人形机器人作为人工智能、高端制造、新材料等先进技术的集大成者，一直以来都是众多科幻电影的主角，承载着人类对未来科技世界的憧憬。近日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，提出一系列发展目标。根据该意见，到2025年，我国人形机器人创新体系将初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产。

当前，人形机器人技术加速演进，已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎。近年来，国内人形机器人从无到有，技术成果层出不穷，应用场景不断扩展，核心零部件国产化进程不断加快，逐步向更先进、更智能的方向迈进。

人形机器人“步伐”加快

人形机器人特指模仿人的形态和行为而设计制造的机器人。在享有“制造业皇冠顶端的明珠”之称的机器人产业中，人形机器人因其复杂的结构部件和超高的技术难度成为“明珠中的明珠”。我国在人形机器人领域起步较晚，但发展速度却十分迅猛。

近年来，在国产人形机器人赛道，已经涌现出不少企业选手，位于浙江省杭州市的国家级重点专精特新“小巨人”企业——杭州宇树科技有限公司（以下简称“宇树科技”）就是其中之一。今年，公司对外发布了公司的首款通用人形机器人——Unitree H1。这个浑身漆黑，身高一米八，体重47kg的家伙，走起路来的步速与一个成年人的步速相当。但更重要的是，它能小步快跑，是国内第一台能跑的全尺寸通用人形机器人。

宇树科技本身是一家以四足机器人研发制造为主的企业。在今年的第19届亚运会上，宇树科技所研发的“亚运机器狗”一亮相赛场，就成功吸引了众多观众的目光。在比赛中，它兢兢业业地承担起“场务”工作，彰显出本届亚运会的科技范儿。

从四足“机器狗”到人形机器人，这种突破背后，是宇树科技在机器人领域多年深耕、不断创新的结果。本着把核心技术掌握在自己手中的想法，宇树科技目前已实现旗下四足机器人产品核心零部件的完全自主研发。据宇树科技的有关负责人介绍，此次推出的人形机器人Unitree H1在关节电机、电控系统、控制算法等重要部件上都沿用或借鉴了公司之前在四足机器人方面积累的技术。

除了宇树科技，一直专注智能设备研发生产的小米科技有限责任公司（以下简称“小米”）去年也发布了首款“全尺寸人形仿生机器人”CyberOne ，又名“铁大”。铁大有着1.77米的身高，拥有强健的四肢和敏感的神经：能感知45种人类语义情绪，分辨85种环境语义。在研发人员的辛苦培养下，“铁大”甚至还学会了打架子鼓。

小米从2020年起开始进行人形机器人方面的探索，三年来搭建起数百人的机器人研发体系。谈及涉足人形机器人领域的原因，小米集团高级副总裁曾学忠表示，仿人机器人是技术、制造、服务三个核心能力的交汇点，也是软硬件跟人工智能技术融合的制高点，在工业4.0时代，将对制造业的升级和服务业升级产生巨大的推动作用。小米机器人实验室的高级硬件工程师则认为，在所有的机器人形态中，人形机器人是技术上最具挑战性的。通过对仿人机器人的研究，小米也可以使用这项技术来解决其他机器人形式的问题。

除了相关企业，科研院所近几年推出的人形机器人也不在少数：浙江大学的人形机器人“悟空”，北京理工大学的“汇童”机器人，中国科学院大学的“先行者”机器人……众多成果彰显出我国在机器人领域的积极探索和技术进步。

“技术、成本、商业化”是三座大山

在召开的2023世界机器人大会上，2000年图灵奖获得者、中国科学院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智在谈及机器人发展时表示：未来的AGI需要有具身的实体，同真实的物理世界相交互来完成各种任务，这样才能给产业带来真正更大的价值。姚期智指出，具身机器人目前遇到的主要有四大挑战：

第一，机器人不能够像大语言模型一样有一个基础大模型直接一步到位，做到最底层的控制。第二，计算能力的挑战。即使谷歌研发的Robotics Transformer模型，要做到机器人控制，距离实际需要的控制水平仍有许多事情要做。第三，如何把机器人多模态的感官感知全部融合起来，仍面临诸多难题需要解决。第四，机器人的发展需要收集很多数据，其中也面临很多安全隐私等方面的问题。

在人形机器人行业向前发展的道路上，存在三座巨大的障碍需跨越，即技术难度、制造成本和商业化问题。这些困境形成了一个经典的“三角循环”模型，互相制约着行业的发展。然而，随着近年来大模型技术的快速崛起，它为解决这些问题提供了新的可能性。

首先，人形机器人的复杂性使得技术难度极高。双足人形机器人的设计要求它在真实环境中以与人类相似的方式工作。这包括对不断变化的动态环境做出快速反应、执行复杂的身体动作，并精确及时地回应人类的语言、表情和情绪等。传统方法在处理这些任务时面临挑战，而大模型通过利用深度学习和自然语言处理等技术，可以提供更准确、灵活且智能的解决方案。

其次，制造成本一直是制约人形机器人商业化的重要因素。目前，集成大量先进技术和硬件设备所需的成本仍然非常高昂，造成了绝大部分需求无法得到满足。然而，大模型的出现可以帮助降低制造成本。传统方法通常需要编写复杂的规则和算法来实现人形机器人的各项功能，而大模型可以通过学习大量数据和经验，自动提取特征和模式，并进行智能决策。这可以降低开发和制造过程中的人力成本，从而推动规模化生产，进一步降低整体成本。

因此，大模型技术对人形机器人行业具有重要意义。它能够解决技术难度大、制造成本高昂和商业化困难等问题。通过利用深度学习、自然语言处理和智能决策等方法，大模型可以为人形机器人提供更接近人类的表现，使其能够在各种复杂场景下胜任任务。同时，借助大模型技术带来的成本降低，人形机器人的商业化前景也将更加广阔。

亟待突破的五大难题

人类直立行走大约经过了100万年的进化。直立人的后代，从出生到奔跑平均需要约3年的时间，也就是孩童要很好地保持身体平衡，不轻易摔跤，只需要约3年不间断的训练。然而，以人类为模型的人形机器人，最难获得的，却是对于人类来说很简单的问题——如何获得平衡能力。当然，人形机器人要实现人类的各种功能，并与人类全方位互动（具身智能），目前，仍面临着几个必须解决的问题。

外形设计问题：人形机器人的外形设计问题是人形机器人研发的基础和关键所在。这一点之所以成为问题，很大程度上是要满足人类设定的标准。如人形机器人的外形，应该尽可能地与人类相似，但又不应该亦步亦趋模仿人类，完全成为人的映射物，类人可以，但不应成为人的复制体，要避免人类产生恐惧或不适感。同时，机器人的外形还要与人类的文化基因、社会背景等相匹配，避免造成人的道德恶感与伦理冲突。因此，如何设计出既符合人类认知又不失独特性的外形，成为了人形机器人研发中的一大难题。

当然，机器人的外形，不是单纯地模仿人，同时要考虑到它的外形必须符合机器人本身的结构、功能和使用方法等。在外形设计中，一方面，要考虑机器人的安全性问题。比如在设计机器人时，就必须要考虑到机器人对周围环境的感知，以及自身的安全。另一方面，要考虑机器人与人类之间的沟通问题。在人形机器人发展过程中，如果只考虑到对人类功能的模仿，那么最终可能会导致机器人越来越像人，但却不能实现赋予人形机器人的功能。

高度和身材问题：目前，人类的平均身高在1米7左右，但大多数人形机器人身高都超过了1米8。人类的躯干和四肢比例关系一般在1:1.5到1:4之间，但人形机器人在设计时，为了更好地保持平衡压，低了重心，往往需要更长的躯干和更高的腿部比例。如果没有足够长的躯干和腿部比例，那么机器人就会产生前倾或后仰等现象。

对于人形机器人来说，还必须考虑到关节的问题。人类关节活动范围一般是30度到60度之间，但人形机器人由于需要更大的活动范围，所以关节活动范围一般在80度左右。如果没有足够大的关节活动范围，那么人形机器人在运动过程中，就会产生前倾或后仰等不平衡现象。

肌肉力量和活动能力：足够的肌肉力量和活动能力是人形机器人的基本要求。当人形机器人移动时，如果它的肌肉力量不足，就不能在运动中保持平衡。在人形机器人设计过程中，还要考虑到以下几个方面。

一是机器人的关节自由度。关节是机器人行动的基本构件，如手臂、腿、躯干等都是通过关节来完成的。在设计时，要充分考虑到机器人的关节自由度，比如手臂、腿、躯干等关节，可以分为若干个自由度，这些自由度必须满足人形机器人对运动和位置控制的要求。二是运动能力。在设计人形机器人时，必须要保证其具有一定的运动能力。如果它缺乏一定的运动能力，那么就会对人形机器人的整体稳定性造成影响。最基本的运动能力就是行走和站立。三是智能程度。智能程度指机器人对环境感知和决策的能力，以及与周围环境交互的能力。随着人工智能技术以及相关学科领域的发展，智能程度将越来越高。

人机交互问题：人形机器人作为与人类进行交互的工具，需要具备良好的人机交互能力。机器人的语音识别和语音合成能力，肢体动作的感知和生成能力，以及情感的表达能力，这些都需要进行深入的研究和优化。另外，机器人与人类之间的交互方式，也需要尊重人类的习惯和文化背景，避免产生不适感或冲突。

人形机器人要能够与人类进行有效的沟通，且具有和人类相通的情感。但目前来看，人形机器人还很难理解人类的情感，更不要说情感交流。当前，人形机器人的主要功能就是执行任务，如通过其强大的机械臂，可以完成各种任务，但这只是一种基本功能。在未来人形机器人发展中，其将会有更多、更复杂的功能，如智能交互、情感交流、自主学习等。而通过人工智能技术与人类进行交流，将会成为一个重要研究方向。

道德和伦理问题：很大程度上，道德和伦理问题，是人类的问题。但当人形机器人具备了人类的感知、思考与感情之后，必然出现伦理和道德问题。首先是人形机器人的隐私和安全问题，如何保护人形机器人的信息安全和隐私权，以及如何防止人形机器人被滥用或恶意操控，是一个需要重视的问题。其次是人形机器人的替代性问题，人形机器人的发展可能会导致某些工作岗位的失业或变动，需要有相应的政策和机制来应对。另外，人形机器人是否应该受到道德规范的约束，人形机器人是否能够拥有道德感等。

人形机器人在人类社会中面临着一系列伦理问题，如是否拥有自主意识；人与人形机器人之间是否存在着平等关系；人形机器人在执行任务时是否遵守道德规范；如何正确使用、保护和管理人形机器人；在遇到意外情况时应该如何处理等问题。这些问题涉及到人与机器之间如何相处、如何处理好人机关系等一系列问题。

这些问题应该在人形机器人的成长中逐步解决。据预测，到2030年左右将会出现“超级”人形智能机器——人形超级计算机；到2045年左右将会出现“超级”人形智能机器——人工智能（AI）大爆发；到2100年左右将会出现“超级”人类智能机器——人类新物种。