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1、人形機器人概念

機器人是能進行運動、操縱或定位且具有一定程度自主能力的可編程執行機構。按外在形態分類可分為傳統機器人和人形機器人，其中人形機器人是一種利用人工智能和機器人技術制造的具有類似人類外觀和行為的機器人。具備仿真程度高、有較強的自主性、多功能性的特點。主要可運用在醫療領域、教育培訓、服務行業、工業制造、公共服務等領域。

2、人形機器人發展階段

進入21世紀，隨著第三次工業革命，以原子能技術、航天技術、電子計算機技術的應用為代表，還包括人工合成材料、分子生物學和遺傳工程等高新技術的突破和發展，人形機器人的行業迎來飛速發展。

業內認為，人形機器人的發展歷程主要分為三個階段：第一階段，是以早稻田大學仿人機器人為代表的早期發展階段；第二階段，是以本田仿人機器人為代表的系統高度集成發展階段；第三階段，是以波士頓動力仿人機器人為代表的高動態運動發展階段。

3、人形機器人根據應用類型分類

人形機器人相比工業機器人、服務機器人等，首先是應用場景更加通用，因其人形造型更易于接受，有可能打破工廠、商用和家用壁壘，成為一個真正通用的產品；其次，它可作為天然的商業入口，今后很多商業價值，會從人形機器人身上得到反映。

根據應用類型，人形機器人可分為智能服務型人形機器人、工業型人形機器人、醫療型人形機器人、軍事型人形機器人、教育型人形機器人以及娛樂型人形機器人。

工業型人形機器人通常被用于工業領域，例如生產線上的操作、維護和檢測等。

醫療型人形機器人主要是用在醫院中協助醫生進行手術，可以完成難度較大、技術要求較高的手術，例如頭顱手術（腦部整形手術等），用機械的精度和平穩來代替人類的精細手術，減少了醫生對手術質量的擔憂。

教育型人形機器人主要是作為教學輔助工具，比如應用于學校的編程教育和機器人競賽中，能讓學生更加直觀地理解編程邏輯，增加編程實踐經驗。

軍事型人形機器人可以用在戰場上執行任務，例如駕駛汽車，持槍射擊，區域反恐，精準狙擊等。俄羅斯機器人士兵“費多爾”已經可以完成執行駕駛汽車，雙槍射擊等任務。

娛樂型人形機器人主要是用來作為玩具和表演道具。

4、人形機器人三大系統

人形機器人主要由三大系統組成，分別是傳感系統、控制系統、執行系統。

（1）傳感系統對應“五官”，包含內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器主要用來檢測機器人本身的狀態，為機器人的運動控制提供必要的本體狀態信息，如各關節的位置、速度、加速度等，并將所測得的信息作為反饋信號送至傳感器，形成閉環控制，主要有位置傳感器、速度傳感器等。外部傳感器則用來感知機器人所處的工作環境或工作狀況信息，使機器人的動作適應外界情況的變化，達到更高層次的自動化，提高機器人的工作精度，常見有視覺傳感器、觸覺傳感器等。

（2）控制系統對應“大腦”和“小腦”，是機器人的指揮中樞?！按竽X”負責環境感知、行為控制、人機交互，通過深度學習和AI技術，實現自主學習和智能決策?！靶∧X”則負責運動控制包括運動規劃、姿態控制、動態平衡等，通過實時感知機器人的狀態和環境信息，小腦可以調整機器人的動作，使其能夠穩定地行走、跑步、跳躍等?？刂葡到y負責處理作業指令信息、內外環境信息，并依據預定的本體模型、環境模型和控制程序做出決策，產生相應的控制信號，通過驅動器驅動執行機構的各個關節按所需的順序、確定的軌跡運動，完成特定的作業。

（3）執行系統對應“肢體”，負責執行控制系統制定的操作。“機器肢”指仿人機械臂、靈巧手、腿足等，“機器體”指骨骼、本體結構等。執行系統的工作流程如下圖所示，涉及到伺服系統和執行機構：伺服系統是能根據指令信號精確地控制執行部件的運動速度與位置的驅動系統，一般伺服系統由核心零部件電機、驅動器和傳感器/編碼器組成；傳動機構是把動力從機器的一部分傳遞到另一部分，實現改變動力機輸出轉矩或者改變其運動方式（旋轉運功和直線運動的轉換），機械傳動分為兩類，一是靠機件間的摩擦力傳遞動力與摩擦傳動，二是靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動，典型機構有減速器、絲杠、蝸輪蝸桿傳動桿等。

5、人形機器人痛點

（1）硬件成本高

硬件成本高導致人形機器人價格居高不下。1）設計復雜，零部件數量多。人形機器人按照復雜的人體結構進行設計，從大腦、關節、軀干等部分涉及大量零部件，累計在一起造成機器人整體成本較高。2）尚未平臺化，定制成本高。人形機器人處于發展初期，尚未實現平臺化，部分零部件的結構和產線需要進行專門定制，無法通過規模效應攤薄固定成本，初期單個零部件制造成本會處于較高水平。

（2）非結構化場景

目前人形機器人存在場景適應性的問題，如：1）無法適應復雜環境或環境變化：機器人往往會出現因嚴格遵循固定的程序，不能靈活應對突發情況的事件，各類復雜環境對機器人正常工作的挑戰性較大，且環境變化后，用戶無法通過簡單操作實現場景適配；2）智能化程度低：傳感器將眼前物體的信息傳輸給機器人，大腦則負責篩選并分辨信息從而輸出正確的決策信號，智能化程度低會導致機器人無法分辨眼前各種各樣的物體導致無法工作，甚至輸出錯誤決策；3）人機交互問題：人形機器人作為與人類進行交互的工具，需要具備良好的人機交互能力，但目前來看，人形機器人與人之間的交互效率不高，且互動過于單一，難以應對過于復雜的交互。

6、人形機器人終極目標

人形機器人是軟硬件能力高集成的實體，商業化的核心突破點在于“AI大腦”?？梢哉f，當前的AI大腦在邏輯思維和行為智慧決策層面還需要一段成長空間，其驅動力很大程度上來自于算法的升級與高水平的智能化。

具身智能是人形機器人想要實現的最終方向，機器人機體和人工智能形成飛輪效應，共同擁抱“具身智能”時代。具身智能是指一種智能系統或機器能夠通過感知和交互與環境（物理世界）產生實時互動的能力。具身智能包括三個模塊：具身感知（Perception）、具身想象（Imagination）和具身執行（Execution），AI+機器人正是“具身智能”當前的落點。具身智能因為需要外界信息反饋，所以一定要依賴于硬件實體。人形機器人能夠更好地服務人類，有潛力成為數量最大的機器人類型；另一方面由于其下游應用廣泛，所以有望接觸更多復雜場景。得益于未來人形機器人基數大、場景復雜的特性，其有望成為具身智能最好的載體，為AI提供海量多維度訓練數據；AI基于數據訓練提升模型可靠性和準確性，能夠進一步提升機器人的工作性能和場景適用性，反而進一步促進機器人在各行各業的廣泛應用。能夠認為，遠期看人形機器人和AI互相促進形成飛輪效應，有望加速具身智能時代到來。大模型也憑借高泛化性與思維鏈能力，成為具身智能機器人的必備選項。