跑完“半馬”，人形機(jī)器人何時“跑”進(jìn)百姓家
“加油、加油,，這個‘小個子’跑得真好,，步伐最穩(wěn)健。”當(dāng)看到機(jī)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(jī)器人“跑者”站在同一起跑線。
早上7點半,，全球首個人形機(jī)器人半程馬拉松開賽,，第一個出場的“天工”機(jī)器人威猛高大，是個1米8的大個頭,?！靶L(fēng)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(jī)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,。”特意帶孩子來看比賽的小唐告訴科技日報記者,。
對人類來講,，跑上馬拉松賽道并非難事；對人形機(jī)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(jī)器人與具身智能產(chǎn)業(yè)研究報告》提出,，2025年,，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望從“技術(shù)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(yù)計達(dá)195.25億元,。
杭州宇樹科技有限公司CEO王興興認(rèn)為，今年人形機(jī)器人數(shù)量會顯著增加,，預(yù)計兩年內(nèi),，可以在一些基礎(chǔ)服務(wù)業(yè)或工業(yè)應(yīng)用中推廣。隨著技術(shù)不斷成熟與成本逐步降低,，人形機(jī)器人走進(jìn)千家萬戶的腳步會越來越快,。當(dāng)前,，人形機(jī)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(yuǎn),？
突然爆火的背后
自從在央視春晚舞臺轉(zhuǎn)手絹以來,，人形機(jī)器人屢屢出圈，賺足了眼球,。
在資本市場,，其也正成為新的“風(fēng)口”。僅2024年上半年,，全球人形機(jī)器人領(lǐng)域融資額突破50億美元,，相當(dāng)于過去五年的總和。
“人形機(jī)器人突然爆火的背后,，是具身智能的突破,。”樂聚(深圳)機(jī)器人技術(shù)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(jī)器人等物理實體，賦予它們像人一樣感知,、學(xué)習(xí)及與環(huán)境動態(tài)交互的能力,。1950年提出的這一概念，強(qiáng)調(diào)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(rèn)為,，具身智能主要由“大腦”“小腦”“本體”三部分構(gòu)成?！按竽X”即AI大模型,，可提高機(jī)器人的語言交互、環(huán)境感知,、任務(wù)決策等關(guān)鍵能力,，幫助機(jī)器人與人類進(jìn)行對話交互并做出決策；“小腦”則是運動控制算法,，控制機(jī)器人的運動,、身體感知與平衡?！叭诵螜C(jī)器人無疑是大模型進(jìn)入物理世界最合適的載體,。”冷曉琨說,。
在人形機(jī)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(jī)器人在日本早稻田大學(xué)誕生,，首次實現(xiàn)了雙足行走,，盡管動作機(jī)械僵硬；2000年,，本田發(fā)布人形機(jī)器人ASIMO第一代機(jī)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(jī)器人Atlas亮相,，平衡性大大增強(qiáng)，不但會跑,，而且摔倒后可以站起來,。
北京理工大學(xué)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(jī)器人開發(fā)以編程為基礎(chǔ)，2022年AI大模型問世,，強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力推動人形機(jī)器人快速發(fā)展,。
我國人形機(jī)器人的探索起步于20世紀(jì)80年代末，國內(nèi)企業(yè)大多采用“整機(jī)集成,、關(guān)鍵零部件自研”路線,，加速推進(jìn)整機(jī)產(chǎn)品迭代。
“目前,，國內(nèi)人形機(jī)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(shù)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(jìn)步,。基本的運動控制算法解決以后,，人形機(jī)器人穩(wěn)定平衡能力顯著提升,，結(jié)合大模型在場景中的訓(xùn)練學(xué)習(xí)，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,。“對機(jī)器人來講,，跑馬拉松時地面可能凹凸不平,，還會有轉(zhuǎn)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(jī)器人創(chuàng)新中心品牌公關(guān)負(fù)責(zé)人魏嘉星介紹,，為準(zhǔn)備此次比賽，團(tuán)隊在具身智能大,、小腦和本體等多個層面優(yōu)化,。
在機(jī)器人本體方面，該中心基于天工Ultra平臺,，對結(jié)構(gòu)進(jìn)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(tuán)隊在仿真環(huán)境中不斷訓(xùn)練“天工”,，探索關(guān)節(jié)力矩和轉(zhuǎn)速的峰值邊界,。同時，還提升了關(guān)節(jié)導(dǎo)熱和風(fēng)冷散熱技術(shù),，使機(jī)器人可以保持21公里長時間跑步,。“這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(jī)器人技能進(jìn)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(jī)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(yù)設(shè)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(yù)知的地形,，就像讓蒙眼登山者復(fù)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(jī)器人成功連續(xù)攀爬100多級臺階，取得重要技術(shù)突破,?！霸诓痪玫膶恚@些人形機(jī)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(yīng)用的普及奠定基礎(chǔ),?！蔽杭涡钦f。
找準(zhǔn)應(yīng)用場景是關(guān)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(zhuǎn)身,，繼續(xù)搬運……如今,，人形機(jī)器人進(jìn)廠“打工”，在汽車制造,、電子制造等多個工業(yè)領(lǐng)域“上崗”,。
“我們不只是要做一臺能跑會跳的人形機(jī)器人，而是要真正推動其賦能千行百業(yè),?！痹诶鋾早磥恚寵C(jī)器人服務(wù)人,、服務(wù)產(chǎn)業(yè),，才是最根本的目的。
冷曉琨分析,，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)要經(jīng)歷三個重要階段,，依次是面向科研機(jī)構(gòu)和展廳場景、工業(yè)場景,、家用場景,。
相比其他領(lǐng)域,，工業(yè)場景對人形機(jī)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(jī)器人相比,，人形機(jī)器人在靈活性和適應(yīng)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(xì)操作和復(fù)雜長鏈任務(wù)上,，機(jī)器人的工作效率約為熟練工人的70%,，人形機(jī)器人仍需突破關(guān)鍵技術(shù)?！崩鋾早f,，機(jī)器人還干不了像打螺絲等高級技工承擔(dān)的復(fù)雜工作，而只能干一些像搬運,、組裝,、焊接之類繁重、重復(fù)性強(qiáng)的粗活,。
中泰證券發(fā)布的報告顯示,，目前人形機(jī)器人已在商場接待、柔性制造等多領(lǐng)域開展試驗性應(yīng)用,。長期來看,，僅我國汽車制造業(yè)就有約34萬臺人形機(jī)器人的潛在需求。
“國家戰(zhàn)略層面的重視,，也為引領(lǐng)我國人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展注入了強(qiáng)勁動力,。”張偉民說,，2023年11月,，工信部出臺《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》將人形機(jī)器人發(fā)展提升到了和計算機(jī)、智能手機(jī),、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(shù)迭代加速,，加快推動場景落地。
然而，冷曉琨表示,，人形機(jī)器人在工業(yè)場景中的應(yīng)用,，還處于小規(guī)模試驗階段。目前,，只有少部分先進(jìn)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(yīng)用的掣肘,?！敝袊茖W(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院研究員陳志在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)人形機(jī)器人成本每臺約70萬元,。除了高昂的整機(jī)成本,，核心零部件缺乏統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),、定制化場景牽引不足等也阻礙了人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。
大模型算法決定人形機(jī)器人的智能化水平和運動能力，當(dāng)前人形機(jī)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(xùn)練大模型算法的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集匱乏,，在數(shù)據(jù)收集效率和仿真技術(shù)等方面與國外差距明顯,。“數(shù)據(jù)是機(jī)器人的原料,，沒有數(shù)據(jù),，機(jī)器人何談智能?！?/p>
“我國人形機(jī)器人發(fā)展仍處于起步階段,。”冷曉琨將當(dāng)前的人形機(jī)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(fù)制新能源汽車發(fā)展路徑,，成為中國經(jīng)濟(jì)新增長極。
走進(jìn)家庭路還很長
在某企業(yè)展廳,，一臺人形機(jī)器人正為老人按摩肩頸,。它還能幫孩童輔導(dǎo)作業(yè)，空閑時間還可以疊衣服,、打掃衛(wèi)生……人形機(jī)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(jī)器人大規(guī)模走進(jìn)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(fù)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(xué)習(xí)家庭成員習(xí)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(xué)院最新測試顯示,，當(dāng)前市面上的主流機(jī)型在模擬家庭環(huán)境中的任務(wù)完成率僅達(dá)58.3%,，較工廠場景下降37個百分點?！爱?dāng)機(jī)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(jī)器人從‘專才’走向‘通才’,，從在特定環(huán)境下完成單一任務(wù),，到能在開放環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)?！辩娦慢堈f,。
靈巧手是人形機(jī)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(jī)、6個驅(qū)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(jī)器人靈巧手復(fù)雜程度遠(yuǎn)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(guān)節(jié)力矩以避免自碰撞,，并適應(yīng)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(jī)器人卻很難實現(xiàn),?！敝艹拷忉屨f。
鐘新龍感慨,，機(jī)器人的終極目標(biāo)和最大價值之一就是像人一樣“用手”干活,。如果人形機(jī)器人能用靈巧手執(zhí)行家務(wù)、照護(hù)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(wù)人類,，人形機(jī)器人需要具備自然,、流暢的人機(jī)交互能力。在家庭服務(wù)場景下,，目前人形機(jī)器人的智能化水平還難以兼顧全部場景，可先以人機(jī)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(fù)雜的家務(wù)操作,。
冷曉琨的判斷是：“人形機(jī)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(jī)器人走進(jìn)家庭不光靠技術(shù)，安全,、倫理問題,、市場準(zhǔn)入這些坎兒都得過，建議國家相關(guān)部門適時出臺相應(yīng)的政策支持,、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及監(jiān)管措施等,。
