未来已准备好，人形机器人准备“进工厂上班”丨《科技瞭望塔》第二季

近年来，随着机器人控制系统、智能传感、人工智能等技术的成熟应用，特别是大模型和生成式人工智能技术的突破性发展，仿人机器人已成为多方争夺未来产业的新赛道。据国际机器人协会预测，2021年至2030年，全球仿人机器人市场将以71%的年复合增长率增长。中国电子学会研究数据显示，到2030年，我国仿人机器人市场预计将增长达到约8700亿元。

然而，纵观目前仿人机器人的应用和发展，产业井喷的背后，其发展过程中的痛点也不容忽视。在感知能力、智能、平衡等仿人机器人核心技术层的创新和迭代过程中，行业仿人机器人的竞争开始赋能垂直应用场景。现阶段，如何降低仿人机器人成本、深化应用场景、实现商业价值将成为仿人机器人发展的关键。

本期联想创投《科技瞭望塔》专栏中，北京兴动时代科技有限公司（以下简称“兴动时代”）创始人陈建宇教授，该公司是国内领先的具身智能和人形机器人解决方案提供商。中国，受邀探讨国内外仿人机器人。双方就机器人市场发展现状、核心技术、重点方向等问题进行了深入探讨。

陈建宇教授，北京兴动时代科技有限公司创始人

在陈建宇看来，未来5到10年将是人形机器人的“黄金发展期”。如果用自动驾驶级别L1-L5来类比，目前的仿人机器人市场总体处于L1L2级别。未来2~3年细分垂直领域的场景落地将是人形机器人发展的关键。例如，在制造业中，仿人机器人的主要应用场景包括物品搬运、取放、质检、装配以及完成一些高风险作业。

陈建宇强调，在这个过程中，一方面要持续进行“大脑、小脑、四肢”方面的技术创新，提高感知的关节自由度、肢体平衡性、并行处理能力人形机器人的控制和控制，特别是在人工智能集成应用领域。经过模型技术，仿人机器人可以适应更广泛的复杂场景和任务；另一方面，需要通过工艺优化、材料创新、供应链优化等来降低成本，无论是从复杂程度还是零件数量来看，未来仿人机器人的成本都会比现在低很多一辆汽车的。 2035年左右，人形机器人将能够满足人们的个性化需求，进入千家万户。

以下为采访实录：

联想创投：人形机器人一直被认为是“男人的浪漫”。当初为什么选择人形机器人作为赛道？您创立星动纪元背后的故事是什么？

陈建宇：和很多人一样，我从小就被各种音视频动画中的机器人所吸引，并且有一个梦想，就是打造自己的人形机器人。 2011年进入清华大学本科时，我一直在学习和研究机器人硬件和算法，并将本科论文的设计方向定为双足机器人步态规划。后来去加州大学伯克利分校攻读博士学位，我更加关注自动驾驶车辆和机械臂的算法领域，比如模型预测控制（MPC）和强化学习。

2021年底，对人形机器人的热爱让我开始思考如何实现人形机器人的实际应用？实施需要解决哪些技术难点？我们都知道，人形机器人的研发大幕虽然在半个世纪前就已拉开，但更多的是局限于实验室环境，主要是一些demo演示。从2022年开始，我将在清华大学以项目的形式进行人形机器人的研发和创新。我将以实际场景为标准，结合通用智能来研究人形机器人的应用和价值实现。

2023年，通过我们研究项目的进一步孵化，形成了现在的星动时代。星动时代的成立，使我们加快了自主创新的步伐，加快了高难度人形机器人的技术攻关；另一方面，我们也推出了自己的仿人机器人解决方案及相关产品，并保持高速迭代优化。

联想创投：如果以L1-L5级别的自动驾驶为例，目前国内仿人机器人的发展处于什么阶段？主要典型应用场景有哪些？

陈建宇：用自动驾驶级别L1-L5来比喻，我认为目前的仿人机器人市场总体处于L1-L2级别。 L1-L5级别大致分为：

L1：能够按照固定轨迹和预设动作完成任务，例如用于焊接、喷涂的工业机器人。

L2：通过感知与控制的融合，可以以闭环控制的方式完成动态目标任务，具有一定的泛化性。例如，在同样的喷涂工作中，L2级可以根据目标的不规则外观自动调整工作角度，以完成更复杂的任务。

L3：将大型模型集成到人形机器人的“大脑”中，可以实现多任务的泛化，完成复杂的决策和人机交互。

L4：迎来人形机器人的ChatGPT时刻，具有一般常识，能够感知物理世界，在陌生的环境中快速实现自我学习。

L5：像人类个体一样，具有非常强的独立决策、灵活的操作和交互能力，甚至可能具有类似人类的情感和意识。

当然，L5级别只存在于理想中。目前，经过2~3年的发展，人形机器人预计将在2027年普遍进入L2阶段。在这个阶段，针对细分场景的垂直领域的应用也极有可能会爆发。此时的人形机器人的优势在于，它们不需要根据预先规划的目标来完成特定的任务，而是通过感知周围的环境来理解、学习并做出决策。例如，在制造业中，仿人机器人的主要应用场景包括物品搬运、取放、质检、装配，以及替代人工检验来完成一些高风险作业。

联想创投：如果聚焦于您提到的制造业，您认为仿人机器人应该如何更好地适应人类的各种工作环境和任务，并与人类协作、融合？

陈建宇：仿人机器人在工业制造领域有着巨大的应用潜力和空间。例如，在运输物品时，人形机器人可以通过灵活多变的机械臂和精细的手指动作，快速运输、拾取和放置重型零件。

在这个过程中，我们假设人形机器人和人类协作搬运一个盒子。首先，从物理层面，我们需要考虑如何让仿人机器人学会与人类配合，施加适当的力量；此外，人形机器人需要做出智能决策来确定将盒子移动到哪里。为什么需要移动这个盒子？

值得一提的是，安全也是人机协作的重要组成部分。从物理层面来说，设定力量和力量限制，可以从较低层面限制对人类的伤害；从智能的角度来看，人形机器人应该拥有安全算法的核心框架，尽一切可能保护人类免受伤害，实现人机融合。

联想创投：为了更好地发挥人形机器人的价值，您认为人形机器人在“大脑、小脑、四肢”方面需要解决哪些技术瓶颈？

陈建宇：“大脑、小脑、四肢”是人形机器人的基本组成部分。去年10月，工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》号文，明确提出人形机器人关键技术突破以大模型等人工智能技术突破为主导，重点攻克“大脑”和“小脑”的人形机器人。 “肢体”关键技术、技术创新体系等领域取得突破。

“四肢”是人形机器人灵活运动的关键。加强机械臂、灵巧手、腿的力量非常重要。对此，星动时代采用本体感受执行器（准直驱）的技术路线，自主研发高爆模块化关节，采用高强合金、碳纤维、工程塑料等材料，峰值扭矩高达至400Nm。旋转速度高达25rad/s，赋予脚部和手臂更强的爆发力。在“肢体”灵活性方面，星动时代采用高精度力位混合控制模式，集成无框力矩电机、精密行星减速机、高精度编码器、驱动器，更适合机器人负载动态变化的应用程序。在“灵巧手”方面，与普通工业机器人的两根手指相比，兴动时代设计了具有12个全主动自由度的五指灵巧手。最大夹持力可达80N，可以准确快速地做出捏、捏、抓、扭等动作，可以更好地处理复杂零件的抓取。

“小脑”主要用来控制人形机器人的运动。星动时代主要采用了端到端的强化学习方法，利用感知与控制的融合，极大地提高了整个平衡性。例如，当感知到前方道路平坦、宽阔、无障碍时，人形机器人可以调整步伐，“如飞般行走”；当它感觉到前方路况复杂，容易摔倒时，就会放慢脚步以保持平衡。

“大脑”体现了人形机器人的环境感知、行为控制和人机交互能力。对此，星动纪元一方面集成了大型模型，使其能够引导人形机器人更好地完成任务规划；另一方面，它使用强化学习来反馈底层控制器数据。这种“大小大脑”深度融合的交互机制，也使得人形机器人在面对复杂问题时能够快速拆解上层，配合下肢完成多样化的任务。

联想创投：面对生成式人工智能的蓬勃发展，从人形机器人的角度来看，它应该如何与AI大模型、脑机接口等前沿技术相结合，提升智能化水平？

陈建宇：以OpenAI推出的ChatGPT为标志，生成式AI技术在全球持续掀起热潮。事实上，人形机器人本身就是“Embodied AI”的重要载体。 “体现智能”是指将智能算法与物理实体的感知、动作和环境交互相结合，使机器能够以更自然、更智能的方式与环境交互、解决问题的机器智能领域。能力。

通过结合AI大模型，人形机器人可以对物理世界有更准确的视觉、触觉、听觉等实际感知。借助大型模型，可以训练这些数据生成高度通用的行动库和技能库，以进行通用规划。决策能力使人形机器人更加智能。此外，生成式人工智能的发展也使我们能够通过自然语言与人形机器人进行交互。例如，用户可以通过语音命令控制机器人完成复杂的任务，例如“帮我挑1号螺丝”、“拧紧1号螺丝”等。

联想创投：去年，星动时代推出了首款人形机器人“小星”，并持续进行迭代创新。 “小星”系列有何特点和优势？我们应该保持什么样的创新周期？

陈建宇：《小星星》现在已经到了第六代。第一代于2022年底在清华校园建成，第二代于2023年7月公开亮相，第三代产品于8月推出。 2023年底完成第四代研发优化，春节期间推出第五代产品。完成了所有核心部件的自研。今年8月，兴动时代推出了第六代产品级机器人。所有设计均得到全面优化，成本进一步降低。

与第一代相比，现在的第六代“小星星”身高“长”到了1.7米，可以连续双脚腾空奔跑，上下楼梯、上下斜坡，自然行走。步态，在草地、崎岖不平的路面等上行走。通过“大脑、小脑、四肢”自主创新，“小星”具有双脚爆发力强、双手灵巧度高、感知控制一体化、端到端强化学习特性、深度融合等特点转化为大型人工智能模型。通用性高，满足用户多样化需求。

联想创投：虽然人形机器人的帷幕早已拉开，但从性价比角度来看，仍然没有达到市场预期。您认为人形机器人什么时候会广泛应用到千家万户？

陈建宇：我认为人形机器人要广泛普及、真正满足人们的个性化需求、走进千家万户，大概需要5-10年的时间。现阶段需要深入场景，释放人形机器人的价值。因此，未来2到3年，星动时代将首先瞄准一些行业细分领域，打造适合场景应用的人形机器人。

从经济角度来看，我们会发现人形机器人在重量、工艺复杂度等方面都远低于汽车。在降低成本方面，星动时代主要在制造工艺和材料上进行创新，比如去掉一些不必要的东西。传感器并实现轻量化设计。此外，在人形机器人的生产过程中，兴动时代将通过与联想等生态合作，优化供应链、节约成本。最后，面对一些细分场景，用户可能不需要人形机器人的完整形态。在满足用户需求的基础上，星动时代将减少部分零部件的配送，进一步降低成本。