小米人形机器人到底牛在哪？

2024年是人形机器人备受关注的一年。2023年国内人形机器人投融资事件增至12起，占过去十年行业总投资笔数的四分之一，许多曾经只制作机械臂、机器狗的公司，最近一两年都推出了人形机器人。

小米机器人事业部成立于2021年9月10日，可以说还是一个非常年轻的部门。但雷军造车成功后，许多人都坚信，在人形机器人领域，小米能够复制汽车领域的奇迹。

近日，小米公司牵头承担的2023年国家重点研发计划"智能机器人"重点专项——"机器人自动化产线快速重构技术项目"。那么，小米的机器人团队，到底实力几何？

▍小米人形研发情况浅析

小米公司市值超4000亿元，并在硬件、供应链方面有多年积累，但AI和人形机器人的世界里，技术进步飞快，小米与创业公司相比，起点并没有高上许多，然而，在小米公司本身沉淀下来的成熟产品迭代方法论下，其发展进展非常迅速。

关于小米制造人形机器人的初衷，这背后主要是由于小米自2017年起就采取了"先探索后赋能"的研发路径，希望不断通过自身的实践先行一步，为产业链赋能。由于其本身有着自己的庞大的生产任务，从而希望人形机器人在包括3C和汽车制造领域，替代一些现在工业机器人无法完成的工作。

例如3C领域SMT工站就是小米希望人形机器人能够替代人完成的一个板块。这个工艺由人完成非常简单，就像是吃自助烤肉需要换烤盘，主要是将用过一段时间的钢网更换，更换过程中机器人由于需要与SMT的机械产生交互，将门打开并识别钢网，打开放进去新的钢网。但这个工艺目前工业机器人无法很好完成，因此小米希望人形机器人能够借助灵巧手实现灵巧操作，最终完成这项功能。

此次小米牵头承担国家重点研发计划"智能机器人"重点专项，就旨在借助机器人的灵巧柔顺特性，开发新的制造模式，实现自动化产线的动态重构和配置优化，为3C产品场景下的快速换产需求提供可重构的生产线，并对某手机产线进行应用验证，业内猜测这中间就会用到小米的人形机器人。

由于小米非常注重工程师文化和技术的迭代，因此小米虽然希望能够探索更加困难的技术，但小米人形机器人其实也有迹可循。我们可以发现，小米的人形机器人，本质上是在CyberDog的基础上建设，也就是小米人形机器人和宇树的技术栈类似，其实都在四足机器人的技术模块上，才去研究研发了全尺寸的仿生机器人。

从零到一整合能力是小米机器人团队的优势之一。小米的人形机器人研发历程非常短的，从项目立项到最后登上发布会不足一年时间。但由于小米机器人团队主要依托于小米集团的研发资源，有着约150个独立工程师，而且在分工架构上，团队与AI实验室以及自动驾驶资源能够实现共享，这样既可以避免重复造轮子，也可以开发一些平台性的功能，同时满足汽车和机器人的需求。

这使得小米人形机器人很好地继承了在人工智能和自动驾驶领域的积累经验，得益于小米，Cyberone仿生机器人不仅有着较强运动能力，还具有非常好的AI能力，具有环视感知，有小爱进行语音的处理。那么理所当然，人形机器人也继承了这一优势。

▍小米人形机器人技术路线解读

小米公司机器人团队负责人曾表示，人形机器人如今真正存在的问题主要是硬件，其中又可以分为四方面的困难。

首要解决的必然就是机械结构，由于人形机器人进展飞快，每一代先进机器人的机械结构完全不同，对于人形机器人的基本方案都在探索阶段。对比人体244个自由度，机器人自由度仍然很难实现完全模仿。例如ASIMO等人形机器人的自由度配置，大多做法是把整个人体骨骼简化成头部、胸部等等部分机械结构，自由度也缩减到腿部六个、腰部两个、头部三个、手臂七个、手部十三个自由度。目前这种结构在简化后，基本能够满足大部分场景的需求，也能够模仿人类的大部分能力。

但不同于人体，人形机器人只能采取，关节伺服实现模仿功能，相较高输出密度和功能能效比人体的肌肉和骨骼，常用的电机、液压、气动类的伺服元件都存在各种的问题，这导致人形机器人在目前自由度上很难大幅度提升。

在从机器狗到人形机器人的过程中，小米机器人团队曾对于Cyberone的机械结构做了非常多的简化，目前其整个人形机器人的腿部只有五个自由度，其中一个是被动的自由度，整个机器人177CM和52公斤，和成年男子的身高体重相当，但小米在扛冲击的行走、复杂路面的行走以及跳跃的功能上有着非常不错的成绩，这是由于从0-1的设计过程中，其采用了部分新材料，例如玻璃纤维，从而减少机器人足部落地的冲击，整机重量优化的效果也非常明显。

小米的人形机器人采用了比较传统的电机加谐波减速器的方案，这种方案能够实现较高精度的位置控制以及一些比较粗糙的力控。这相较无缝力矩加加速器、直线电机加行进加速器的位置控制方案，以及直驱、准直驱、力传感器或者SEA的方案有着一定的差异。当然目前多种方案业界也在混合探索中，并不存在哪种最优。

为了适配这套驱控方案，小米人形机器人的电力系统，采用的是一个一度的锂电池给各个模块供电，为了能让人形机器人的整个模块完整运作，小米采用了总线的方式通过高频的1K通电方式实现所有模块调度以及信息收发，保证了全身的控制。

而在控制算法方面，小米机器人团队则是采用了目前较为主流的基于模型控制方案，首先人形机器人会进行离线优化，随后基于在线优化的快速模型预测控制仿真运算以及全动力学控制，又基于卡尔曼滤波的变量观测和状态估计，快速实现位置与速度调整。由于整个通路能够实时跑在机器人上，让机器人不仅可以完成某些动作，并且实时控制自身平衡。

这种探索过程不是一蹴而就的，小米最早的人形机器人研发，与优必选等公司类似，都是从下肢运动探索开始，后来才搭载上肢进行了简单的行走，到后来才有完整的形态，并在发布会上实现了类人的行走，与雷总一起进行了互动，可以发现其进步非常迅猛。

小米认为，人形机器人的运算能力也是瓶颈之一。由于人形机器人需要更大的算力才能实现某些功能，这就需要非常强悍的芯片，才能完成机器人的运动控制以及决策规划和导航。目前中国依然受制于芯片技术的发展。

另外一方面瓶颈在于机器人运动控制。相比于传统的轮式履带式机器人，人形机器人实际上维度非常高，大多是3D运动或者2.5D运动，因此人形机器人在进行动作时，要考虑自身的稳定性，也要考虑动作和硬件的限制。而且人形机器人与地面的接触是非连续性动作，需要不断动态优化机器人躯干、落足点动作，同时即时与机器人实施的地图结合，不仅需要平面的地图，更需要立体的地图，所以它比传统的导航规划更加困难，在该类细分技术的研究上，我国研究的毕业生以及人才储备还有所不足。

小米除了在人形机器人上进行这种研发，还在四足机器人上进行一些前沿算法和硬件的验证，例如自主决策在大模型诞生之前几乎是零，小米目前也在大模型方面加强探索，提升机器人的自主决策能力。其Cyberdog2就搭载了强化学习的算法，机器狗能实现空翻、恢复站立以及滑滑竿等功能，还能实现牵着遛狗、交互等动态响应。

除了Cyberone，小米目前还开发出一些伺服机器人、扫地机器人、互动机器人等多款智能机器人产品，并在机器人操作系统、感知与交互、运动控制等方面取得了多项技术突破。小米也曾在一些公开的领域发表了一些视频尝试展现这类技术，例如其发布的人形机器人打鼓等演示，就旨在体现机器人在运动控制以及关节伺服方面的积累和成果。

▍结语与未来

总结而言，小米对于人形机器人产业的思考，基本立足于自身需求，也正致力于回到需求中去，解决实际问题。小米希望人形机器人不仅是机器人，而且应该是一个可泛化的平台，未来人们可以对他进行算法的升级，让他实现更多的功能。

为了实现这个目标，小米将其细分为了几个比较重要的技术路线和研发方向进行攻坚。例如针对3C还有汽车制造等领域，小米将其工况拆分，并针对人形机器人能满足工况的结构、运动控制和感知系统进行对应关节研发，期望实现对应功能，最终机器人能在工况中自主运行。

小米希望，未来所有产品能够真正搭载一个完整的操作系统，实现手机、车、机器人的完整操作系统互联，并借助大模型或者其他先进技术，智能化完成机器人自主的决策，自主的学习，为人类创造更加美好的未来。