机器人分为工业机器人和服务机器人两大类,人形机器人是服务机器人的最高级形态,可被广泛应用于生活生产的众多场景。人形机器人被誉为AI领域的终极形态,是指模仿人的形态和行为而设计制造的机器人,设计制造目的是为了与人工工具和环境进行交互,从而辅助甚至替代人类的生产生活。应用场景上,主要分为商用场景和个人/家庭应用场景两大类,涵盖物流、送餐、清洁、陪伴、娱乐等应用领域。相比其他服务机器人,人形机器人需要更高的感知、运动控制、交互能力。
资料来源:中国人形机器人行业发展现状研究与未来投资调研报告(2022-2029年)
一、人形机器人技术难点
运动控制和人工智能是人形机器人技术落地的两大核心难点。一方面,多关节的人形机器人机械复杂度更高,人形机器人的运动控制,尤其是关节驱动控制远高于现有的机器人。要使人形机器人更像人,无疑需要先理解人类,然后再用机器去完成人类的动作,但普通人看来稀疏平常的一个运动动作,往往都需要开发者设计合理高效的机械结构(骨骼),根据各部位运动需求构建执行精度高的驱动系统(肌肉),并开发具有高度稳定性和适应性的控制系统(神经系统),进行成千上万的计算和模拟实验,才能真正让机器人去完成印象实现。例如:人型机器人要模仿上台阶,科学家则需要在机器人控制上进行原理模仿应用。归纳起来就是了解人怎么调整平衡,然后形成一套理论模型,再通过算法硬件,做出整体计算,保持动作。同时供应链层面的材料、芯片、电池系统、零部件等也需要持续提质和创新。另一方面,要让机器人实现一定程度的认知和决策智能,在有很大不确定性的动态环境里,能够自主判断、自主决策,并自主完成任务,尚需要人工智能软硬件(大脑) 的高度发展,道阻且长。
资料来源:中国人形机器人行业发展现状研究与未来投资调研报告(2022-2029年)
二、人形机器人发展历程
早在公元前2世纪机器人的概念就已经有了雏形,而人形机器人的发展史最早可上溯到15世纪末,科学家达·芬奇在手稿中绘制了西方文明世界的第一份古老“类人机器人设计草图”-一个靠风能和水力驱动的“机器武士”,由此启发了人类对于研制“人形机器人”的幻想。500多年后的1927年,美国西屋公司制造了世界上第一台人形机器人-装有无线电发报机的“Televox”, 装有无线电发报机,虽然不能走动,但可以回答一些问题。而我国直到2000年第一台人形机器人才宣告问世,这台机器人是在1990年我国第一台两足步行机器人的基础上,经过10年攻关,成功研制出来的,被称为“先行者”,它有人一样的身躯、头颅、眼睛、双臂和双足,有一定的语言功能,可以动态步行,这也标志着我国机器人技术已经跻身国际先进行列,真正使得我国的机器人研究成为走向新世纪的“先行者”。
资料来源:中国人形机器人行业发展现状研究与未来投资调研报告(2022-2029年)
三、人形机器人应用场景
纵观人形机器人的发展史,其应用领域并不仅仅局限于一个特定服务领域,而是应用于从教育,医疗,餐饮、养老、军事、交通等服务型行业,到汽车、军事等工业领域,甚至涉及航空航天、水陆勘探等。在这些场景中,人形机器人核心代替的是现在在做的与人相关的业务需求,尤其是重复型与高危型工作。