形成联合防御、风险分担、开放共享的知识产权协同运用机制。

中国人形机器人站在传统工业机器人产业的肩膀上，也正在反哺传统机器人产业不断进步。控制器、传感器等硬件降本明显并应用于传统机器人，大语言模型、图像扩散模型等人工智能模型技术也开始在国产工业机器人上出现。“随着不断积累、迭代和优化，我们有信心和全球人形机器人产业一起加速奔跑，实现超越。”焦继超说。