行业观察 | 人形机器人，向前一步
大模型技术加持、政策引导、产业合力，人形机器人技术正在加速提升，技术进步后，应用场景也越来越广阔
文/施然
4月27日，北京人形机器人创新中心发布了自主研发的通用人形机器人母平台“天工”。“天工”的身材接近普通人，身高1.63米，体重43公斤。发布会上，“天工”展现出对复杂环境更强的适应性，奔跑速度可以达到6公里/小时，盲视情况下能够平稳通过斜坡和楼梯，对磕绊、踏空等情况也能做到步态敏捷调整。
这是人形机器人技术的一次突破，“天工”以纯电驱动，却能达成6公里/小时的速度稳定奔跑。过去，人形机器人大多依靠提前编程设置，实际效果就是机器人只能在平地行走，或是在提前设定好的环境中完成任务，无法处理突发状况，计算量极高，对复杂环境的适应性和灵活度却比较低。
北京人形机器人创新中心于2023年11月成立，也是国内首家省级人形机器人创新中心，该中心由人形机器人公司优必选牵头，联合小米机器人、京城机电等多家企业和机构共同成立，致力于通用人形机器人本体原型、人形机器人通用大模型、运控系统、工具链、开源OS及开发者社区五项重点任务攻关。
创新中心牵头单位优必选成立于2012年3月，2023年12月在港交所上市，公司招股书显示，截至2023年6月30日，已服务全球50多个国家和地区，拥有900多家企业客户，累计售出超76万台机器人。优必选上市时市值376亿港元，最新市值790亿港元。
近两年，人工智能技术有了新的突破，这也带动了“具身智能”的热潮。今天，业内人士普遍关注的是AI大模型技术如何落地应用、在现实场景中发挥更大价值，人形机器人就是其中主要的应用方向。
人形机器人的主要特点是和人类协同工作，今天这一场景大多出现在智能工厂里，未来随着人形机器人技术的不断发展，人机协作将发生在各行各业，甚至是我们的日常生活中。投资银行高盛今年3月发布的报告称，随着人形机器人技术快速进步和市场需求增加，预计2035年人形机器人市场将呈现爆炸式地增长，市场规模将达到350亿美元，预计出货量140万台。
人形机器人的广阔前景已是各界共识，但要推动应用落地，中国人形机器人产业依然需要攻克更多难关。通过国家推动、企业主导成立的创新平台，机器人企业、科研机构、开发者和应用厂商们能够形成合力，共同推动行业发展。
“天工”开悟 AI+机器人融合初见成效
作为人形机器人母平台，“天工”有两大特点，一是具备开源开放性和兼容扩展性，可以实现开放调用通讯接口，灵活扩展软件、硬件等功能模块，能满足不同应用场景的需求。二是使用了全新人形机器人运动技能学习方法，也就是具备了智能化的运动控制能力，解决了过去强化学习中难以避免的精度差问题，同时解决了模型预测控制方法中适应性和稳定性较差的问题，这也是AI大模型带来的技术突破。
近期，优必选与百度合作，尝试让人形机器人Walker S接入文心大模型，提升机器人的语义理解能力和任务管理能力，目前这款合作机器人已经可以做到收纳桌面，递取物品等，且在干扰情况下也能完成工作。
人形是所有类型的机器人中最难攻克的一环。人形机器人整体结构复杂，全身有几十个关节，大脑、小脑、躯干和肢体需要的技术能力均不相同，同时还要做到协力，这不仅需要庞大的算力、数据能力和算法，还需要整个产业链的共同发展。
优必选CTO（首席技术官）、北京人形机器人创新中心总经理熊友军在“天工”发布会现场
优必选CTO（首席技术官）熊友军是北京人形机器人创新中心的法人和总经理，他表示，中国人形机器人产业存在资源分散的问题。成立创新中心也是为了能够更好地汇集行业力量。
为了实现技术突破，该创新中心规划组建一个超过400人的专职人形机器人研发队伍，这支队伍将专注在10多个领域的人形机器人通用本体技术研发，并会与行业头部公司建立20多个联合实验室。同时，北京市为该创新中心提供超过1000P算力，机器人实验平台200多台，实验仪器设备100多套，实验测试场地2000平方米。
有了团队和资源，接下来就是技术目标。该创新中心计划打造软硬两个母平台：通用人形机器人“硬件母平台”和大模型与开源运控系统“软件母平台”。最终通过两个平台来支撑面向不同应用领域的人形机器人本体研发。
具体的路径是：
-2024年，以人形机器人本体研制为主，搭建人形机器人通用本体原型，也就是“天工”；
-2024年—2025年，以AI驱动为主，研发人形机器人通用大模型，搭建领域模型，实现“通用本体+小脑”；
-2024年—2027年底，以大模型驱动为主，与生态合作伙伴共创开源工具链，搭建开源工具软件生态，实现“通用本体+小脑+大脑”；
-2025年—2027年，以产业生态建设为主，打造开源OS和开发者社区，完成人形机器人开源OS建设及开源社区搭建。
这一发展思路与2023年10月中华人民共和国工业和信息化部（下称“工信部”）发布的《人形机器人创新发展指导意见》的目标相吻合，意见指出，人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。工信部表示，到2025年，中国人形机器人创新体系初步建立，整机产品达到国际先进水平；2027年，构建产业生态，综合实力达到先进水平。
汽车制造先行落地推动行业加速降本
人形机器人的终极目标是成为通用型机器人，可以适应不同环境，执行不同任务，且不需要单独为它搭建场地和工具，适用的场景更多，但这需要人工智能、高端制造、新材料等技术的共同进步才能达成。
眼下的现实是，人形机器人需要在客户愿意支付更高价格的应用场景中实现效率和安全性提升。从今年多家车厂公布与人形机器人企业的合作消息可以看出，智能制造尤其是汽车制造是人形机器人有望最早应用的方向。
优必选工业版人形机器人Walker S在蔚来第二先进制造基地总装车间
2022年至今，特斯拉、亚马逊、Open AI等科技企业均已加入人形机器人市场竞争。特斯拉第二代人形机器人“擎天柱”预计最快于2025年上市。国内的代表性企业是优必选，目前，优必选的工业版人形机器人Walker S已经在蔚来汽车工厂流水线工作，与人工协调完成汽车装配及质量检查作业。
优必选创始人周剑认为，智能制造会是首个大规模应用领域，人形机器人的终局是“家庭陪伴”，为人类提供日常服务的同时，满足情感需求。人形机器人将人机协作的交互模式从被动交互变为主动交互，未来会成为一个真正意义上的智能终端，成为一个信息分发的平台，这是未来能够真正颠覆行业的价值。
2023年5月的特斯拉股东大会上，创始人马斯克曾经表示，人形机器人是一个比汽车更有发展潜力的市场，未来人形机器人的需求将达到100亿至200亿台。2024年3月18日，英伟达创始人黄仁勋在GTC 2024上表示，下一代机器人将是人形机器人。同时，英伟达发布了通用机器人GR00T项目，可接受文本、语音、视频甚至通过观察人类行为等多模态来理解自然语言和模拟动作，快速学习以适应并和现实世界互动。
这些科技巨头似乎对人形机器人的未来达成了共识——随着人形机器人的成本下降，通用性提升，会有更多应用场景，最终深入家庭和个人，成为消费电子产品。
在人工智能技术快速突破、政策红利和资本、人才涌入等多方因素的催化下，人形机器人产业的这一共同目标正在加速实现。高盛报告指出，高规格机器人物料成本在一年内下降40%左右，已经从2022年的约25万美元下降到2023年的15万美元，加速了工厂应用的可行性时间线与消费应用时间线的前移。成本的加速下降也将为人形机器人产业应用打开更大的市场。
一位关注机器人领域的投资人表示，具身智能是这一轮AI浪潮中最受瞩目的方向之一，热度高同时竞争激烈，有强大的硬件控制能力只是入场券，能做到软硬件快速适配应用场景才是核心竞争力，不能等到一切都准备好了再去应用，要有“边养鸡、边下蛋”的能力，才有可能在当下竞争环境中活下去。
合众之力 推动泛具身智能
尽管技术突破和成本下降均有所加速，人形机器人产业依然需要长期的持续投入。一位机器人行业人士提到，尽管有新技术出现，但目前距离“通用机器人”还有很长的路要走，且机器人领域的技术和零部件都在不断更新迭代，这意味着机器人企业要不断增加新的投入。
前述投资人表示，目前智能机器人领域的一个核心难题是缺少大规模的核心数据。相比视觉识别和自然语言处理可以通过互联网获取海量数据，且数据随着用户行为还在不断增加，机器人数据并没有一个类似的“平台”。此外，机器人的形态、大小、模式各不相同，例如工业机器人和物流机器人的输出控制就不一样，也因此需要有针对性的收集数据，成本和难度也更高。
不仅如此，人形机器人的优势特点是和人协同，最终深入到人类生活中，工厂、办公楼、家庭等不同人类环境的数据也完全不一样。
大模型技术的出现能够提升数据收集和处理的效率，但这又需要大量的算力资源。另外，数据和技术还需要与实际场景相融合，在应用中不断优化迭代，最终才能实现“通用”。这些庞杂、高成本的工作不能仅靠几家企业，需要更多资源投入，多方联合发展。
熊友军表示，北京人形机器人创新中心后续首要目标就是基于“天工”母平台在内的各种构型机器人，构建人形机器人规模最大、信息最稠密、最通用的高质量具身智能数据集。并以此数据集为基础不断训练和迭代人形机器人具身大模型。通过“天工”平台与大模型的结合，实现长行程任务的规划能力及多场景、复杂任务的泛化能力。硬件母平台和软件母平台相辅相成，最终汇合为具身智能平台。并以人形机器人为最高最复杂的机器人平台技术，向下兼容各种构型机器人，实现泛具身智能。
在创新中心的规划中，针对数据收集会先行构建一个数据生成集成平台。借助大模型的文本、图像等生成能力，以多智能体协作的方式，在世界知识迁移的基础上，通过虚实结合方式，构建跨模态融合数据生成体系。
在这个过程中，创新中心会研究机器人领域“任务-本体-环境”数据生成方法，建设机器人数据生成平台。
同时，该创新中心的最终目标是搭建人形机器人生态，中心向下游采集应用需求，把需求提炼后，联合产业链核心厂商和研究机构完成技术研发。创新中心还引入了大量的行业专家，分别来自知名高校、主流技术研究院以及重点企业，在科研资金、社会资源、研发团队方面，均有切实布局。
目前，除北京，上海、浙江、广东、成都等地也相继成立了人形机器人相关的创新中心，推动人形机器人技术研发和应用落地。
在资本层面，中国人形机器人赛道融资不断，星动纪元、智元机器人、宇树、逐际动力等创业公司近期均发布新融资消息。
2024年4月27日，北京市发展改革委党组副书记、副主任林剑华在中关村论坛年会上发布《北京市关于加快通用人工智能产业引领发展的若干措施》，提出围绕具身机器人、智能医疗、智能教育等重点领域，建设行业大模型应用场景联合研发平台，打造一批示范效应好、推广前景大、融合力度强的人工智能标杆应用，五年内投资超1000亿元，并积极推动人工智能企业优先在北交所上市。
人形机器人集成了人工智能、高端制造、新材料等先进技术，是科技竞争的新高地。新质生产力是代表新技术、催生新产业、创造新价值的新型生产力，人形机器人作为发展新质生产力的代表领域和未来产业的先锋，也在融入和改变传统制造业，推动生产力跃迁。