人形機(jī)器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進(jìn)技術(shù)，被視為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的下一代顛覆性產(chǎn)品。它們有望深刻變革人類的生產(chǎn)和生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。在AI賦能下，人形機(jī)器人展現(xiàn)出自主感知、自主行動(dòng)、自主決策的能力，具備高仿真度和強(qiáng)自主性，能夠勝任多樣化的綜合性任務(wù)，解放人類于低端和高危行業(yè)，顯著提升生產(chǎn)力和工作效率。目前，人形機(jī)器人已成為科技競(jìng)爭(zhēng)的新高地、未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新賽道和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，吸引了國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛布局，力圖在未來(lái)格局中占據(jù)有利位置。
一、人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)全景
（一）人形機(jī)器人概況
人形機(jī)器人（Humanoid Robot）是機(jī)器人技術(shù)的重要分支，其外形特征類似于人類，包括頭部、軀干和手腳，但不一定具備頭發(fā)、五官、牙齒等細(xì)微特征。相比傳統(tǒng)機(jī)器人，人形機(jī)器人擁有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，集成了高級(jí)傳感、驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，具備類人的感知、決策、行為和交互能力。因此，人形機(jī)器人被視為人工智能發(fā)展的最終形態(tài)，旨在與人類工具和環(huán)境進(jìn)行交互，輔助甚至替代人類的生產(chǎn)生活。
人形機(jī)器人采用仿生學(xué)設(shè)計(jì)，活動(dòng)場(chǎng)景涵蓋家庭、商用、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。目前，盡管人形機(jī)器人的概念多見(jiàn)于科幻作品，但隨著技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用前景日益清晰。人形機(jī)器人集成了機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器和控制技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)，依賴于人工智能、高端制造和新材料等前沿技術(shù)的發(fā)展。具體而言，人形機(jī)器人由機(jī)械部分、傳感部分和控制部分三大組成部分構(gòu)成，并包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)。
（二）人形機(jī)器人發(fā)展歷程
目前，人形機(jī)器人行業(yè)仍處于生命周期理論中的幼稚期，尚未形成穩(wěn)定的行業(yè)格局，專注于人形機(jī)器人產(chǎn)品生產(chǎn)和制造的典型企業(yè)較少。盡管具備初步的產(chǎn)業(yè)化條件，但要成為獨(dú)立成熟的產(chǎn)業(yè)仍需時(shí)間。
在技術(shù)發(fā)展方面，國(guó)外人形機(jī)器人技術(shù)相對(duì)成熟，擁有完善的研發(fā)體系和技術(shù)積累。美國(guó)、日本等國(guó)家在人工智能、感知技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。而中國(guó)的人形機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但近年來(lái)在人工智能、語(yǔ)音識(shí)別和人機(jī)交互等技術(shù)方面取得了快速進(jìn)展。
國(guó)外人形機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)始于1960年代后期，發(fā)展歷程可分為四個(gè)階段：
1.早期發(fā)展階段（2000年以前）：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)緩慢，行走穩(wěn)定性差。1973年，日本早稻田大學(xué)研發(fā)的WABOT-1為世界第一款人形機(jī)器人。1986年，本田開始研究ASIMO，并于2000年發(fā)布第一代機(jī)型，具備無(wú)線遙感和輕量化設(shè)計(jì)，但智能化程度低。
2.高度集成發(fā)展階段（2000-2015年）：機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)行走，質(zhì)心慣性和加速度控制有所提升。企業(yè)逐漸增多，攻克特定場(chǎng)景下的人形機(jī)器人。例如，2003年豐田發(fā)布的“音樂(lè)伙伴機(jī)器人”能夠演奏樂(lè)器；本田第三代ASIMO具備障礙物避讓和手語(yǔ)能力。
3.高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)發(fā)展階段（2015-2020年）：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力顯著提升，具備較強(qiáng)的平衡性和越障能力，適用于危險(xiǎn)環(huán)境搜救任務(wù)。波士頓動(dòng)力的Atlas和優(yōu)必選的WalkerX均展示出優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)航能力，但仍面臨運(yùn)動(dòng)與交互功能融合難題，產(chǎn)品實(shí)用性和成本問(wèn)題突出。
4.高度智能化發(fā)展階段（2021年至今）：人形機(jī)器人進(jìn)入商業(yè)化初期，技術(shù)逐步成熟。特斯拉計(jì)劃在2025年前后推出高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)和高度智能化的人形機(jī)器人Optimus，預(yù)計(jì)將推動(dòng)智能化進(jìn)程。此外，隨著大模型AI技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人在理解和執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)方面取得了顯著進(jìn)步。
（三）人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成
人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游零部件和軟件系統(tǒng)開發(fā)、中游本體制造、下游系統(tǒng)集成和銷售。
上游：包括傳感器、伺服電機(jī)、減速器、控制器等核心硬件零部件；軟件系統(tǒng)開發(fā)依賴于高專利壁壘的仿真軟件和大量數(shù)據(jù)積累。上游的零部件和軟件質(zhì)量直接影響機(jī)器人的性能和穩(wěn)定性。
中游：本體制造商根據(jù)下游需求組裝零部件，生產(chǎn)完整的機(jī)器人產(chǎn)品，并進(jìn)行測(cè)試和質(zhì)量檢驗(yàn)。
下游：終端應(yīng)用市場(chǎng)涵蓋醫(yī)療、教育、救災(zāi)救援、公共安全、生產(chǎn)制造、家庭陪護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。救災(zāi)救援、公共安全、生產(chǎn)制造、家庭陪護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。
圖1?人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成
二、我國(guó)搶抓人形機(jī)器人戰(zhàn)略布局
我國(guó)高度重視人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中央和地方政府頻繁出臺(tái)支持政策，旨在擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、豐富應(yīng)用場(chǎng)景，加速商業(yè)化進(jìn)程。
（一）中央高度重視人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展
自2023年以來(lái)，我國(guó)頻繁出臺(tái)支持人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。主要舉措包括：
2023年1月：工信部等十七部門聯(lián)合發(fā)布《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，提出2025年制造業(yè)機(jī)器人發(fā)展目標(biāo)及十大應(yīng)用場(chǎng)景。
2023年9月：工信部發(fā)布《關(guān)于組織開展2023年未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新任務(wù)揭榜掛帥工作的通知》，通過(guò)榜單形式鼓勵(lì)突破人形機(jī)器人核心技術(shù)。
2023年10月：工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出到2025年初步建立我國(guó)人形機(jī)器人創(chuàng)新體系，重點(diǎn)突破“大腦、小腦、肢體”等關(guān)鍵技術(shù)，確保核心部件安全供給。
2024年1月：工信部等七部門發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，重點(diǎn)突破高轉(zhuǎn)矩密度伺服電機(jī)、高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制、仿生感知與認(rèn)知、智能靈巧手、電子皮膚等核心技術(shù)，推進(jìn)智能制造、家庭服務(wù)、特殊環(huán)境作業(yè)等領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用。
（二）先進(jìn)地區(qū)加快人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)布局
在國(guó)家政策支持下，多地紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，重點(diǎn)布局京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)，以北京、上海、深圳為典型代表。
北京：發(fā)布《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2023—2025年）》，支持整機(jī)產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件攻關(guān)，建設(shè)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，設(shè)立100億元機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金，推動(dòng)成為全球領(lǐng)先的人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高地。
上海：發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)本市元宇宙標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，規(guī)范人形服務(wù)機(jī)器人接口和性能；《上海市進(jìn)一步推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案（2023-2026年）》提出建設(shè)“大模型+人形機(jī)器人”協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)；《上海市促進(jìn)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2023-2025年）》致力于開發(fā)通用人形機(jī)器人原型機(jī)，打造國(guó)際影響力產(chǎn)品和通用人工智能大模型。
深圳：發(fā)布《深圳市加快推動(dòng)人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動(dòng)方案（2023-2024年）》，組建廣東省人形機(jī)器人制造業(yè)創(chuàng)新中心，支持創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)，利用粵港澳大灣區(qū)制造業(yè)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)人形機(jī)器人規(guī)模化應(yīng)用。
（三）湖北迎頭趕上布局人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)
2023年5月，湖北省經(jīng)信廳發(fā)布《湖北省數(shù)字經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)發(fā)展若干政策措施》，鼓勵(lì)省內(nèi)企業(yè)聯(lián)合科研院所面向未來(lái)產(chǎn)業(yè)，開展人形機(jī)器人、人工智能等領(lǐng)域的原創(chuàng)研發(fā)，對(duì)相關(guān)企業(yè)享受研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除超出上一年度的增量部分給予補(bǔ)貼，單家企業(yè)補(bǔ)助額最高可達(dá)100萬(wàn)元。11月，湖北省印發(fā)《湖北省推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)方案（2023—2025年）》，提出加快全省優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域人工智能關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，著力開發(fā)智能軟件、數(shù)控產(chǎn)品、智能芯片和傳感器、智能運(yùn)載工具、智能機(jī)器人、智慧醫(yī)療裝備、智慧教育終端等七大智能產(chǎn)品，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的人工智能產(chǎn)品體系。2024年1月，副省長(zhǎng)盛閱春赴東湖高新區(qū)調(diào)研專精特新中小企業(yè)發(fā)展情況，提出鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)揮在材料、裝備等全鏈條優(yōu)勢(shì)，加快人形機(jī)器人各關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，培育新動(dòng)能、搶占新賽道，推動(dòng)湖北人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。
三、人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
（一）發(fā)展人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇
我國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)目前仍處于早期發(fā)展階段，其技術(shù)水平有很大發(fā)展空間，產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚不成熟。隨著基礎(chǔ)核心技術(shù)和人工智能技術(shù)持續(xù)取得突破和創(chuàng)新，人形機(jī)器人正迎來(lái)新的機(jī)遇，在生產(chǎn)線、服務(wù)領(lǐng)域甚至是家庭陪伴等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
一是政策支持。中央和地方政府頻繁出臺(tái)支持政策，通過(guò)專項(xiàng)資金和稅收優(yōu)惠等措施，為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資金支持，降低企業(yè)研發(fā)成本，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。
二是技術(shù)驅(qū)動(dòng)。人工智能、機(jī)器人技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，使人形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制、感知和交互等方面取得顯著突破。特別是基于視覺(jué)—語(yǔ)言的大模型嵌入機(jī)器人本體，加速了機(jī)器人智能化的發(fā)展。
三是需求增加。人口老齡化加劇和勞動(dòng)力成本上升，推動(dòng)醫(yī)療、護(hù)理和日常生活輔助等領(lǐng)域?qū)θ诵螜C(jī)器人的需求增加。同時(shí)，隨著生活水平提高和消費(fèi)觀念轉(zhuǎn)變，智能化、個(gè)性化產(chǎn)品和服務(wù)需求上升，人形機(jī)器人有望滿足多元化需求。特斯拉CEO馬斯克預(yù)測(cè)，未來(lái)人形機(jī)器人需求量可能達(dá)到100-200億臺(tái)，遠(yuǎn)超汽車需求。
（二）發(fā)展人形機(jī)器人面臨的挑戰(zhàn)
盡管人形機(jī)器人的發(fā)展勢(shì)頭可能會(huì)很強(qiáng)勁，但是要在近來(lái)年實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室走向批量生產(chǎn)，仍面臨一定的挑戰(zhàn)。
一是數(shù)據(jù)獲取困難。人形機(jī)器人智能水平依賴于AI模型訓(xùn)練質(zhì)量，需要大量真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)。然而，數(shù)據(jù)采集成本高、速度慢，且多樣性和復(fù)雜性要求高。企業(yè)正在探索仿真環(huán)境、眾包數(shù)據(jù)收集和自動(dòng)化數(shù)據(jù)標(biāo)注等方法提升數(shù)據(jù)采集效率和質(zhì)量。
二是運(yùn)控算法需要突破。人形機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)需精確控制和實(shí)時(shí)反饋，要求運(yùn)控算法能處理復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)劃并快速響應(yīng)環(huán)境變化。例如，行走時(shí)需實(shí)時(shí)調(diào)整步伐適應(yīng)不同地面，搬運(yùn)物體時(shí)需精確控制力度。研究人員正在開發(fā)高效算法框架，利用邊緣計(jì)算減少數(shù)據(jù)處理延遲，融合傳感器數(shù)據(jù)提高決策準(zhǔn)確性。
三是硬件創(chuàng)新存在瓶頸。硬件性能直接影響機(jī)器人能力，在有限空間和成本下實(shí)現(xiàn)高功率密度硬件是主要方向，包括開發(fā)輕量化、強(qiáng)度高、耐用材料，設(shè)計(jì)高效電機(jī)和減速器。此外，能源管理也是關(guān)鍵問(wèn)題，需在保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的同時(shí)，減少能耗和提高能源轉(zhuǎn)換效率。
四、武漢市發(fā)展人形機(jī)器人的相關(guān)建議
當(dāng)前全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正值爆發(fā)前夜，武漢市應(yīng)積極搶抓機(jī)遇，充分發(fā)揮人才優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。
（一）重視規(guī)劃引領(lǐng)，強(qiáng)化政策支持
武漢市應(yīng)通過(guò)深入調(diào)研和科學(xué)分析，明確人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位、目標(biāo)和重點(diǎn)領(lǐng)域。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和資源稟賦，制定針對(duì)性且可操作的專項(xiàng)規(guī)劃，細(xì)化發(fā)展路線圖，明確階段性目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。在政策方面，加大財(cái)政投入，設(shè)立專項(xiàng)扶持資金，支持企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新、技術(shù)改造和人才引進(jìn)，推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)早日發(fā)展，搶占先機(jī)。
（二）加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，提升創(chuàng)新能力
重點(diǎn)布局機(jī)器人感知、交互、控制和執(zhí)行等前沿關(guān)鍵技術(shù)，突破核心零部件“卡脖子”難題。通過(guò)重大項(xiàng)目牽引，針對(duì)性加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加快實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論、共性關(guān)鍵技術(shù)和工程化應(yīng)用的全鏈條突破。利用武漢在科研技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面的優(yōu)勢(shì)，支持企業(yè)與高校科研院所合作，搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，推動(dòng)人形機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品開發(fā)，打造“武漢方案”。
（三）培育市場(chǎng)主體，推動(dòng)企業(yè)發(fā)展
武漢市應(yīng)培育壯大市場(chǎng)主體，鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入，瞄準(zhǔn)機(jī)器人零部件短板，實(shí)施核心零部件產(chǎn)業(yè)化工程，突破減速器、控制器和伺服電機(jī)等瓶頸。加大產(chǎn)業(yè)鏈核心企業(yè)引育力度，支持企業(yè)在細(xì)分領(lǐng)域做優(yōu)做強(qiáng)，打造掌握核心技術(shù)和具備創(chuàng)新能力的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。推動(dòng)建立機(jī)器人大數(shù)據(jù)中心，提供大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)支撐。鼓勵(lì)龍頭企業(yè)建立開放式創(chuàng)新平臺(tái)，開放軟硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)資源和開發(fā)工具，帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新。
（四）聚焦重點(diǎn)領(lǐng)域，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景
聚焦智能制造、智慧醫(yī)療、智慧物流等重點(diǎn)領(lǐng)域，拓展人形機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)其在發(fā)展中應(yīng)用、在應(yīng)用中發(fā)展。開展人工智能應(yīng)用場(chǎng)景示范試點(diǎn)，發(fā)揮應(yīng)用牽引作用，支持人形機(jī)器人在工業(yè)制造、醫(yī)療、家政、物流等不同場(chǎng)景落地應(yīng)用。例如，在工業(yè)制造領(lǐng)域，支持人機(jī)協(xié)作和智能裝配；在專業(yè)服務(wù)領(lǐng)域，推動(dòng)醫(yī)療康復(fù)、警用安防和應(yīng)急救援等高危行業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用，促進(jìn)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
