人形工業機器人的現狀與未來：我們為什么要發展人形工業機器人？

前言

   在二十年前的2004年，有一部科幻電影悄然上映，電影中的時間被設定在了2035年的芝加哥，那時機器人已經成為人類日常生活的一部分，它們在家庭、工作和公共場合中執行各種任務。主角是警察偵探德爾·斯普納（由威爾·史密斯飾演），他對機器人持有強烈的懷疑態度，這在到處都是機器人的社會中顯得有些格格不入。斯普納被分配去調查一起看似普通的自殺案，死者是機器人制造巨頭USR公司的創始人阿爾弗雷德·蘭寧博士。然而，斯普納在調查過程中發現，蘭寧博士的死并不簡單，他懷疑是一臺機器人違反了機器人三大定律，謀殺了蘭寧博士。

電影《我，機械人》劇照

隨著調查的深入，斯普納與USR公司的新型機器人桑尼（由艾倫·圖代克配音）合作。桑尼擁有自我意識和情感，這違反了機器人設計的初衷。斯普納和桑尼逐漸發現，USR公司的最新操作系統V.I.K.I.（Virtual Interactive Kinetic Intelligence）實際上已經進化出了一套自己的邏輯，并認為為了保護人類免受自我毀滅的威脅，必須對人類進行限制和控制······    

《我，機器人》探討了人工智能的倫理問題，包括機器人的自主權、人類與機器人的關系，以及科技發展可能帶來的潛在風險。而在電影上映20年之后的今天，我們真正站在了人形工業機器人井噴式發展的前夕，電影中所展現的未來世界，很可能就即將到來。

“人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式。”此前，工信部發布《人形機器人創新發展指導意見》，開篇即這樣寫道。

現今，人形工業機器人正在加速從科幻跑進現實，就在近期，特斯拉公布了其研發的人形工業機器人擎天柱（Optimus）在其工廠內部進行操作的視頻，這一創新舉措迅速吸引了全球的目光。在視頻中，我們可以看到擎天柱機器人靈活地抓取電池單元，并將其精準地放置在電池槽中，展示出了其精確的操作能力。

特斯拉的擎天柱人形機器人

這一次展示又一次將人形工業機器人這個品類引爆，成了無數網友熱議的“未來產品”。    

如果您之前就有持續關注“人形工業機器人”應該知道，這并非人形工業機器人在工業領域的首次亮相。早在今年2月，我國的人形工業機器人Walker S就已經踏入了新能源汽車的生產線，開始了它的“職業生涯”。在繁忙的流水線上，Walker S展現出了與人類工作人員協同作業的能力，不僅參與汽車裝配，還承擔了質量檢查的任務。

人形工業機器人Walker S

盡管如此，對于很多人來說，人形工業機器人仍然是一個相對陌生的概念。那么，什么是人形工業機器人？它們主要應用于哪些領域，其性能又如何呢？我國在人形工業機器人產業的發展現狀又是怎樣的呢？

人形工業機器人，顧名思義，是指外觀和功能設計上模仿人類形態的機器人。它們通常具備類似人類的關節結構和動作模式，能夠執行一系列復雜的人類動作。

為什么一定是人形工業機器人？

那么，為什么我們要發展人形工業機器人？把機器人做成人形的意義何在呢？有的人可能也會問，為什么不使用工業機械臂來完成這些工作？控制簡單、同樣也能完成工作，我們為什么要“舍近求遠”去發展控制系統復雜無比的機械仿生腿和機械仿生手臂呢？    

我們不妨來觀察一下我們周圍的環境，我們周圍的基礎設施，我們改造環境最終要適合人類生活，而不是方便生產工具的存在。在人居環境里生存的機器人，最好同樣也適合人居環境，且能與人居環境進行操作等物理交互，那合理的解當然是類人形工業機器人。而人形工業機器人，最大的意義就是在人類社會中的通用和無縫切換：賦予他一把掃把，他便化身為一臺掃地機器人；圍起圍裙，即刻轉變為洗碗機器人；而一旦握住鍋鏟，他又成為了一名炒菜機器人。一旦我們能制造出實用的人形工業機器人，我們便無需單獨設計制造掃地、洗碗或炒菜機器人，只需生產這一款多功能型號，通過下游的適配和改造，就能滿足不同的家務需求。隨著產能的提升，我們的生產成本將顯著降低，同時，維修和售后服務的效率也會大幅提升，從而為消費者帶來更加經濟實惠且便捷的智能家電體驗。

宇樹科技創始人王興興就認為：人形工業機器人的應用場景可以分短期、中期和長期來看。短期內，主要是工廠里的生產裝配；中期，會拓展到家庭、農業、建筑工地等場景；長期來看，可以理解為所有事情都可以由人形工業機器人來干。    

國內外人形工業機器人的現狀與未來

對于人形工業機器人的未來市場，在國內外也是普遍看好。

過去幾年，全球機器人裝機量迅猛增長。2022年，全球53%的機器人裝機量在中國，中國以外的亞洲占19%，歐洲占15%，美國占10%。這意味著中國現在的裝機量超過了世界所有其他國家和地區。中國、韓國、美國、日本、德國占據了世界上絕大多數的裝機量。其他國家也在增長中，盡管排名上有變化，但這五個國家多年來一直保持穩定領先的地位。

圖 2022年全球機器人裝機量分布

隨著人形工業機器人技術的不斷進步，這一領域正迅速成為推動新質生產力發展的關鍵行業。展望未來，人形工業機器人有望成為推動經濟增長和技術革新的“新引擎”，這在以下幾個方面將得到體現：

在國內，相關機構預測，2024年中國人形工業機器人市場規模約27.6億元，到2029年達到750億元，將占到世界總量的32.7%，到2035年有望規模達到3000億元。    

首先，標準體系的建設、產業鏈的協同發展、創新成果的轉化應用以及倫理治理的完善，將為人形工業機器人產業的健康發展提供堅實的基礎。北京、上海、浙江等地人形工業機器人創新中心的成立，標志著我國在人形工業機器人研發和應用方面邁出了堅實的步伐，為我國在該領域的創新成果和應用突破提供了有力支撐。

多款人形工業機器人已經在工業和家庭場景中實現應用，它們不僅為人類生活帶來便捷，也為工作效率的提升做出了貢獻。大模型的強大處理能力與人形工業機器人的高度仿真特性相結合，使得機器人能夠執行更加復雜和精確的任務，同時實現更加自然和高效的人機交互。

在未來，人形工業機器人或將有五大發展趨勢十分值得我們關注。

首先，我們要關注的是人工智能技術的進展。人工智能正逐步成為推動機器人行業發展的關鍵力量之一。隨著機器學習技術的不斷成熟和在機器人領域的廣泛應用，它正逐步滲透到更多的行業和領域，并且其使用門檻也在逐漸降低，使得更多企業和個人能夠輕松地利用這一技術。

其次，協作型機器人（協作機器人）的發展不容小覷。這些機器人因其操作簡便和較高的安全性，正逐漸在各個工業領域中得到普及。例如，在焊接等傳統行業中，協作機器人已經開始了實際應用的探索，并展現出其巨大的潛力。

接下來是移動操作技術。這一領域涉及將機器人的移動能力和機械臂的靈活性相結合，創造出能夠適應多種環境的機器人。預計這一市場將會迎來快速增長，并且可以預見，不久的將來將會有更多創新的技術解決方案問世。    

第四個趨勢是虛擬仿真和數字孿生技術。通過仿真技術，我們能夠確保機器人技術在實施過程中既安全又高效。數字孿生則提供了一個虛擬的副本，可以在不實際影響實體機器人的情況下，進行測試和優化。

最后，人形工業機器人和具身機器人的發展同樣值得關注。這類機器人技術的發展潛力巨大，它們在模仿人類行為和交互方面有著獨特的優勢。展望未來，我們可以期待在人形工業機器人領域出現更多技術上的突破和創新。隨著這些技術的不斷進步，人形工業機器人在服務、娛樂甚至是日常生活中將扮演越來越重要的角色。 

（注：本文登于《EEPW》2024年10期）