人形機器人(humanoid
robot)融合人工智能、自動化控制與仿生技術(shù),外形模仿人類,具備行走、抓握、交互能力,在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)及科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來,人形機器人正從實驗室走向商業(yè)化,成為智能社會的重要組成部分,2024年被譽為“人形機器人覺醒之年”。高盛預(yù)測,到2035年,全球人形機器人市場規(guī)模將達(dá)380億美元,出貨量預(yù)計達(dá)140萬臺。
全球各國在這一領(lǐng)域競爭激烈,企業(yè)不斷推動技術(shù)創(chuàng)新。本文聚焦美國、日本、韓國、德國等國家在人形機器人產(chǎn)業(yè)的最新進(jìn)展,解析各國的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)布局。
美國科技企業(yè)引領(lǐng)人形機器人突破
美國在人形機器人領(lǐng)域長期保持全球領(lǐng)先地位,得益于政府、科研機構(gòu)與科技企業(yè)的多方協(xié)作。
美國政府通過多個機構(gòu)支持機器人技術(shù)發(fā)展。國家科學(xué)基金會資助智能機器人基礎(chǔ)研究,促進(jìn)其在企業(yè)、醫(yī)療及家庭場景的應(yīng)用;國家航空航天局聚焦太空機器人,助力阿耳忒彌斯(Artemis)計劃,為未來火星探索奠定基礎(chǔ);國防部加速推進(jìn)軍事機器人及無人駕駛技術(shù)。
科技企業(yè)方面,特斯拉、波士頓動力、Figure AI等公司積極推動人形機器人商業(yè)化。2024年,F(xiàn)igure AI與OpenAI、微軟、英偉達(dá)達(dá)成合作,推出搭載先進(jìn)攝像頭和傳感器的電池供電人形機器人“Figure 02”,在寶馬工廠成功完成金屬板件精準(zhǔn)裝配試驗。2025年,該公司終止與OpenAI合作,以395億美元估值籌集15億美元融資,并發(fā)布首款協(xié)同運行AI模型“Helix”,使機器人具備食品分類、倒牛奶、整理衣物等能力,顯著提升自主決策與執(zhí)行能力。
同時,OpenAI也在加速布局人形機器人領(lǐng)域,專利申請顯示其正研發(fā)具備溝通與學(xué)習(xí)能力的可編程機器人,并組建研發(fā)團(tuán)隊,目標(biāo)是開發(fā)配備高級AI系統(tǒng)的人形機器人,使其在現(xiàn)實環(huán)境中展現(xiàn)類人智能水平。
《外交政策》雜志指出,美國在機器人領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢源自科技企業(yè)與高等院校掌握的尖端技術(shù),使AI人形機器人具備持續(xù)學(xué)習(xí)和進(jìn)化的能力。隨著持續(xù)投入,美國在人形機器人行業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。
日本人形機器人研發(fā)歷史悠久,但產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和創(chuàng)業(yè)滯后
日本在人形機器人研發(fā)領(lǐng)域起步很早。早稻田大學(xué)加藤一郎教授團(tuán)隊于1973年推出世界首臺人形機器人“WABOT-1”,并于1984年發(fā)布能演奏鍵盤樂器的“WABOT-2”。隨后,一些大企業(yè)積極參與研發(fā),本田在2000年發(fā)布的“ASIMO”可謂世界首臺技術(shù)成熟的人形機器人。
日本政府自20世紀(jì)90年代開始推進(jìn)研發(fā)能與人共存并由人遠(yuǎn)程控制的機器人,用于解決人口老齡化等社會問題,具有一定前瞻性。在1998年至2002年的5年間,日本設(shè)立人形機器人國家研發(fā)項目“HRP”采用了平臺型研發(fā)模式,即研發(fā)機器人硬件和軟件,將機器人作為研發(fā)平臺提供給海內(nèi)外研發(fā)機構(gòu),實現(xiàn)共同發(fā)展,理念極具開創(chuàng)性,但由于缺乏營銷和維護(hù)能力、價格高昂以及對復(fù)雜軟件操作熟練度的要求,事實上到2010年在海內(nèi)外僅交付了16臺“HRP”系列人形機器人。
日本政府還于2020年將“2050年前,通過AI與機器人的共同進(jìn)化,實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和行動、與人共生的機器人”作為國家級研發(fā)計劃“射月型研發(fā)制度”目標(biāo)之一,集結(jié)大學(xué)及企業(yè)研究力量,重點推進(jìn)研發(fā)能夠融入人群、具有與人類同等或更強的身體能力、伴隨人生一起成長的AI機器人。2021年舉辦的東京奧運會也因“Miraitowa” “Someity” “T-HR3” “CUE4”等人形機器人的應(yīng)用展示成了一屆閃亮的前沿科技創(chuàng)新盛會。
憑借“ASIMO”和“HRP”,日本曾廣泛被認(rèn)為是人形機器人研發(fā)的引領(lǐng)者。相較歐美,日本雖然始終將機器人視為人類伙伴,舉國上下高度重視機器人研發(fā),但更加注重硬件而非軟件,機器人領(lǐng)域研究人員大多出自機械工程系,專注于自己開發(fā)硬件、組裝零件并手工制作機器人,僅有少數(shù)計算機科學(xué)院系開展機器人研究,從軟件開發(fā)角度將成果應(yīng)用到硬件(可能是外部采購的機器人)上。這一點從根本上造成日本人形機器人研發(fā)在人工智能元年(2023年)之后的頹勢。
當(dāng)下,與工業(yè)機器人繼續(xù)引領(lǐng)全球發(fā)展不同,日本在人形機器人硬件方面雖然具備一定研發(fā)優(yōu)勢,但整體上產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)應(yīng)用和創(chuàng)業(yè)投資疲軟,不及中美。本田、豐田等大企業(yè)的人形機器人基本上還處于小規(guī)模研發(fā)或商業(yè)探索階段,旨在用于公司推廣而非商品化。川崎重工是日本為數(shù)不多的一直動真格致力于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研發(fā)的大企業(yè),雖然不是初創(chuàng)公司,其于2015年著手研發(fā)的人形機器人“Kaleido”目前已經(jīng)進(jìn)化到第八代,特點是堅固耐用,能夠承擔(dān)重體力勞動。在2023年的東京國際機器人展上,第八代“Kaleido”以“人與機器人的共生社會”為理念,進(jìn)行了模擬災(zāi)區(qū)避難所物資搬運的演示。與此同時,一家完全押注人形機器人的初創(chuàng)企業(yè)“東京機器人”也已出現(xiàn),其目標(biāo)是通過將簡單和危險的勞動委托給機器人,創(chuàng)造一個讓人類專注于發(fā)揮其知性和感性的工作的世界。
韓國“人形機器人聯(lián)盟”推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新
韓國是全球機器人密度最高的國家,每萬名員工擁有1012臺機器人,且2018年以來機器人密度年均增長5%。韓國政府持續(xù)加大對機器人產(chǎn)業(yè)的支持力度,并制定《智能機器人第4次基本計劃(2024—2028)》,計劃投入1.28億美元,推動技術(shù)進(jìn)步、完善機器人友好型基礎(chǔ)設(shè)施,加速商業(yè)化進(jìn)程。預(yù)計到2030年,韓國制造業(yè)和服務(wù)業(yè)將累計引入100萬臺機器人。
為加快人形機器人技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用,韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部發(fā)起“人形機器人聯(lián)盟”,匯聚整機制造企業(yè)、核心零部件供應(yīng)商及AI軟件開發(fā)公司,形成緊密的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作體系。該聯(lián)盟致力于提升核心技術(shù)本地化率、推動人形機器人量產(chǎn)、加快技術(shù)研發(fā),推動工廠自動化、汽車物流、半導(dǎo)體潔凈室、船舶制造等領(lǐng)域的人形機器人應(yīng)用。多家企業(yè)宣布加入該聯(lián)盟,包括Hyzen Ramp;M(LG集團(tuán)子公司,專注執(zhí)行器量產(chǎn))、Clobot(專注打造多機器人控制平臺)、Doosan Robotics(全球協(xié)作機器人市場排名第四,正在研發(fā)人形機器人原型)以及SPG(實現(xiàn)精密減速機國產(chǎn)化)。
從創(chuàng)新突破來看,SPG正在開發(fā)用于人形關(guān)節(jié)的制動器,即集成減速器、電機和控制器的部件;Neuromeka推出具備仿制學(xué)習(xí)和防撞技術(shù)的智能執(zhí)行器,提高機器人操作精度與安全性;三星電子控股的Rainbow Robotics推出自主研發(fā)減速器的四足機器人“RBQ-5”,突破核心技術(shù)壁壘,為韓國人形機器人產(chǎn)業(yè)提供重要支撐。
韓國在人工智能、半導(dǎo)體、電池及精密制造領(lǐng)域具備優(yōu)勢,但在鉸接式控制算法與能源效率方面仍需突破。政府支持、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟協(xié)作及企業(yè)創(chuàng)新正加速韓國人形機器人在智能制造、服務(wù)及工業(yè)自動化中的應(yīng)用。
政策引領(lǐng)德國人形機器人領(lǐng)域快速發(fā)展
德國在歐盟“地平線歐洲”計劃及“高科技戰(zhàn)略2025”計劃的支持下,以3.7億美元的預(yù)算,支持技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)升級以及機器人在實際應(yīng)用中的落地。德國機器人研究所致力于加強研究中心之間的合作,提升勞動力技能,并加快機器人研究成果的轉(zhuǎn)化。
成立于2019年的Neura Robotics專注于開發(fā)具備高級感知能力的機器人,該公司在B輪融資中成功籌集1.2億歐元,并獲得10億歐元訂單,客戶涵蓋川崎重工、歐姆龍等國際企業(yè)。2024年,Neura Robotics發(fā)布“4NE-1”人形機器人,配備先進(jìn)傳感器,具備視覺、聽覺及觸覺感知能力,能夠精準(zhǔn)識別物體、環(huán)境及手勢,使其適應(yīng)多種復(fù)雜工作場景。核心技術(shù)亮點包括:3D視覺系統(tǒng),提升機器人環(huán)境識別能力,實現(xiàn)精準(zhǔn)物體與手勢識別;非接觸式人體檢測傳感器,確保人機協(xié)作安全,避免意外碰撞;力-扭矩傳感器,優(yōu)化操作穩(wěn)定性,提高任務(wù)執(zhí)行精度。
“4NE-1”的發(fā)布標(biāo)志著德國在人形機器人安全性、環(huán)境適應(yīng)性及交互能力上的新突破。這款機器人未來將進(jìn)一步優(yōu)化感知能力,提高信息處理及響應(yīng)效率,使其能夠在工業(yè)、服務(wù)及醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。