人形机器人,又称仿人机器人或类人机器人,指具有人的形态和功能的机器人,具有拟人的肢体、运动与作业技能,以及感知、学习和认知能力。

早稻田大学研制的WABOT-1于1967年诞生。本田技研工业的人形机器人ASIMO在2000年推出,能够实现0-6km/h的行走速。波士顿动力公司Atlas机器人2009年问世,原型机于2013年7月向公众公开。2022年10月1日,人形机器人擎天柱optimus原型机正式亮相。特斯拉展示了人形机器人在汽车工厂搬运箱、浇水植物、移动金属棒的视频。2023年11月,工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》指出,加强安全治理能力,提升人形机器人功能安全性能,确保相关技术产品对人和环境友好。2025年2月22日,全球首个“城市级”人形机器人仿真训练平台升级版在上海发布。截至2025年4月,全球人形机器人本体企业数量已超300家,中国企业数量过150 家。

历史发展

初步行走阶段

人形机器人的发展史可追溯到15世纪的列奥纳多·达·芬奇时代,现代意义上的人形机器人研制源自20世纪上半叶的美国,但真正深入的研究则始于20世纪60年代。早稻田大学研制的WABOT-1于1967年诞生,该机器人高约2m,重160kg,配备肢体控制系统、视觉系统和语音交互系统,拥有仿人双手和双腿,全身共26个关节,胸部装有两个摄像头,手部装有触觉传感器。尽管WABOT-1的行动能力仅相当于一岁多的婴儿,但它的问世代表人类已初步实现全尺寸人形机器人双足行走,意义重大。其主要创造者加藤一郎被誉为“世界仿人机器人之父”。

能力破冰时期

本田技研工业的人形机器人ASIMO在2000年推出,能够实现0-6km/h的行走速度,可实时预测下一个动作并提前改变自身重心,还能与人握手、向人挥手,随音乐起舞等。该款机器人多年来历经数次迭代,最后一代具备多种综合能力,如可利用传感器避障、预先设定动作、依据人类声音和手势等指令采取相应动作、进行基础的记忆与辨识等。国防科技大学于2001年12月独立研制出中国第一台仿人机器人。

技术突破发展阶段

波士顿动力公司Atlas机器人2009年问世,原型机于2013年7月向公众公开。Atlas采用液压驱动电液混合模式,融合了光学雷达、激光测距仪、TOF深度传感器等设备的技术能力。经过几次优化,目前的Atlas通过RGB摄像头和TOF深度传感器获取环境信息,利用模型预测控制器技术(MPC)跟踪动作、调整发力和姿势动作等,在28个液压驱动器的推动下可在复杂障碍环境内做出跳跃、翻滚、小跑、三级跳等一系列高难度动作。

产业化落地阶段

截至2023年,特斯拉optimus机器人是人形机器人最前沿的代表之一。Optimus出现的意义不仅在于其具备精确把控动作力度、看路记路、根据人类动作范例进行端到端动作操控等惊人能力,更在于其与遍布全球道路、拥有大量数据和实践经验的特斯拉汽车共享神经网络(NN),且二者安装了相同的完全无人驾驶系统(Full Self-Driving,FSD)。FSD包含多个传感器计算机、人工智能技术和算法,以及导航和地图数据等,帮助汽车和机器人在各类环境中实现感知、决策和行动。特斯拉基于汽车的技术、品牌和市场积累,通用能力尤其是在顶层数据和技术开发上的突破向机器人迁移,长期看这有助于人形机器人成本的下降。用埃隆·马斯克的话说,自动驾驶的本质其实就是机器人。

2025年2月22日,全球首个“城市级”人形机器人仿真训练平台升级版在上海发布。该平台是全球第一个完成在可泛化地形和任意地形上实现快速稳定站起来的算法。在实验环境中,平台已成功实现路径闭环验证,并向全球开发者开放,支持复杂场景的“一键生成”功能。同年3月,广东越疆机器人公司推出全球首款全尺寸人形机器人Dobot Atom。3月26日,在盐城市举办的机器人LiveApp及整零协同生态拓展大会上,机器人和国家级非遗淮剧演员共同演绎《声声慢》。4月29日,人形机器人场景应用联盟发文,据新战略人形机器人产业研究所统计,截至2024年12月,全球人形机器人本体企业数量已经超220家。其中,中国企业超过110家;美国企业占据20%,超过45家;日本企业占据10%,超过22家。从企业属性来看,在人形机器人本体研发企业中,成立五年以内的初创企业占比达到42%,跨界企业占比11%,涵盖家电、汽车、互联网等领域;专业机器人企业占比 38%,而机器人零部件企业占比9%。截至2025年4月,全球人形机器人本体企业数量已超300家,中国企业数量过150 家。

构成要素

现代的人形机器人一种智能化机器人,例如ROBOT·X人形机器人,在机器的各活动关节配置有多达17个伺服器,具有17个自由度,特显灵活,更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。人形机器人随音乐起舞、行走、起卧、武术表演、翻跟斗等杂技以及各种奥运会竞赛动作。ROBOT·X人形机器人采用世界著名的日本FUTABA伺服器,具有高扭力、高转速、高稳定、反应灵敏、无抖动、转动角度大等优点,超快速高精度金属齿轮,耐冲击。

特点

人形机器人具有强大的环境适应能力、拟人化工作能力和亲近感,可以广泛应用于工业生产、社会服务、救援救灾等领域。人形机器人的出现意味着可以取代人类从事危险、重复和乏味的工作,成为一种多任务通用型机器人。人形机器人技术的突破带来大规模应用,有望解决未来社会劳动力短缺的难题,并对经济和社会发展带来颠覆性的影响。

代表性机器人

NAO Next Gen

作为世界上应用最广泛的新一代可编程仿人机器人之一,NAO Next Gen由Aldebaran Robotics公司研发生产,为使用者开启了新的应用领域和发展前景。该型机器人具有强大的计算能力,能够更出色地完成交互行为,运行更加稳定,动作更加精确流畅,也因此提高了Nao机器人在研究和教育领域的应用能力,扩大了Nao的应用范围和使用人群。该款机器人所采用的新技术中,值得关注的是采用了强大的IntelAtom处理器的机载计算机,处理器的频率为1.6Ghz,能出色完成多任务计算;两台高清摄像头可与FPGA连接,同时接收两路视频流,此外,摄像头的视野感光敏感度也有了很大的提高,即使在照度较低的情况下,也能有效地进行人脸及物体识别。除了硬件的创新之外,NAO Next Gen还配备了名为“Nuance”的新的语音识别程序,使得语音识别更快、更可靠。该语音识别程序与一种新的Microsoft Word spotting功能连接,可以提取并识别一句句子或者一段对话中的关键词。

CyberOne

2022年8月11日,小米分享了在智能机器人探索方面的最新进展,小米首个全尺寸人形仿生机器人CyberOne正式亮相。小米全尺寸人形仿生机器人 CyberOne身高177cm,体重52kg,艺名为“铁大”。CyberOne的智能与机械能力,全部由小米机器人实验室自研完成。这背后有无数的软件、硬件和算法的开发工作。人形机器人被认为是智能机器领域,技术集成度最高、难度最大的挑战,小米还处于刚刚起步的第一阶段,Cyberone每天都在学习新技能。

通用人形机器人H1

2023年8月18日,WRC世界机器人大会在北京北京经济技术开发区召开,宇树展示了四足机器人、灵巧机械臂、4D激光雷达,还发布了首款“通用人形机器人H1”。宇树的工作人员表示,H1预计将在2023年第四季度左右开始发货,零售价位将在几十万人民币以内。宇树通用人形机器人H1关键尺寸为(1520+285)/570/220mm,大腿和小腿长度400mm×2,手臂总长338mm×2;关节单元极限扭矩:膝关节约360N・m、髋关节约220N・m、踝关节约45N・m、手臂关节约75N・m;行走速度大于1.5m/s,潜在运动能力>5m/s;内置15Ah电池,最大电压67.2V。该机器人搭载2个英特尔酷睿i71265U,配备3D激光雷达+深度相机,还可选配灵巧手。

全尺寸人形机器人Dobot Atom

2025年3月,广东越疆机器人公司推出全球首款全尺寸人形机器人Dobot Atom,售价19.9万元起。据悉,该机器人身高1.53米,体重62公斤,采用1:1仿人手臂构型,可完成电子元件焊接等高精度任务。其已学会使用不同工具完成100多种复杂灵巧的操作任务,并已与电子制造厂、咖啡奶茶店等开展场景合作,按计划于2025年年中实现试产和批量生产。

参考资料

Aldebaran Robotics公司最新款机器人开启机器人应用新领域.中国经济网.2023-11-23

重磅!特斯拉人形机器人擎天柱Optimus原型机正式亮相!马斯克:预计售价不到2万美元 .每日经济新闻.2023-11-23

工信部印发人形机器人创新发展指导意见.法制网.2023-11-23

请完成下方验证后继续操作.百家号.2025-02-26

请完成下方验证后继续操作.百家号.2025-05-01

全球首款全尺寸人形机器人发布,可完成100多种操作任务.今日头条.2025-03-19

这位才子有点黑,人形机器人在盐城参演《声声慢》.这位才子有点黑,人形机器人在盐城参演《声声慢》.2025-03-27

人形机器人.OFweek机器人网.2023-11-23

小米 CyberOne 全尺寸仿生机器人“铁大”亮相.IT之家.2023-11-23

宇树发布首款“通用人形机器人 H1”:重约 47Kg,最大关节扭矩 360N.m.IT之家.2023-11-23