一、人形机器人内涵和发展历程
人形机器人指模仿人类外观和行为,具备较高智能化水平的机器人,具有拟人智能、类人形态和广泛适用三个特点。目前主流的人形机器人按形态可分为轮式人形机器人、半身足式人形机器人和全能型人形机器人;按功能可分为特种作业型、工业型、医疗型、教育型、娱乐型、公共服务型、家庭服务型和通用型人形机器人。人形机器人发展经历了萌芽探索阶段(20世纪60年代末至90年代)、集成发展阶段(本世纪初至2010年)、高动态发展阶段(2010年至2022年)和智能化发展阶段(2022年至今)。
二、人形机器人技术演进
人形机器人主要由“大脑”、“小脑”和“肢体”三个部分组成。
“大脑”负责实现环境感知、行为控制、人机交互等任务级能力,目前主要是基于人工智能大模型技术,同时也可通过云边协同,提高机器人的智能水平。
“小脑”负责控制人形机器人的运动,目前主要基于人工智能、自动控制、机器人操作系统等技术,实现复杂环境下的运动控制。
“肢体”负责实现高动态、高爆发、高精度运动,集成了人体运动力学、机械结构设计、新材料、传感器等诸多技术,包括仿人机械臂、灵巧手、腿足等关键结构,并通过集成传感器和长续航动力单元,实现能源-结构-感知一体化。
三、人形机器人产业现状分析
人形机器人处于发展初期,未来市场规模巨大。从功能实现上,人形机器人可分为5个能力等级,目前全球绝大多数全能型人形机器人产品处于Lv1等级。未来到2028年,全能型人形机器人将整体处于Lv1等级;2028年到2035年,人形机器人整体进入Lv2等级,整机市场规模达到约50至500亿元;2035年到2040年,人形机器人整体进入Lv3等级,整机市场规模达到约1千至3千亿元;2040年到2045年,人形机器人整体进入Lv4等级,整机市场规模达到约5千至1万亿元;2045年后,人形机器人整体进入Lv5等级,整机市场规模可达约10万亿元级别。
人形机器人潜在应用丰富,全面覆盖生产生活,主要潜在应用场景包括工业生产、物流、家庭和商业服务、医疗健康、安防巡逻、危险作业和灾害救援。
人形机器人产业链初步形成,正在持续优化发展,主要由上游零部件、中游人形机器人本体以及下游终端应用等环节构成。目前,我国已基本形成了覆盖人形机器人全产业链的供给体系,但由于人形机器人尚未在下游终端应用领域实现规模化商业化落地,且随着人形机器人技术的不断成熟,其核心零部件的技术选型也在持续探索,我国人形机器人产业链仍在不断构建和优化中。
人形机器人是近年融资热点,受到各界资本青睐。从国家分布上来看,人形机器人产业投资最活跃的地区是中国和美国;从时间分布上来看,人形机器人产业投资最活跃的时间区间是2023年第1季度到2024年第2季度。
人形机器人外溢效益明显,与多产业相互促进。人形机器人涉及了人工智能、机械工程、电子工程等诸多学科领域,是创新技术的集大成者,与目前许多创新方向形成了相互促进的产业外溢关系。
安全伦理问题备受关注,需加强政策引导及规范预研。人形机器人的安全伦理问题包括就业问题、隐私问题、操控问题等。为有效解决问题,可以考虑重点加强以下几方面工作:一是加强政策引导。二是加强职业教育和技能培训。三是完善相关规范。
四、人形机器人产业未来展望
从迭代路径看,To B市场是人形机器人发展的必经阶段,To C市场将成为远期重点方向。从技术领域看,“大脑”“小脑”属于ICT领域,“肢体”属于工业装备领域,两个领域应协同发力,融合发展。但不同阶段的发力重点各有侧重。在产业落地初期、应用规模较小时,人形机器人能否落地的重要因素就是其智能化水平,应在ICT领域重点发力,加快推进“大小脑”技术发展,同步补齐零部件的短板。在大规模应用阶段,成本问题成为核心因素。目前人形机器人的发布价格仍在几十万至数百万,需在工业装备领域重点发力降低成本。
基于上述考虑,并结合人形机器人发展的趋势,可考虑分三个阶段推动人形机器人商业化落地。
第一阶段(2024—2030年),通过政策牵引,深入挖掘危险作业、极端环境等高价值场景,遴选一批可落地可推广的典型需求。政府搭桥,推动特种应用场景供需双方对接,定向开发一批产品并落地应用。
第二阶段(2030—2035年),加快探索工业制造、物流等制造业相关的大规模应用场景,从“替代相对简单且重复性的劳动”开始,成熟一代应用一代,在迭代中加速技术成熟、降低单体成本、提升整体性能,逐步提高对制造业场景的渗透率。
第三阶段(2035年后),加强人工智能与人形机器人的融合创新,实现更高水平的具身智能,并推动人形机器人进入医院、学校、商场、餐厅等服务业场景,最终走入千家万户。