人形机器人的掣肘与未来

21世纪经济报道记者骆轶琪 东莞报道

海外有波士顿动力和特斯拉人形机器人Optimus在持续释放新动向，国内有宇树科技率先发布10万元以下人形机器人——机器人产业似乎走在快速发展的道路上。

不过应用场景拓展受限依然是一个掣肘。

“现在面临的一大难题是寻找落地场景并且提供匹配的能力。”一名芯片行业从业者对21世纪经济报道记者分析，不同于工业机器人/臂可以广泛应用在工厂特定场景、扫地机器人可以较大帮助家庭清洁，“例如展示出人形机器人能翻跟头，但如何落地；又怎么应对日常复杂场景中产生的问题，业界还在思考。”

当然，技术本身也还需持续迭代。尤其是发展人形机器人，要拟人就需配备复杂的关节、传感器，背后还考验着机器人内部的传输和通信能力等。

在包括AI大模型在内的新技术加持下，有望帮助人形机器人能力加速迭代。“AI大模型出现，将机器原有能力进行了扩充。举例来说，此前设计家用扫地机器人时，避障功能通常需要植入多种分类模型才能有较好表现，但有了通用大模型后，用一个模型就可以让机器智能化快速提升。”一名机器人行业从业者如此对21世纪经济报道记者分析。

天风证券认为，人形机器人商业化元年或将到来，为争夺这一迅速增长的市场，主要厂商积极推进相关产品的迭代升级和量产落地，人形机器人的商业化条件已然具备。

定义“人形”

英伟达CEO黄仁勋此前在多个场合强调了具身智能的重要性，并预测人形机器人将成为未来主流产品。

在ITFWorld2023上他指出，具身智能是人工智能的下一个浪潮，这种智能系统能够理解、推理并与物理世界互动。在GTC AI大会上，黄仁勋发布了人形机器人的模型和芯片，称之为“英伟达的灵魂”。他还预测，人形机器人的制造成本将远低于人们预期，使其成为大众化的产品。

黄仁勋的表态应该说属于当前一种主流观点，“具身智能”不排除有望成为AI助力下的又一个重要产业形态。

工信部印发的《人形机器人创新发展指导意见》指出，人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。Markets and Markets预计到2027年，全球人形机器人市场规模达173亿美元，复合增长率高达63.5%。

当然，目前市面上对“具身智能”的具体落地形态和方式还在探讨，以期寻找到更贴合实际的方向。

近日举行的第十四届松山湖中国IC创新高峰论坛上，深圳市亿境虚拟现实技术有限公司总经理石庆认为，马斯克此前在互联网发布的旗下机器人视频显示，是由人类训练师戴着VR头盔在做动作，由此对机器人进行训练。这显示出马斯克做机器人的逻辑是基于“数字孪生”，就是人形机器人就需要像人的形态一样，才更自然。如果是训练非人形态，可能将面临诸多难题。

至于服务机器人是否一定要是人形，最终要回归使用场景。如果是家庭场景中，执行相对复杂任务的多脚机器人，对精密程度、数字孪生程度都有新考验。

小米生态链研发总监张秀云分析道，拆分来看，除了清洁机器人之外，其他服务类机器人是否需要是人形，答案是否定的。

“所有研究人形机器人的从业者有一个共同观点：万物进化后，人是最高效的。但我认为，人未必是。”她续称，在一些典型场景，实际上人的能力未必比其他形态生物能力强。比如爬山、越障场景，四足会比人形的两足快。

反过来看，服务机器人是否不能是人形，答案也是否定的。“我觉得服务机器人多用在2C场景，需要与人相伴、与人共情，那么人类可能会对与自己形态接近的机器人接受度更高一些。”张秀云指出，但人形未必一定要跟人是一模一样的形态，而更多可以考虑做成“类人”形态。“比如最近一年多，国内外发布了好多种人形机器人，波士顿动力的机器人采用了360度可旋转关节，效率极高。这种机器人在我们看来也挺亲切。”

石庆指出，人类作为碳基生命，在面对硅基世界时也在改造自己，例如当前手机何尝不正成为人们的一个“器官”，这就是一种“被改造”。

“或许未来加上空间计算后，人类对自己的改造会进入更好的状态。”不过他指出，面向这种畅想时，做产品要注意做减法，一旦做加法很容易与手机定位“撞型”，目前除手机之外，还没有看到很好的AI产品被广泛采用，未来或许在人与可穿戴设备的结合、硅基机器人等方面，会有更多机会。

技术迭代

当前，发展智能机器人还面临一系列痛点，诸如机器人关节数在30-50个以上，对电机控制提出较大挑战；要灵活运转就需要搭载越来越多传感器，而机器人本身却在向着小型化方向发展；还有时延问题，以太网方案1G以上网络升级是一大挑战；此外当前用于机器人的通信协议还并不统一。

在“具身智能”发展浪潮下，要解决人形机器人当前的痛点，首先要拆分一个问题：针对机器人的智能化升级，终端侧到底需要怎样的芯片？

成都启英泰伦科技有限公司创始人、CEO何云鹏分析道，机器人发展过程中，需要的芯片不是一两款，而是一系列不同类型的计算芯片进行协同，来完成机器人系统所需要的工作。

“类比人的特点，需要有大脑、四肢、小脑、感官和神经末梢等。所以机器人芯片从任务划分，需要有人机交互，了解人的意图；需要任务分解，分解后形成行为规划。这些基本是大脑的任务，然后交给小脑，负责具体行动。”他进一步指出，大脑需要长时间思考，对目标进行分解，但具体行为和姿态控制需要快速完成，所以模拟人类“小脑”的部分需要有单独芯片进行运动控制。在模拟感知方面，机器人则需要在触觉、位置、姿态等多方面有感知能力，就需要一系列传感芯片能力叠加。由此，加上自然语言理解能力的计算、判别式计算和大模型等，就可以初步搭建一个机器人。

涉及大脑和小脑相关传感类芯片，还需要AI的能力介入。其中不可忽视的是功耗问题，要让机器人在“感知”过程中功耗做低，就需要近感知计算能力，由此在面临突发的环境变化时，才能快速传导到“大脑”开展决策，然后由“小脑”进行控制规划、传感执行。当然人形机器人的关键部件如加速器、减速器、电机等也会适当采用到AI算法。

神顶科技（南京）有限公司董事长、CEO袁帝文有类似逻辑。他分析道，人形机器人要做到人的执行能力，就需要有大脑、小脑、感知和运动神经元等，由此要有匹配的芯片解决对应问题。

“随着大模型在端侧落地越来越快，英伟达也在推动云-边-端协同，未来可能形成，家中有一个大算力机器人做总控，如手机，端侧可以考虑较为轻巧一些。当然端侧未来会涉及很多隐私问题，现在我国在相关基础设施方面布局全球领先，那么可能与早期我国在手机市场的追赶会有不同发展模式。”他续称。

在解决机器人通信时延问题方面，新的技术也在陆续被采用。鹏瞰集成电路(杭州)有限公司产品市场副总裁王伟介绍，他所在公司推出的芯片方案就是采用光纤来构筑机器人内部的通信网络。

“现在机器人内部还是默认用电的方式、采用电缆，各种位置都需要电路板。但要解决的问题是，人形机器人的复杂性决定了电缆之间会有重量和电磁干扰等影响，但光纤是天然对电池干扰免疫的材料。”他续称，总体来说，机器人会有更多传感、摄像头器件，一律采用铜线进行通信可能会面临诸多难题，因此鹏瞰公司也在推动10G光纤上车，目前已与国内大型车企完成了可行性验证，在开展下一步产品化。

瑞芯微电子高级副总裁陈锋认为，光纤技术肯定适用于人形机器人发展，当然最终还要测算应用成本。“假设人形机器人遍布天下的时候，可能光纤应用的可能性会比较大，因为随着机器人的关节越来越多，如果完全采用电缆，对于机器人会太重了。所以我认为采用光纤技术可能是远景，近景和中景要看具体应用场景适配。”

东方证券分析道，人形机器人本质是AI系统落地物理世界的最佳载体，算法是核心，需与硬件匹配。机器人的输出包含了虚拟与物理两种能力。回望智能手机与新能源汽车的发展历史，它们都受制于技术边界。而人形机器人兼具AI+高端智能双重属性，伴随大模型快速迭代，人工智能技术正以前所未有的速度大踏步前进，人形机器人科技奇点即将到来，技术边界即将被突破。