【原创】我国具身机器人发展方向

来源:物流产品网 | 2025-01-20 10:56 | 作者:科技物语

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  2025年,人形机器人进入量产元年,已是不争的事实。从国外来看,特斯拉的马斯克,英伟达的黄仁勋,都是人形机器人落地应用的积极践行者;而国内,将人形机器人定位于继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,市场需求持续上升,创新应用不断涌现。这一现象背后不仅反映了科技的进步,更预示着社会生产生活方式可能发生的巨大变革。

  一、顶层有设计

  人形机器人不仅在外观和行为上模仿人类,更在智能水平上不断突破,将成为硅谷未来的重点领域,已经成为美国科技界的共识。AI芯片龙头英伟达将人形机器人视为下一个富有潜力的巨大市场,创始人黄仁勋,将人形机器人与汽车、无人机并列为未来会实现大规模量产的三种产品。


  各国政府对人形机器人行业的政策支持也在持续增强,我国将人形机器人列为国家战略,十大标志性产品之一,旨在加快其作为高端装备的研发进程,以满足国家重大战略需求,

  2023年10月,国家重磅发布《人形机器人创新发展指导意见》,将人形机器人定位为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,将对社会产业变革和全球竞争格局产生颠覆性影响。该政策为行业的发展提供了明确的方向和支持,鼓励企业突破关键技术,培育重点产品,并积极拓展应用场景。

  人形机器人作为通用人工智能落地的重要方向之一、新质生产力的前沿方向和首发经济的重要分支,引起了各级政府的高度重视,北京、上海、杭州、重庆、南京、成都等地纷纷出台了一系列支持性政策措施,根据各地区的产业特色和发展优势,制定了针对性的人形机器人产业发展规划。

  国家地方共建人形机器人创新中心(“国地中心”),是目前我国发展人形机器人产业的重要载体,该中心当前一个重要任务是组建机器人训练场收集数据。2024年12月27日,北京国地共建具身智能机器人创新数据采集基地亮相,可容纳100个人形机器人同时训练,预计到2027年这一数字将达1000个;12月28日,上海提出“搭建超大规模城市级的模拟应用场景,率先赋能具身智能、自动驾驶等大模型实训”,上海市还发布了全国首批涵盖《人形机器人分类分级应用指南》。

  地方政府还通过设立专项基金、提供税收优惠以及搭建公共技术服务平台等多种方式,降低企业的研发成本,加速科技成果向现实生产力转化。重庆市产业投资母基金和产业资本、社会资本、有关区县以市场化方式共同出资组建具身智能机器人产业投资基金。

  成都则表示,力争到2026 年,打造 100 款机器人新品,打造100个标杆示范场景,建成全国人形机器人研发制造增长极和示范应用新高地。

  各地政府还积极推动跨区域合作,促进产业链上下游协同创新,形成集群效应,为人形机器人产业的快速崛起奠定了坚实的基础,国家队也正式入场,致力于探索和推动人形机器人的标准化与产业化进程。

  当前,国内机器人本体企业约上千家,内卷加剧是不争的事实,出海是出路,然而,出海后竞争对手仍是国内同行,企业生存压力将越来越大,该如何破局呢?市场新机会在哪里呢?那就是人形机器人。


  机器人与新技术的融合能够创造新的机会,国内厂商必须提升核心竞争力,向高端发展,人形机器人是未来的方向,企业追求高精度、高节拍、低误识别率、提升轨迹精度,是和人形机器人的追求是一致的,机器人企业有望转型人型机器人企业,与我国布局人形机器人的大小企业一起,在全球树立起“中国造”新坐标。

  二、行业有活力

  人形机器人产业具有较高的附加值和广阔的市场规模,专业预测,2028年人形机器人市场规模将增至138亿美元,5年内年均复合增长率高达50.4%,而我国2024年市场规模已达 27.6 亿元,2026年将超百亿元。

  随着认知智能基础模型和物理智能基础模型的快速发展,重工业和制造业领域对人形机器人技术的投资正在激增,作为算力霸主的英伟达正在押注人形机器人技术,希望其能成为公司下一个重要增长动力。全球主要科技与风头巨头如微软、亚马逊、三星、腾讯、华为、OpenAI、软银集团等纷纷投资人形机器人创业公司或直接进场研发。

  越来越多的公司涌入这一领域,科技巨头加码布局,众多初创公司涌现,共同构成了充满活力且多元化的市场格局,有人称,2025年是人形机器人行业“百机大战”之年。

  截至2024年年底,全球人形机器人整机公司数量已经接近150家,国内公司数量也超过80家,占差不多三分之二,彰显出中国在这一领域的强大竞争力。国内许多初创企业源自高校的科研团队,凭借对前沿技术的敏锐洞察和不懈追求,正逐渐成为行业内的中坚力量。

  今年大厂入局已成明显趋势。随着人形机器人前景逐渐明晰,这些有钱、有技术的大厂不仅以投资者身份入局,并且亲自下场。广汽集团发布其具身智能人形机器人GoMate,上海矩阵超智集成系统有限公司发布自主研发的全尺寸通用人形机器人原型机MATRIX-1;上海电气在公告中透露,公司将积极布局特种机器人和智能机器人产品研制,聚焦特殊应用场景以及柔性制造场景。

  对于初创公司,主要有两类:一类专注于具身智能大模型(机器人通用大脑)、一类专注于人形机器人本体(本体+小脑),国内拥有全球最多的人形机器人本体初创公司。

  如果从技术路线上细分,我国入局人形机器人企业可分为两类,一类沿袭[英伟达]路线,如国内入局具身智能赛道佼佼者华为,其重要的突破点是弥合“模拟到现实的鸿沟”,以确保在虚拟环境中训练的人形机器人能在现实世界中有效运行。一类沿袭[特斯拉]路线,切入人形机器人本体制造,如小鹏汽车、小米等企业。

  近年,人形机器人成为资本市场的热门领域,从美国到中国,风险投资基金和产业资本纷纷涌入,促进了行业进入史诗级风口。2024年,融资总额超70亿,有25起达到了亿元级别,智元机器人自2023年以来完成了6轮融资,总金额超过17亿元人民币。

  二级资本市场上,人形机器人主题活跃,截至2024/12/24,机器人指数涨幅26.8%,跑赢机械设备19.0个百分点。

  在人形机器人投资浪潮中,最先受益的是人形机器人本体初创企业,接连完成多轮且大额融资,催生了一批高估值的人形机器人本体初创公司;国内形成两强格局,“北”[智元机器人]、“南”[银河通用],并出现百花齐放局面,如星动纪元、宇树科技、本末科技都是其中的代表。

  国外有人认为,人形机器人终是巨头的游戏,绝大多数初创企业将倒在商业化进程中。这不尽然,改革开放的历史已证明,我国的良好大环境,可以涌现出从初创到影响世界的大鳄。

  比如,伟景智能公司进入人形机器人赛道,搭载了自研的ViEye立体视觉系统,拥有亚毫米级别的精度设计,从底层上保证人形机器人在精细化场景的操作优势。能够实现高度精细化手眼伺服协同操作。


  但有一个担心是,除了华为少数企业,国内大厂并没有针对人形机器人推出专门大模型,绝大多数人形机器人本体初创企业走分层端到端大模型路线,依托科技大厂多模态通用大模型赋能,自研操作小模型;而大模型决定了人形机器人泛化能力,是现阶段人形机器人商业化核心壁垒。

  我们提醒布局人形机器人的企业,要制定合理的市场策略,平衡价格与技术、利润之间的关系,同时,希望行业通过加强合作,共享技术资源和市场资源,提高行业的整体竞争力。

  比如乐聚机器人通过融合鸿蒙生态链打造的全尺寸人形机器人平台,借助鸿蒙资源优势,推出的“KUAVO”夸父机器人,能够基于鸿蒙生态,实现更大范围的落地场景探索。

  三、应用有突破

  如果说,刚刚过去的2024年是人形机器人觉醒之年,那么,2025就会是人形机器人量产元年,人形机器人作为AI领域极具代表性的实体,正在大模型催化下加速产业化落地。


  工信部2023年11月发布的《人形机器人创新发展指导意见》中明确,到2027年,产业加速实现规模化发展,应用场景更加丰富,相关产品深度融入实体经济,成为重要的经济增长新引擎。

  人形机器人是新质生产力背景下制造业的智能变革,也是时代的要求,2025年至2030年,劳动力供给缺口预计将达到2000万人。BCC预测,全球人形机器人市场价值目前约为780亿美元,预计到2029年底将达到1650亿美元,到2035年出货量将达140万台。

  工业领域将是人形机器人最先施展能力的舞台,预计从2025年到2027年,人形机器人将大规模地进行自动化操作和生产过程中的人机协作,参与到危险作业的生产环节,从而提高生产效率与安全性,直到2028年,消费市场才会迎来人形机器人的大规模进入。

  目前,特斯拉发布了Optimus在工业领域的新应用——分拣电池,展示了其在分拣效率、视觉与识别技术、动作协调与控制、手部灵活性和抓握精度等方面的升级。Figure AI与宝马达成合作,并向其交付了人形机器人,人形机器人Figure 01自主搬运箱子并准确地将其放置于传送台流水线上;

  Agility Robotics的全尺寸人形机器人,初期业务探索主要聚焦在户外无人配送领域,尝试“最后一公里配送”的实施方案,在未获得良好市场反馈后,将目标转向仓储物流领域,专注于物料搬运任务。

  应用,首先要有应用方。比如德国老牌汽车零部件供应商舍弗勒集团,将大量采购人形机器人,用于其全球工厂网络。

  2025年人形机器人“大脑、小脑、肢体”等关键技术将加速突破,不再是“唱歌、跳舞”的玩具,而是能真正“干活”的工具。人形机器人产业趋势已成,正从产业形成期过渡到产业扩张期。

  我国有丰富的产业生态和消费场景,人形机器人将越来越多地从炫技走向场景应用,会分为三个阶段:第一阶段,在半开放的场景做一些半结构化的工作;第二阶段是更加泛化的应用场景,第三阶段才是真正走入家庭。

  从我国企业个体来看,去年走在商业化前列的,大多都在战略合作和数据采集阶段,2025年有望放量,产业化落地。部分企业的人形机器人已经开始在工厂、活动场所等实际场景中执行任务,标志着技术正逐步迈向实用化。

  华为去年9月下旬联合多类机器人厂商伙伴,正式启动了具身智能产业创新中心,旨在推动具身智能技术在工业产线上的广泛应用,解决更多实际难题,进一步提升了中国在全球智能制造领域的地位。

  非夕科技人形机器人以精密制造为主,开发的Dexterous机器人以高精度的手部操作能力为特色,能够完成如精密零件装配、电子产品制造等高复杂度任务,已经在中国多个电子制造企业中投入使用,其精细化的能力为提升生产效率提供了重要支持。

  从单产到量产,这是一个质的飞跃。量产要有生产基地,要有制造团队,并且,设计的型号是否为量产型号,还有,要建造自己的生产设施,并组建一支专注于大规模生产的制造团队,开设生产线,配备组装机器人各部位的工作站、测试区域……

  量产与应用是相辅相成的,国际巨头马斯克表示,今年目标是制造数千台擎天柱人形机器人,未来两年每年翻10倍,我国人形机器人量产临近。

  有报道,四川具身人形机器人科技有限公司于 2024 年 12 月推出了四川首台全自主产权的双足式商用人形机器人原型机 ——“天行者 1 号”,今年 3 月开始进行部分量产。

  优必选在2024年半年报中提到,通过与领先的新能源汽车制造商和汽车及3C领域的公司合作,开始将Walker S系列人形机器人商业化,量产版本预计将在2025年中后期推出。

  智元机器人作为中国人形机器人领域的领军者,公司研发的机器人已经在工业生产和物流领域实现了广泛应用,其灵活的操作能力与高效的运行表现获得了市场的高度认可。

  高盛预测,人形机器人有望在2024年~2027年间率先应用于工厂,我国是制造大国,有丰富的人形机器人应用场景,为应用突破创造了条件。

  应用的突破,更要依靠技术突破;资本是推动企业发展的重要力量,技术是更本质的内驱力。概括地说,人机交互、环境感知、运动控制这三大核心能力正逐步实现突破,催化人形机器人行业迎来应用拐点。

  截至2023年,我国已累计申请6618件人形机器人技术专利,成为技术专利数量最多的国家。AI技术的进步为人形机器人注入了强大的“大脑”,使得机器人具备了一定的认知和决策能力;硬件技术的改进,使得人形机器人的行动能力得到了增强。

  具身智能是当前人形机器人行业的一个热门概念,强调机器人通过实体的物理交互来实现智能,而不是仅仅依赖于软件算法,改变了传统机器人只能按照预设程序执行任务,提升了交互能力。

  从应用角度说,技术的内驱力一定要和市场需求结合,了解终端客户到底需要什么类型的产品、解决什么样的问题,找准定位,以免机器人的技术与客户实际需求差异较大,导致供需错配。

  然而,人形机器人仍处于规模化初期,行业仍在致力于降本、提高产品精度和扩大规模,我国人形机器人的应用,还面临着诸多挑战。

  成本控制与优化对于人形机器人企业的商业化进程至关重要,有助于人形机器人的大规模推广和应用,目前存在卡脖子的问题,是制造成本较高,无法适应多场景的不同需求。

  早期,市场上的人形机器人产品成本或售价普遍超过200万美元,远高于普通工业机器人,小米2022年发布首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne“铁大”,每台成本大概六、七十万元,同时,人形机器人的维护保养也需要投入大量资金和人力,这限制了人形机器人的大规模应用和产业化落地。

  特斯拉计划将Optimus的成本降至1万美元以下,这一目标一旦实现,将为行业的全面普及打开大门。2024年5月,宇树科技发布了一款名为Unitree G1,基础款售价仅为9.9万元。

  伟景智能在2025年前实现低成本、可量产的人形机器人产品,并利用其硬件本体的技术专利与软件控制与算法,将人形机器人成本控制在15万元人民币以内。

  企业需要从多个方面入手,优化生产流程,通过引入先进的生产工艺和管理模式,提高生产效率,减少生产过程中的资源浪费和时间成本。

  就目前来说,相比传统工业机器人,人形机器人可靠性偏低,由于传统机械臂成本更低、应用更简单,具身智能将在传统机械臂上率先落地。比如,目前星动纪元的五指灵巧手星动XHAND1已经能够真正像人手一样可使用包括不限于螺钉钻、锤子、取液枪等更多种多样的工具,完成更通用、灵巧性更强、复杂度更高的百种以上操作任务。

  人形机器人企业要承受一段时间的纯投入,2025年开启量产元年后,随着规模扩大和大模型成熟,成本降低且性能提升。

  我们要认识到,人形机器人的应用拓展,面临着诸多技术挑战,比如,高质量的的数据仍是发展人形机器人当下一个卡点,采集方法的局限性和底层算法模型尚未统一限制了人形机器人的学习和适应能力。不仅我国,世界业界也正在积极补齐短板,如特斯拉等公司开展大规模真机数据采集。

  只有提升数据维度,如增加触觉等数据输入,满足工业和实际场景需求,采用虚实结合的技术路径,提升数据集量级,通过低成本方式,高质量地获取数据对机器人进行训练,是量产前要解决的关键问题,

  人形机器人需要在训练中不断成长,才能像人一样的活动并完成任务,高质量的数据是其自主学习的基础。然而,现实世界中的数据往往存在多样性和复杂性,难以直接用于机器训练,欣喜的是近日成立的央企——中国数联物流集团,将为这一问题找到解决方案。

  智元机器人去年年底,联合上海人工智能实验室、国家地方共建人形机器人创新中心宣布开源 AgiBot World 百万真机数据集,场景范围覆盖面扩大100倍,数据质量从实验室级上升到工业级标准,高质量的数据集对于当下人形机器人技术的发展尤为重要,智元机器人方面称,将陆续开源千万仿真数据,以支持更泛化和更通用的大模型训练,

  为了提高人形机器人的训练效率,要在AI、大数据和云计算等前沿技术的基础上,建立一套利用虚拟世界对人形机器人进行训练的方法。但先从真实环境采集数据投入仿真环境 ,让机器人在仿真环境里做充分学习和训练,再将其拉到现实世界里历练,这个过程由于有相当一部分在虚拟环境中进行,因此不仅可以加快训练速度,还可以降低硬件损耗。

  不可否认,我国在算法上已取得很大的成就,而人形机器人的重点是算法整合,其设计与开发需要整合多种技术算法,如语言认知、视觉智能和行为识别等,使机器人能够像人类一样理解、适应和应对各种复杂情况,但目前的情况是,算法整合困难,仍然是一个巨大的挑战。

  按照智能化程度,人形机器人可被分为L0至L5六个层级,应用也要循序渐进。受限于交互能力及协同能力等技术的发展,人形机器人的市场渗透较低,只能从环境相对封闭,工序相对简单且标准的场景开始,有标准的操作流程,有明确的评判标准,然后,从一般应用,逐渐过渡进入到高精、高速、高洁净等高端应用场景中。

  当前,尽管人形机器人已经在一些特定环境中展现出应用潜力,但它们在影响生产节拍的关键环节中的作用仍然有限。当前的应用主要集中在生产线的“一头一尾”,比如机器人可以在产业前端搬运上下料,到生产末端进行质检、搬运成品人形机器人需具备长时间连续工作的能力,以确保服务的可靠性和稳定性。


  在制造行业,尤其是在电子、汽车等领域,需要具备高精度操作能力的人形机器人来完成组装、焊接等精细任务,这对机器人的感知能力和运动控制提出了更高要求。

  还有一个产品是面向专用市场还是面向通用市场的问题,通用市场足够大,而专有市场更利于精细化。2025年,企业可能偏向放弃“通用人形机器人”,而对机器人进行专业化、场景化的改造。初期功能单一,后逐步成熟转为通用型机器人,由To B转为To C。可以畅想,100年后大街上将到处都是人形机器人,普及程度将是汽车10倍

  四、生产有链路

  人形机器人要想实现从实验室到市场的顺利过渡,并在未来保持强劲的发展势头,不仅需要不断的技术突破,还需要构建一个健康、可持续发展的产业生态系统。人形机器人涉及机械、电器 、材料、传感、控制、人工智能等多个学科的交叉与融合,被国际公认为是机器人技术的集大成者和制高点。人形机器人价值量占比:感知系统14.55%,灵巧手17.98%,旋转执行器19.64%,线性执行器19.64%,碳纤维17.18%。


  任何产品都要有生产链作支撑,作为制造大国,我国有完整制造体系,与电动汽车一样,我国人形机器人的发展将较快、落地扎实,量产容易,来源于我国坚实的供应链基础和完善的产业链。

  就目前来说,在人形机器人供应链体系中,元器件的质量需要突破。比如柔轮易疲劳断裂导致机器人故障率增加、谐波减速器传动速比受限影响精度与响应速度、无框力矩电机温升控制困难导致整机能效下降等。

  我国极亚精机推出SW-HMG系列谐波减速器,相较于全球行业最高水平实现了100%的提升,能够满足更为严苛的工业应用场景需求;本末科技是业内为数不多拥有机器人关节生产技术,拥有深厚的沉淀和较强的技术能力。

  车企和科技大厂与机器人供应链在软件、硬件、研发和销售等方面存在高度重叠,而随着头部公司的陆续入局,人形机器人的产业化进程也将显著加速。比如,特斯拉人形机器人采用了全部由特斯拉自主设计和制造的执行器和传感器。

  从核心零部件到人形机器人本体,国内涌现出了一批新锐企业,整体公司的规模不大,但深耕专属领域,拥有一项或多项技术构建的知识产权,在国内技术当中处于绝对领跑地位,并有望成为未来“独角兽”企业,具有颠覆传统业态,重塑产业价值的能力。

  比如伟景智能是国内立体智能视觉的领跑者,公司拥有3D立体智能相机整体解决方案,自主研发了基于“立体视觉+自然学习(Natural Learning®)”的双目智能视觉技术,具备可认知、可学习、累积性、叠加性等特性。再比如,乐聚机器人成立于2016年3月24日,专注于机器人核心控制技术研究、掌握了从机器人整体结构设计、核心部件制造到人工智能算法研发的一系列先进技术。

  从地域角度看,四川有人形机器人全产业链的配套,产业的主要承载地为成都和绵阳,一个是新技术企业聚集地,一个是重装之城。成都表示,到2026年,聚集100家产业链上下游企业,全产业链规模突破600亿元。

  杭州将以“最优本体+最强大脑”为重点,加快构建人形机器人整机研发、设计、制造、应用的一体化创新体系和全产业链生态,到2029年,产业规模实现跨越式增长,全产业链生态体系和产业集群基本成型。

  资本市场对人形机器人产业链的投资主要集中在核心零部件(如伺服驱动系统、减速器和传感器)的研发,以及具体场景应用的落地上,中国企业通过对伺服驱动和传感器的国产化替代,有望降低整机成本,提升市场竞争力。人形机器人产业链初步形成,正在持续优化发展,实现突破。

  人形机器人产业持续繁荣的关键在于全产业链的协同创新,在软件层面,人形机器人的智能化与自主性主要依赖于AI大模型、3D视觉技术,以及操作系统、控制算法等一系列关键技术。

  在硬件层面,人形机器人的性能受到材料科学、电机技术、传感器等关键组件进步的深刻影响。高性能钕铁硼永磁材料的应用,显著提升了驱动电机的效能与节能性,为人形机器人的动力系统带来了革命性的变革;PEEK(聚醚醚酮)等轻质高强度材料的使用,有效减轻了机器人的重量,进一步增强了其灵活性与运动表现。此外,减速器、传感器、丝杠、空心杯电机等核心零部件的研发也取得了显著进展。

  人形机器人产业外溢效益明显,与多产业相互促进,人形机器人量产将带动相关零部件需求。为了配合实现降价目标,人形机器人厂商们正寻求增加国产化器件替代率。

  人形机器人量产将促进技术成熟和上游核心零部件发展,特别是减速器、 电机、传感器、丝杆等高价值部件,当前的人形机器人普遍采用锂电池技术,但续航能力有限,难以满足长时间高强度工作的需求。新型电池技术或能量回收机制的研发,将成为提升机器人运行效率的重要方向。

  人形机器人产业链正处于从概念"0"向商业化落地"1"的加速推进阶段,核心零部件国产化,是重点,目前人形机器人零部件领域,内资品牌起步晚且市场份额仍较小,未来有望迎来市场规模加速增长叠加市场份额持续提升的双重驱动。

  从我国工业机器人的发展可看到这一趋势,与10年前相比,现在进入机器人行业的门槛明显降低,采购零部件就能组装一台机器人,零部件成本降低推动机器人成本下降,2024年中国工业机器人市场中,国产占比超过50%,其中协作机器人的国产占比超过90%,把进口的外资品牌全卷出去了。

  人形机器人本质上由多个“芯片器官”组成。人形机器人需要6-8种不同类型的芯片,包括中央控制、运动、视觉、语音、传感器和通信处理芯片,以完成全身调度、环境感知和与人类交流。


  我国芯片制造在西方打压下正在负重前行,这一产业的进步,也将为人形机器人发展提供坚实的基础,在人形机器人的硬件成本中,电机的减速器、传感器等关键部件占比较大,硬件技术的改进使得关键部件的成本有所下降。

  人形机器人产业目前成熟的发展模式还没有“跑”出来,因为其中涉及的技术栈、软硬件类型、产品形态、商业模式有诸多的差异化,尚处于“百家争鸣”阶段。随着市场需求的增长与技术的迭代,人形机器人产业将形成更加协同的产业链网络,促进原材料供应商、部件制造商、整机组装商之间的深度合作。

  结语:人形机器人正加速融入人类社会,改变我们的生产和生活方式,未来几年,这一领域将迎来更大规模的技术突破和市场增长,成为驱动全球经济和产业变革的重要力量。


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