人形機(jī)器人——這個賽博朋克式的人類終極幻想，正從實(shí)驗(yàn)室中走出，并且逐步走向市場。能自主思考、決策、行動的具身智能機(jī)器人，被認(rèn)為是大模型的最佳落地場景，人形機(jī)器人為企業(yè)解決勞動力短缺的問題似乎也變得可行。為什么人們?nèi)绱藷嶂匀诵螜C(jī)器人？有研究人員認(rèn)為，一方面是來自于文化的驅(qū)動，另一方面是技術(shù)的牽引。今天就讓我們一起來看看人形機(jī)器人的故事。

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人形機(jī)器人發(fā)展簡史

回看人形機(jī)器人的發(fā)展過程，公元前四世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾想象過機(jī)器人的用處；三國鼎立時期，諸葛亮成功創(chuàng)造出“木牛流馬”，用來運(yùn)送軍用物資，這都為機(jī)器人的發(fā)展埋下了伏筆。

在接下來的幾百年里，機(jī)器人逐漸擬人化、具象化，如同達(dá)爾文的物種起源，人形機(jī)器人也逐漸進(jìn)化。

文藝復(fù)興時期

意大利畫家、科學(xué)家達(dá)·芬奇在手稿中繪制了西方文明世界的第一款人形機(jī)器人，并賦予機(jī)器人木頭、皮革和金屬的外殼，通過驅(qū)動裝置，機(jī)器人可以揮舞胳膊、可以坐或者站立。

1920年

捷克作家卡雷爾·凱佩克（Karel Capek）在科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》中，將捷克語“Robota”寫成了“Robot”，被當(dāng)作“機(jī)器人”一詞的起源。

1927年

美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機(jī)器人“Televox”，裝有無線電發(fā)報機(jī)，但這款機(jī)器人不能走動。

1963年

NASA耗資17.5萬美金，造出兩個“機(jī)動多關(guān)節(jié)假人（Power Driven Articulated Dummy，PDAD）”的機(jī)器人，能模擬出35種基本的人類動作，以便幫助工程師改良宇航服。

1967年

在“仿人機(jī)器人之父”加藤一郎的帶領(lǐng)下，早稻田大學(xué)啟動了人形機(jī)器人項(xiàng)目，并于1972年研發(fā)出世界上第一款全尺寸人形智能機(jī)器人WABOT-1，能夠執(zhí)行搬運(yùn)物體等任務(wù)，如同一歲半的嬰兒。

1986年

本田開發(fā)出雙足機(jī)器人EO, 隨后相繼推出雙足機(jī)器人E系列、仿真機(jī)器人P系列。

2000年

仿真機(jī)器人P4——也被稱為ASIMO（阿西莫夫）——問世。

站不直的人形機(jī)器人

2021年，特斯拉在AI Day的一段“機(jī)械舞”，成功引起了人們對Tesla Bot（特斯拉人形雙足機(jī)器人）的關(guān)注。馬斯克發(fā)文稱：“我們已經(jīng)制造了帶輪子的機(jī)器人（特斯拉汽車），所以現(xiàn)在我們幾乎擁有所有制造人形機(jī)器人所需的零件?！?/p>

Tesla Bot的提出，導(dǎo)致國內(nèi)人形機(jī)器人市場掀起了一場“龍卷風(fēng)”。因?yàn)槠嚺c人形機(jī)器人存在一些相通的地方，譬如二者都帶有攝像頭，汽車通過采集到的數(shù)據(jù)用于人工智能訓(xùn)練，再賦能于汽車，同樣人形機(jī)器人通過采集生活中的數(shù)據(jù)，再反作用于人形機(jī)器人的發(fā)展。因此汽車企業(yè)首先成為人形機(jī)器人的主力軍。例如小米在2022年發(fā)布了CyberOne（鐵大），小鵬汽車2023年發(fā)布了首款人形機(jī)器人——PX5。

另外也有越來越多的科技企業(yè)涌入人形機(jī)器人這一賽道。為何要做人形機(jī)器人？

宇樹科技聯(lián)合創(chuàng)始人陳立表示，是順勢而為。一方面，人形機(jī)器人和四足機(jī)器人的底層技術(shù)架構(gòu)、知識儲備相似度非常高，宇樹在四足機(jī)器狗領(lǐng)域一直處于全球領(lǐng)先的第一梯隊(duì)，從四足做到人形機(jī)器人難度會小很多；另一方面是底層的驅(qū)動，去年通用人工智能和大模型快速發(fā)展，這對未來科技的推動具有里程碑的意義，由于PC及智能終端市場逐步趨于飽和，通用人形機(jī)器人將成為未來通用人工智能最好的落地載體。

陳立對此進(jìn)行了進(jìn)一步解釋，在AI大模型時代，模仿學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)加持下人形機(jī)器人會比傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人更加具備通用性。“人形機(jī)器人可以匹配人類世界對通用機(jī)器人的需求?！?/p>

因此，在技術(shù)齒輪的轉(zhuǎn)動下，人形機(jī)器人變成新突破口、新載體。

人形機(jī)器人在各個發(fā)展時期，都致力于在“仿人特征”上有一些突破。盡管有的人形機(jī)器人穿上衣服可以達(dá)到“以假亂真”的程度，但仔細(xì)觀察就不難發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的人形機(jī)器人，其膝蓋都呈現(xiàn)彎曲狀態(tài)。

機(jī)器人腿部并不是不可以伸直，但伸直后會不可避免地出現(xiàn)兩種情況：一是腳踝只能以腿長為半徑的圓弧移動，關(guān)節(jié)可達(dá)空間變??；二是膝伸直后垂直腿方向受載性能極差，但沿腿方向受載能力倍增。通俗一點(diǎn)，就是我們常說的“膝蓋不會打彎”，這種姿勢出現(xiàn)在人身上或許有些滑稽，但在機(jī)器人身上卻是非常棘手的問題。

從機(jī)器人的運(yùn)動控制角度來看，采用彎膝行走方式相較于直膝行走能夠提供更好的運(yùn)動控制能力。在面對起伏不平的路面時，采用彎膝行走方式的機(jī)器人腿部仍然具備伸直的余量，從而確保行走過程中的穩(wěn)定性和平衡性。此外，采用彎膝行走方式的機(jī)器人重心更低、更穩(wěn)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了其平衡控制能力。

因此，膝蓋彎曲的設(shè)計能夠確保機(jī)器人的姿態(tài)非奇異，從而優(yōu)化其控制性能。在行走過程中，這種設(shè)計也有助于機(jī)器人保持更加穩(wěn)定的步伐，提高其運(yùn)動表現(xiàn)。

目前比較熱門的人形機(jī)器人有宇樹科技的Unitree H1，是國內(nèi)第一臺能跑的全尺寸通用人形機(jī)器人，擁有穩(wěn)定的步態(tài)和高度靈活的動作能力，能在復(fù)雜地形和環(huán)境中自主行走和奔跑，還能后空翻以及跳“科目三”；麻省理工學(xué)院研發(fā)的人形機(jī)器人能執(zhí)行跳躍、后空翻等復(fù)雜動作。

圖片來源：財聯(lián)社

人形機(jī)器人能走多久？

2024年會成為人形機(jī)器人的元年嗎？

對此，陳立坦言稱：“如果以無論是創(chuàng)業(yè)公司，還是大公司參與到人形機(jī)器人賽道去定義，2024年作為元年是沒有問題的。如果以人形機(jī)器人應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn)，2024年作為元年還是有待商榷的，因?yàn)槿诵螜C(jī)器人應(yīng)用還沒有那么快。”

據(jù)國際機(jī)器人協(xié)會預(yù)測，2021年至2030年，全球人形機(jī)器人市場規(guī)模年復(fù)合增長率將高達(dá)71%。中國電子學(xué)會數(shù)據(jù)顯示，到2030年，我國人形機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到8700億元。

但能否實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，還需要人形機(jī)器人找到“買單者”。除此之外，人形機(jī)器人作為高門檻行業(yè)，還亟需解決核心技術(shù)、降低成本和階段性人才短缺的問題。

面對接下來或?qū)⒊霈F(xiàn)的一波入局熱，陳立說，“所有的產(chǎn)品都會經(jīng)歷在時機(jī)成熟時，涌入很多企業(yè)，形成百花齊放百家爭鳴的階段。人形機(jī)器人也不例外，但這是一件好事情，可以形成充分競爭，更好地推動產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品定義、產(chǎn)品推廣和銷售?！?/p>

隨著產(chǎn)業(yè)的持續(xù)火爆，近期人形機(jī)器人交流會議密集召開，人形機(jī)器人正處在從實(shí)驗(yàn)室走向市場的關(guān)鍵窗口期。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛加碼布局，技術(shù)水平不斷突破，應(yīng)用場景持續(xù)拓展。我們有理由相信，展望未來，人形機(jī)器人將深刻改變?nèi)祟惿詈蜕a(chǎn)方式，推動社會生產(chǎn)力躍升到新臺階。

審核編輯：黃飛

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