创新驱动人形机器人产业高质量发展

创新驱动人形机器人产业高质量发展

易子豪

青岛黄海学院 山东 青岛 266555

摘要：随着我国高科计技术的快速发展，机器人快速的子啊各个行业中应用，部分企业产品已从样机研发过渡到批量生产，且在特定商业场景应用中取得突破，产业发展进入窗口期。但在人形机器人场景创新和应用推广方面，还存在一些亟待解决的问题。

关键词：创新；人形机器人；高质量发展

引言

人形机器人又称仿人机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机器人，具有拟人的肢体、运动与作业技能，以及感知、学习和认知能力。人形机器人建立在多学科基础之上，综合运用机械、电气、材料、传感、控制和计算机来实现拟人化的功能，环境适应更通用、任务操作更多元、人机交互更亲和，是国际公认的机器人技术集大成者，是一个国家科技综合水平的重要体现。

1国内的人形机器人

20 世纪 90 年代，我国开始了人形机器人研究。在国家“863”计划、国家自然科学基金，以及其他部门及地方的资助下，国防科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学、北京理工大学、浙江大学、中国科学院自动化所等多家单位取得了丰硕的研究成果，培养了大量科研团队与技术人员。国防科技大学早在 1987 年就开始了步行机器人系统与技术领域的研究工作，是国内首个开展双足步行机器人研究的高校。1990 年，其公布的双足步行机器人样机能实现 0.36km/h 的静态行走。1999 年，发布了中国第一台能够实现静态和动态行走的类人型双足机器人“先行者”。2003年，公布了 Blackman 步行机器人，最大动态行走速度可达 1.08km/h。2010 年，在国家“863”计划支持下，研制了步行机器人Blackman- Ⅱ，实现了仿人双足机器人自主打乒乓球。2011 年，成功开发了步行机器人 Blackman- Ⅲ。2021 年，研究了液压驱动双足机器人的轨迹规划和运动控制技术，机器人最大前进速度达到 2.5m/s。

2关键技术

2.1机器人本体能力

人形机器人本体是人形机器人实现高速、高灵巧、高爆发运动的基础，主要技术包括高爆发大力矩驱动、低损耗高精度传动、高集成灵巧结构设计、高能量密度电池技术等。国外具有代表性的研究机构为美国波士顿动力和特斯拉，前者采用高爆发液压伺服技术，更注重“力量”；后者采用高扭矩密度电机伺服技术，更注重“智能”。国内与国外主要技术差距为高爆发大力矩驱动技术，液压人形机器人采用全无油管化设计、关节走油设计、增材制造技术，已经实现动力自主，在功率密度与输出流量、压力指标方面与国外先进水平差距正逐渐缩小；电驱动人形机器人在电机伺服技术上与美国差异相对较小，在电驱机器人快速迭代方面跟国际上差异不大，且在价格成本上更有优势，运动体能上可以满足日常应用的需求。

2.2机器人运动能力

人形机器人运动能力是人形机器人实现高动态运动和作业的关键，主要包括动态变构型精确建模、高自由度复杂运动规划、未知扰动平衡控制等技术。美国在人形机器人的运动控制技术上走在世界前列，其高校和研究机构开展了大量研究，具有大量技术储备，为人形机器人的产业化提供了技术支撑和人才储备。波士顿动力的人形机器人运动能力不断进化，距离真实应用的距离将逐渐缩短；特斯拉公司公布了人形机器人结构设计、关节驱动和运动控制的概况，通过人工智能算法驱动人形机器人产品的技术发展。

2.3机器人智能能力

从智能作业来看，利用视觉等传感器实现环境感知并决策运动，是人形机器人进一步应用面临的重要问题。与一般机器人相比，人形机器人的高自由度和高不稳定性，为其感知、决策、规划，以及计算设备带来了新的挑战。与 ASIMO 基于视觉感知拧杯、端茶等智能作业相比，2011 年浙江大学的乒乓球对打仿人机器人展现出对快速运动物体实时准确感知预测决策的能力，以及手臂快速运动下的平衡控制能力，受到国际广泛关注。埃隆·马斯克所发布的 Optimus 人形机器人信息也强调的是芯片算力和智能算法，只提及了机器人的基本身高与步行速度等基础信息，却用了大篇幅内容介绍了智能芯片和智能操作。可以预测，马斯克的用意是设计出“类人的大脑”，结合“类人的形态”，执行“类人的作业”。因此，融合眼 - 手 - 足，结合智能芯片、智能算法，构建形成类人“超级大脑”，形成机器人元宇宙，有可能成为未来技术的发展趋势。

3创新驱动人形机器人产业高质量发展

3.1加快发展人形机器人产业

“近期，随着亚马逊、特斯拉、OpenAI 等头部科技公司入局，人形机器人商业化提速明显。”许礼进认为，人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的又一颠覆性产品，走进工厂，走进千家万户。 许礼进介绍，以美国为首的发达国家布局人形机器人研究已经超过 50 年。由于我国人形机器人研究起步较晚，在场景创新和应用推广等方面，产业还存在共性关键技术有待提升、产品成本高限制商业化应用推广、商业化落地场景缺乏阻碍产业化进程等问题。针对上述问题，许礼进提出三点发展建议： 一是聚焦产业共性关键技术，加大技术创新力度。依托现有或新组建的国家级技术创新平台，围绕智慧“大脑”、敏捷“小脑”、强健“肢体”和智能“感官”四个方向，开展产学研用协同创新，突破人形机器人专用操作系统、智能控制器、高效驱动关节、仿真孪生平台、集成开发环境、类人智能算法等基础理论与共性关键技术，组建场景驱动的人形机器人技术中试基地，加快产业共性关键技术的落地转化。 二是基于现有产业基础，加快整合人形机器人产业链“供给侧”优势资源，强化协同供给能力。各地以划拨或政府投资等方式提供统一的人形机器人算力中心，建设超强算力的人形机器人“智慧大脑”。依托现有的机器人产业链，构建与完善人形机器人产业链供给能力，通过规模化生产来降低人形机器人的整机成本。 三是强化政策导向，构建人形机器人场景应用创新生态，支持人形机器人企业创新成果在未定型阶段与应用方建立合作，首试首用。支持相关研发机构、企业开放人形机器人产品应用功能接口，拓展下游应用场景范围，搭建应用生态集聚平台，鼓励申办人形机器人场景应用创新大赛等，以支持人形机器人在萌芽期应用场景的探索和尝试，加快推进人形机器人的普及，尽快形成规模效应。

3.2加强新型研发机构管理

除了为产业化鼓与呼，许礼进还尤其关注底层技术的科技创新。他提交了《关于进一步加强新型研发机构管理的提案》《关于进一步加强科技创新领域法治保障的提案》等，呼吁业界进一步重视科技创新。 “新型研发机构是促进科技创新和产业发展的重要载体，对促进贯彻创新驱动发展战略、构建科技成果转化体系具有十分关键的作用。”许礼进称。 为了加快新型研发机构高质量发展，促进科技成果转化体系建设，他建议：一是构建相关法律规范基础，赋予独立地位；二是强化科技管理体制改革，实现体制松绑；三是建立完善激励体系，激发创新活力。 谈及当前我国科技创新领域仍存在的问题与挑战时，许礼进认为，主要是关键核心技术的突破攻关需要与时俱进、强有力的法治保障。实践中，虽然有司法保护创新举措，但在适应科技创新的新发展、新变化方面还缺乏前瞻性、协同性、周延性、精准性，在服务保障上稍显滞后。

结束语

人形机器人技术的发展和广泛应用，展现了机器人和人工智能领域的巨大潜力。通过模拟人类的外观和行为，人形机器人已经在教育、娱乐、服务等多个领域取得了重要进展。然而，人形机器人技术仍面临重要挑战。此外，持续的研究和讨论对于推动人形机器人技术的发展至关重要。

参考文献

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