1.2 全球產業政策特點
人形機器人作為新一代人工智慧的集大成者,已成為全球科技和產業競爭的新高地。
各國政府高度重視,從促進多方協同、加大研發投入、完善產業生態、重視人才培養、加強國際合作以及關注倫理安全等維度,出台了一系列政策措施,為本國的人形機器人產業發展提供強力支援。
以中國、歐美、日韓地區為例,各國政府在技術創新與研究支援方面,集中資源推動核心技術的突破,包括人工智慧、機器學習、機器人技術和人機互動等領域的研發,並為相關技術研究提供資金和政策支援;。
在市場拓展與應用推廣方面,重點關注人形機器人在提升生產力、改善產品品質及緩解勞動力短缺等領域的實際應用,特別是在工業自動化、醫療與老化照護、商業服務等產業。
在標準化方面, 各國強調本國產業標準的發展與國際合作,以促進全球產業體系的相容性與互通性。
1.3 國內相關政策
1)國家政策
中國從標準化規劃引導、產業策略佈局、激發創新活力等維度, 推出了一系列人形機器人相關政策。透過制定人形機器人產業發展規劃和實施方案,明確發展路徑並提升產業戰略地位,推動了產業的頂層設計和方向指引。
同時,借助「揭榜掛帥」制度激發企業與研究機構的創新活力,推動關鍵核心技術突破。
在此基礎上,全國機器人標準化技術委員會成立人形機器人標準工作小組,制定標準體系,規範產業發展,並前瞻性佈局未來的標準化方向。
表2 中國國家層級所推出的人形機器人產業政策
2)地方政策
自2023 年以來,地方政府積極回應國家政策,推出支援人形機器人發展的措施,推動產業創新與升級。各地加大資金支援,協助技術攻關與產業鏈完善,鼓勵企業與科研機構合作,推動核心技術突破與自主創新。
政策重點推動人形機器人在工業、服務、醫療等領域的應用,拓展市場空間,加速產業化處理程序。
表3 各地方人形機器人產業政策
1.4 國外相關政策
機器人產業作為衡量國家科技創新與高端製造水準的重要標誌, 備受全球關注。主要經濟體紛紛將機器人產業發展上升為國家戰略, 搶佔科技和產業制高點,並相繼推出多項政策,加速推動人形機器人產業發展。
表4 國外人形機器人相關政策
1.5 全球產業格局
人形機器人作為全球科技競爭的新高地、經濟發展新引擎以及未來產業發展的新賽道,展現出巨大的發展潛力和廣闊的應用前景。它不僅是加快形成新質生產力、推動科技自立自強的重要支撐,也將深刻影響多個產業的變革。
自2022 年以來,全球人形機器人產業規模持續擴大,預計未來十年將持續保持高速成長的趨勢。
目前,全球人形機器人產業的格局呈現出多元化、區域化和跨界融合的特點,其中中國、歐洲、北美、日本和韓國等地區在技術研發、 企業培育和產業應用方面處於全球領先地位。特別是在工業製造、商業服務和家庭看護等領域,人形機器人已初步展現其龐大的市場價值。
在這一處理程序中,全球湧現一大批優質的整機企業。其中,中國、 美國、日本和歐洲等國家和地區是全球人形機器人企業分佈最集中的區域。
這些企業的集中分佈成為推動全球人形機器人產業發展的重要力量。
未來,隨著人工智慧、機器學習和機器人硬體技術的不斷突破, 人形機器人將持續提升智慧化水平,為人類提供更多元化的服務支援,進一步推動社會各行業的數位轉型和自動化處理程序。
同時,人形機器人產業的發展也面臨許多挑戰,涉及技術創新、市場需求、標準化和倫理安全等面向。因此,全球各國、各地區以及產業企業需加強協作,推動跨界融合,解決技術與市場的問題, 確保產業健康有序發展。
2.1 總體情況
人形機器人
2.1.1上游
1)核心零件(硬體)
人形機器人本體的核心零件包括感知裝置、運動裝置、靈巧手、 晶片和動力模組,這些元件構成了機器人實現環境感知、精確控制和自主運作的關鍵基礎。
目前,人形機器人核心零件的國產化程度整體處於中等水平。
部分關鍵零件如無框架力矩馬達、T 型螺桿、滾珠螺桿和視覺感測器件有較高的國產化率,性能和性價比具備一定競爭力。
然而,空心杯馬達、高算力晶片、RV 減速器等高端核心零件仍高度依賴進口,這些領域存在明顯的技術差距,國產化空間巨大。
隨著國內產業的快速發展, 供應鏈體系正在逐步改善。
一群優質供應商,如綠的諧波、步科股份、禾川科技、華為海思等,正在加速攻關關鍵技術,集中突破高精度減速器、高性能電機、高算力晶片等「卡脖子」領域,努力打破國外技術壟斷,為實現自主可控的核心部件供應提供重要支撐。
未來,為推動人形機器人產業高品質發展,應加速制定上游核心零件的技術標準,以提升國產化水準和全球競爭力。
標準化不僅是實現模組化設計與零件互換性的關鍵,也是最佳化生產流程、提升系統整合效率的重要手段。
統一的技術規格與介面標準將有效降低企業在研發和製造環節的成本,同時促進產業鏈上下游企業間的協同創新與資源整合,進一步優化供應鏈效率。
同時,建立標準化系統並營造良好的技術創新環境,可加速核心零件的技術攻關與國產化進程, 推動國內企業在高精度減速器、高性能馬達、高算力晶片等關鍵領域實現突破,逐步擺脫對進口的依賴。
同時,標準化建設將為中國企業在全球產業樹立技術標桿,提升國際話語權和市場競爭力。
2)基礎軟體
隨著人形機器人技術的不斷發展,其構型以及感知、控制、決策等能力日益複雜,基礎軟體體係也經歷了從簡單到複雜、從低階到高階的演變。
人形機器人基礎軟體逐漸涵蓋了作業系統、核心演算法、大模型及模擬軟體等多個方面,且各環節的標準化已成為推動產業發展的關鍵。
目前,作業系統的國產化程度中等,國際上以ROS 為代表的開源作業系統為產業提供了通用框架,國內天鶴OS 和kaihongOS 等本土系統則聚焦場景化應用和生態連接,推動國產化進程。
控制演算法的國產化程度較高,國內企業可以自主研發人形機器人整機系統的核心演算法, 部分頭部企業在核心演算法領域展現出強大的研發實力,例如宇樹科技、 優必選等在步態規劃、視覺識別、平衡控制等關鍵領域均取得了顯著成果。
大模型技術的國產化程度正處於快速發展階段,國內大模型(如華為盤古、阿里雲通義)在機器人視覺、語言和動作協作領域展現出強大潛力,並與國際知名大模型(如ChatGPT、PaLM-E)同台競技。
模擬軟體的國產化程度正逐步提高,國外軟體如Gazebo 和MATLAB 等在模擬領域被廣泛應用,而國內則正在加大力度發展自研模擬工具, 並推動其標準化與推廣。
透過建立統一的建模規範、模擬精度與介面標準,國內模擬軟體逐漸具備更高的適配性,推動數位孿生系統的發展。
未來,應加速基礎軟體的標準化進程,透過制定介面標準、演算法評估標準、資料集標準、模擬效能標準及開發工具及協定標準等,為不同廠商及研發團隊提供統一的規範與框架,提升基礎軟體的互通性、可擴展性與效率,降低研發成本,推動技術創新,並促進產業自主發展,加速技術自主性可控,提升國際接受度與技術自主性。
2.1.2 中游
人形機器人整機系統是人形機器人產業鏈的核心環節,也是實現人形機器人功能整合與商業化應用的關鍵。近幾年,國內外湧現了一批優秀的整機系統企業和極具代表性的人形機器人整機產品。
表5 全球人形機器人整機代表企業
表6 國內外代表性人形機器人整機系統對照表
目前,中國人形機器人產業在國際上處於領先並跑階段。
未來, 可通過制定人形機器人本體整機系統相關標準,涵蓋模塊化設計、介面相容性、整機性能評價和安全規範等核心要素,進一步提升中國產品在性能、可靠性、互操作性等方面的競爭力,加速產業鏈協同,推動產業升級,同時助力國內企業在全球市場中打造技術優勢和品牌效應,實現從並跑到領跑的跨越。
2.1.3.下游
應用場景:
人形機器人下游產業鏈是推動商業化應用的關鍵環節。
隨著技術進步和市場需求的不斷增長,下游產業鏈正迅速擴展,成為人形機器人普及的重要驅動力。
未來可透過制定不同應用下的評估標準、場景互聯互通標準、應用安全標準、互動標準等,形成人形機器人標準化應用,推動產業鏈各環節高效協同與資源共享,為商業化普及和產業規模化發展提供堅實的基礎。
1)工業製造場景
人形機器人有望成為工業製造的核心技術,特別是在汽車製造等標準化場景中已開始推廣應用,如底盤組裝、外觀檢測、物料搬運等。 此外,3C 製造和安防巡檢領域也逐步實現「機器替人」的應用。
2)家庭服務場景
家庭場景是人形機器人最具應用潛力的市場應用。從功能來看,人形機器人走入家庭可分為陪伴與服務兩條路線, 陪伴是針對老幼的情感陪伴、安全看護、教育/娛樂等,服務是整理家務、居家管理等活動。 已有部分廠商嘗試將人形機器人應用於家庭場景,完成簡單家務、互動交流等。
3)醫療康養場景
在人形機器人醫療康養領域,人形機器人正成為應對老化和提供高品質醫療服務的重要工具。它們可取代危險、高強度、精準操作的工作場景,並在照顧和服務方面提供支援。例如,Paro 治療機器人為老年人和兒童提供情感支援,緩解焦慮和孤獨。
4)商業服務場景
商業服務人形機器人主要應用在封閉環境下的室內場景中,迎賓接待、導覽講解等場景對機器人的運動性能要求不高,且部署周期短, 將成為商業服務領域最先落地的場景。目前,商業服務人形機器人產品應用在展覽展廳、商超酒店、網點大廳等場合,主要用於迎賓接待、 導覽講解、需求解答、舞蹈表演等。
5)高風險作業場景
人形機器人在核、危、化、害等高危險環境下的應用實現對人力替代、能力互補,降低作業人員危險性,在應急救援場景的應用是與人協作共融,提高救援效率,兩類場景下的地形複雜、環境極端,人形機器人在高危險/救援下的應用成為最有價值的場景,也對機器人性能和形態提出了更高的機器人性能和形態提出了更高的要求。
6)教育培訓
在教育訓練領域,人形機器人可以作為教育助理或輔助教師使用, 他們可以與學生互動,解答問題,提供個人化教學。此外,人形機器人還可用於模擬實驗、示範科學原理、程式教育等教學場景, 豐富教學內容,為教育注入更多創新元素,激發學生的創造力與想像。
7)物流運輸場景
人形機器人可以在倉儲、裝卸、分類、包裝、配送等環節中提升工作效率和管理水準。亞馬遜正在測試Agility Robotics 開發的雙足機器人Digit,提升倉庫作業效率,包括卸貨、搬運和管理貨架等任務。 人形機器人在物流運輸產業的運用將助力物流產線的智慧化升級,實現低成本、高效率且智慧化的物流運輸系統。
8)其他場景
人形機器人還能在其他更多場景開展應用。例如在極端環境下進行科學探測與研究、在特殊場景下進行搬運物資、執行特定任務等。 未來,隨著人形機器人運動性能和智慧化程度的不斷提升,以及生產成本的降低,人形機器人在上述應用領域的群聚化和規模化的應用將成為可能。
目前人形機器人尚未在下游終端應用領域實現規模化商業落地, 且部分核心零件的應用仍未得到充分驗證,全球人形機器人供應鏈仍處於持續構建階段。
然而,隨著創新體系的逐步建立以及關鍵技術如「大腦、小腦、肢體」的持續突破,未來有望形成高效可靠的人形機器人產業鍊和供應鏈。
人形機器人不僅能夠將人類從繁重且危險的勞動中解放出來,提升企業經濟價值,也能滿足人類情感溝通需求。
隨著技術進步和應用領域拓展,預計未來幾年人形機器人市場將迎來顯著擴張和商業化突破,並被廣泛應用於個人、家庭、企業、工廠等各類場景,推動人類社會往更高智、更協同、更有效率的方向發展。
3.1 產業對標準化的需求
隨著人形機器人產業的快速發展,其在社會各領域的廣泛應用凸顯了產業標準化的迫切需求。
從產業技術發展與創新推動出發,需要透過標準化推動基礎共性技術通用化、零件模組化、介面統一化, 協助產業降本提質;從產業生態建構與持續優化出發,需要透過標準化降低生產與維護成本、建立全產業鏈協助網路、激發市場活力。
從提升使用者體驗和社會接受度出發,需要透過標準化規範整合與應用要求、規範倫理和隱私保護,進而提高使用者信任度。
從監管角度,需要透過標準化,促進產業合法合規,提升市場信心。
未來,人形機器人產業將在技術創新、標準引領和市場需求的三重驅動下迅速發展,實現商業化和全球化的突破,推動社會朝向更智慧、協同化和高效化的未來邁進。
人形機器人由大腦、小腦、機械手臂、靈巧手、腿足、一體關節等關鍵部分組成,整合實現對環境的感知互動、運動控制、任務執行等功能,涉及整機、感測器、執行器、控製器和動力能源等關鍵部元件。
將從機械本體與核心部件、動力系統、多模態感知與場景理解、自主任務規劃與決策、運動規劃與控制、移動操作與人機互動、大模型訓練系統、模擬訓練系統、作業系統等維度分析人形機器人的關鍵技術研究現狀和發展趨勢,並從中識別標準化需求。
(AI雲原生智慧算力架構)