人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2024年）

版權(quán)聲明本報告版權(quán)屬于中國信息通信研究院，并受法律保護。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本報告文字或者觀點的，應(yīng)注明“來源：中國信息通信研究院”。違反上述聲明者，本院將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 1 1 2 4 6（一）人形機器人技術(shù)高度集成，多角度實現(xiàn)對 6（二）人形機器人整機加速發(fā)展，創(chuàng)新產(chǎn)品不 7 9 13 16 22（一）人形機器人處于發(fā)展初期，未來市場規(guī) 22（二）人形機器人潛在應(yīng)用豐富，全面覆蓋生 24（三）人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，正在持續(xù)優(yōu) 31（四）人形機器人是近年融資熱點，受到各界資 33（五）人形機器人外溢效益明顯，與多產(chǎn)業(yè)相 34（六）安全倫理問題備受關(guān)注，需加強政策引導(dǎo)及規(guī)范 35 36 2 3 4 6 7 18 22 24 34 361一、人形機器人的內(nèi)涵和發(fā)展歷程形機器人可以通過人工智能大模型技術(shù)的賦能，實2有必要通過外形的擬人設(shè)計賦予機器人等同人類的“通用能力”，是“一機多用”還是“專機專用”。從現(xiàn)階段的發(fā)展情況看，任務(wù)相對重復(fù)和單一，人形需求并不強烈。隨著“大腦”的逐步完善，必要條件，主體人形+定制化組件的類人形可能是商業(yè)化初步完成前完全的“人形”不是現(xiàn)階段的唯一選擇。（二）人形機器人的分類34（三）人形機器人發(fā)展歷程1.萌芽探索階段（20世紀60年代末至90年代）2.集成發(fā)展階段（本世紀初至2010年）這一時期以感知和智能控制整合為主要特點，本田公司的境的基本信息，并根據(jù)感知輸入做出簡單判斷并調(diào)整動作。ASIMO2000是其中的代表作，它不僅外53.高動態(tài)發(fā)展階段（2010年至2022年）4.智能化發(fā)展階段（2022年——）6二、人形機器人的技術(shù)演進（一）人形機器人技術(shù)高度集成，多角度實現(xiàn)對人模仿等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并通過集成傳感器和長續(xù)航動力單7（二）人形機器人整機加速發(fā)展，創(chuàng)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)8走。2016年發(fā)布的配備了機載液壓動力系統(tǒng)的Atlas機器人，能夠?qū)嵧艘?，并推出了純電?qū)的新款A(yù)tlas機器人，能夠完成穩(wěn)定FigureAI發(fā)布的新一代產(chǎn)品Figure02，與上一代相比9相比之下，國內(nèi)企業(yè)采用“整機集成、關(guān)鍵零部件自研”的路線，（三）“大腦”技術(shù)路線并行探索，具備初階人類腦力1.大模型是現(xiàn)階段“大腦”的最佳解決方案基于大模型的語言/視覺運行處理方式可為人形機器人提供任務(wù)級交功能需求角度出發(fā)，人形機器人的“大腦”大模型需要具備以2.人形機器人大模型多技術(shù)路線并行探索線，一是LLM（大語言模型）+VFM（視覺基礎(chǔ)模型實現(xiàn)人機語型或者通過價值函數(shù)的訓(xùn)練使大語言模型對用戶指令進行推理分解的常識知識為開放世界機器人操控生成一系列的自由度末端執(zhí)行器并使用視覺上下文，通過利用語言-視覺-動作結(jié)合的多任務(wù)數(shù)據(jù)象中的輸出融合到3D，最終得到以對象為現(xiàn)人腦與外界設(shè)備的信息交換。未來有望基于腦機“人+機”混合智能。3.人形機器人“大腦”向更高級的智能化和自主化發(fā)展據(jù)保真度和規(guī)模有限，較難形成“數(shù)據(jù)飛輪”效應(yīng)。平臺方面，“大腦”（四）“小腦”加載人工智能技術(shù)，運動方式更加擬人1.“小腦”運動控制包括基于模型的控制方法和基于學(xué)習(xí)的控制方式兩個大類“小腦”的運動規(guī)劃與控制是人形機器人實現(xiàn)自然和流暢動作的立擺（LIP，LinearInvertModelPredictiveCo雜的運動學(xué)模型，大幅度降低了“小腦”開發(fā)難度、提升了迭代速度，強化學(xué)習(xí)。通過獎勵設(shè)計和仿真環(huán)境設(shè)計，實現(xiàn)了受控步態(tài)、奔模仿學(xué)習(xí)。采用非線性最優(yōu)化求解的動作映射，以人機關(guān)節(jié)軌跡2.人形機器人“小腦”向基于學(xué)習(xí)的控制方法演進前人形機器人的“小腦”核心技術(shù)正在從基于模型的控制方法向基于生成抽象的行動計劃，如“先走到門口，然后打開門，再走出房間”。在模仿學(xué)習(xí)方面，視覺-語言模型為機器人學(xué)習(xí)復(fù)雜技能提供了一時刻的關(guān)鍵幀，并將其傳遞給低層控制器執(zhí)行。實驗表明，CLIP-（五）“肢體”多技術(shù)融合發(fā)展，技術(shù)路線逐步收斂1.執(zhí)行機構(gòu)制技術(shù)復(fù)雜、能量效率相對較低、系統(tǒng)零件多、成本高、故障率高、月波士頓動力正式放棄傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動路線并發(fā)布了該公司首款電扭矩電機+諧波減速器組成，優(yōu)點是輸出扭矩大、精度高，可實現(xiàn)精和質(zhì)量要求高，力控需要力矩傳感器，成本高。二是準(zhǔn)直驅(qū)（PA，2.芯片3.傳感器高維力矩傳感器和高維觸覺傳感器是傳感器方面的當(dāng)4.電源5.新材料協(xié)作工作時不會受到機器的傷害等問題。目前，聚醚醚酮（PEEK）三、人形機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析（一）人形機器人處于發(fā)展初期，未來市場規(guī)模巨大交互能力。第二級（Lv2）是初級智能實現(xiàn)，本階段人形機器人可實結(jié)構(gòu)化任務(wù)，具備一定泛化能力。第四級（Lv4）是多場景適配，本態(tài)的人形機器人正在逐步向Lv2等級探索，并從工業(yè)制造領(lǐng)域的t以特種場景應(yīng)用為主，工業(yè)場景逐步落地，整機市場規(guī)模達到約503千億元。2040年到2045年，人形機器人整體進入Lv4等級，實現(xiàn)（二）人形機器人潛在應(yīng)用豐富，全面覆蓋生產(chǎn)生活1.工業(yè)生產(chǎn)（自動化裝配、質(zhì)量檢測等）2.物流（分揀、配送等）覺識別和深度學(xué)習(xí)技術(shù)精準(zhǔn)定位和抓取貨物，實現(xiàn)智能揀選。例如，3.家庭和商業(yè)服務(wù)（家庭服務(wù)、迎賓接待等）家庭服務(wù)與陪伴。作為陪伴型機器人，人形機器人能提供家政、教育、娛樂等多種服務(wù)，如照顧老人與兒童、進行簡單的家務(wù)勞動、這類需求將會持續(xù)增長，進而提高人形機器人在家用市場的滲透率。要集中在提供基本陪伴、娛樂互動和簡單家務(wù)服務(wù)。例如日本的4.醫(yī)療健康（輔助手術(shù)、康復(fù)護理等）康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段。面臨的難點主要包括技術(shù)成熟度、5.安防巡邏國加利福尼亞州Knightscope開發(fā)的蛋形機器人K5和創(chuàng)業(yè)公司Ascento創(chuàng)建的兩輪機器人，實現(xiàn)了在鐵路車庫的6.危險作業(yè)（石油、核能、礦山、化工、消防）7.災(zāi)害救援洪水等災(zāi)害發(fā)生后，人形機器人可以幫助救援人員快速定位受害者，（三）人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，正在持續(xù)優(yōu)化發(fā)展1.上游原材料與零部件2.中游機器人本體研發(fā)設(shè)計與制造3.下游應(yīng)用領(lǐng)域2023年以來，眾多人形機器人制造商在產(chǎn)品研發(fā)和市場策略上（四）人形機器人是近年融資熱點，受到各界資本青睞美國。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年到2024年第3季度，涉及我國人形機從時間分布上來看，人形機器人產(chǎn)業(yè)投資最活躍的時間區(qū)間是（五）人形機器人外溢效益明顯，與多產(chǎn)業(yè)相互促進新中心的“開物”平臺等。三是與自動駕駛具有諸多相同的底層技術(shù)，（六）安全倫理問題備受關(guān)注，需加強政策