人形机器人带来工业发展新机遇

人形机器人是人工智能技术与机器人技术深度融合的产物。近年来，机器拟人多条技术路线得到突破和实际应用，不少企业推出技术相对成熟且价格较低的机器人产品，使得人形机器人走进大众视野。4月份在北京举办的全球首场人形机器人半程马拉松赛更是进一步推高人形机器人的热度。在机器人应用较为普遍的工业领域，人形机器人的发展会带来什么影响？能否进一步改造升级工业，促成产业的又一次变革？

相较传统机器人，人形机器人有突出的特征和优势，在机械构造、智能化、拟人仿生等技术领域取得显著进步。一是实现了工程机械的突破。人形机器人双足站立奔跑、五指抓取等动作逐渐成熟，推动了传动系统、机械设计、结构设计、运动控制、环境感知等技术发展，使机器人能够在复杂环境中稳定运行和执行多样化任务。二是实现了智力水平的突破。在传感技术和人工智能技术赋能下，人形机器人实现了对外部世界的更强感知，能够主动适应外部环境变化，这使机器人具有更强的自主性和柔性。三是实现了拟人仿生的突破。人形机器人的外形设计具有更强的亲近感，与人的交互更加简便，使用者不需要专门学习，就可以通过人类语言向机器人下达指令，这使得机器人能够进入更多非专业化应用领域。

尽管人形机器人发展迅速，但目前应用场景主要是展示、引导、陪伴等，多属于服务机器人或专业机器人。相较而言，传统工业机器人发展历史更长，技术专业程度更高，更加追求安全、效率和稳定。其一，工业生产以安全为基本原则，工业机器人的使用必须保障工人和工厂安全，这具体表现为工业机器人工作空间与人类物理隔离，工业机器人的使用需具备专业知识和技能，对机器人参数的修改在未得到授权前是不被允许的。而服务业使用的人形机器人一般不会造成重大人身和财产损害，其操作也更加简单。其二，工业生产强调效率优先，工业机器人会牺牲柔性化、多样化，突出专业化。目前大多数工业机器人是针对流水线上某一步骤专门设计的，例如焊接机器人、喷涂机器人、码垛机器人、运输机器人、抓取机器人等。这些机器人的机械设计以完成专业化任务为目的，强化了完成特定工作的力量、速度、精确度等性能，牺牲其他不必要的功能，实现更高生产效率。而人形机器人的拟人化确实能够拓宽机器人的应用领域，但难以在单一任务上实现高效率和高稳定性。其三，流水线的工业生产模式突出分工基础上的协同，工业机器人注重生产线上的连续性和机器人之间的合作，一般不独立运行。例如，汽车制造流水线上的焊接机器人通常4至6个为一组同时工作，以满足不同焊点的具体要求，节约换装焊头的时间。而在服务业和家庭场景中不适合同时使用多台机器人，人形机器人需具备独立工作能力，但这也会损失多台机器人合作带来的高效率。

可见，不同类型机器人有各自擅长的领域，目前人形机器人更适合应用于商业和家庭，在工业生产方面的可靠性和性价比低于传统工业机器人。尽管如此，作为机器人技术、工艺的重要验证平台，人形机器人能够促进机器人动力系统、感知系统、控制系统的进一步优化，其发展理念也会对工业机器人未来发展提供重要启示，这将对工业机械化、智能化发展产生持续影响。

人形机器人能够助推工业生产“人机融合”发展。出于安全考虑，传统工业机器人在运行中是不能被人类接触甚至接近的，而“人机融合”就是通过技术手段破除人与机器的物理障碍，更好发挥两者优势，实现更高效率，完成更复杂工作。2015年前后，各大机器人厂商开始力推可以和人类伙伴同平台工作的协作机器人，并迅速扩大产品线，例如发那科的CR和CRX系列，ABB公司的YuMi、SWIFTI、GoFa系列，安川的HC系列，库卡的LBR iiwa系列，等等。协作机器人与人类共享空间，协同工作完成任务并保证人类的安全，已经在汽车制造、电子信息、金属加工、生物医药等工业行业得到应用，成为工业机器人家族的新成员，进一步提高了工业生产效率。人形机器人本身就具备和人类频繁肢体接触的特征，其传感技术、轨迹运算技术、运动控制技术可以被应用于协作机器人的设计和制造。此外，人形机器人与人类共处的理念和逻辑也可对协作机器人发展提供重要借鉴。

人形机器人可以促进工业数智化改造升级。传统工业机器人按照事先编写的程序进行工作，难以感知外部环境变化，更不能根据环境变化实现自我调整和优化，哪怕很小的问题也必须依靠工程师或技术工人帮助。人形机器人大多具备智能感知和环境适应能力，能够进行自主决策和任务规划，实现多模态融合和交互，甚至进行自主学习和自我优化，这些技术的成熟发展有助于工业机器人智能化升级。目前，已经有一些植入人工智能系统的工业机器人在半导体、电子信息、食品、机械加工等零部件较多、较复杂的行业得到应用，机器人能够准确迅速抓取流水线上多样零散的零部件，或者根据不同加工对象执行差异化程序。例如，智能焊接机器人能够自主识别多品种小批量工件，分析工件的结构和空间关系，并自主执行焊接工艺和机械臂的驱动程序，大大节约了设备调试时间。此外，人形机器人更友好的人机交互方式也可以被工业机器人借鉴。例如，欧姆龙提出一种新的制造理念，机器人能够接受人类语言指令自主生成一套生产流程对零部件进行加工，编程和调试由机器人自行完成，不需要人参与。

人形机器人有助于推动工业机器人可移动化发展。除了用于货物搬运的自动导向车和在有限范围内移动的导轨式机器人，绝大多数传统工业机器人固定不可移动，一点局部的位置调整都需要经过严格的论证和验证，这虽然确保了工业大规模制造的安全可靠，但也极大牺牲了柔性，难以满足低成本大规模定制化生产要求。人形机器人有高度自主移动特征，其无线定位、轨迹规划、防碰撞等成熟技术以及可移动的设计理念，可以推动工业机器人的可移动化发展，从而实现未来工厂的柔性化和可重组化。当然，在工业生产中，要实现机器人的自主移动，轮式或履带式要优于人形机器人的双足式。近几年，整合了多关节机器人、直角坐标机器人与自动导向车的复合移动机器人得到快速发展，实现了中小型工业机器人的可移动化。

总之，在诸多机器人类型中，工业机器人和人形机器人分属不同技术路线，适用于不同场景，人形机器人虽然短期内不会大规模应用于工厂，但能够提供相关技术和理念，让未来工业生产更加高效、柔性、安全和智慧。

（本文来源：经济日报 作者：邓 洲 作者系中国社会科学院工业经济研究所工业发展研究室主任、研究员）