“出圈”的人形机器人正加速迭代进化

　　■本报记者 沈湫莎

　　日前举行的第十二届中意创新合作周上，中国电子科技集团公司第二十一研究所与意大利技术研究院签订了关于共建机器人国际联合实验室的战略合作协议。根据协议，双方将围绕人形机器人及相关技术联合攻关，实现核心关键技术的突破，并围绕抢险救灾等应用场景需求共同研制新一代人形机器人。

　　这不是中国电科21所人形机器人研发“朋友圈”的第一位合作伙伴。11月22日，该所发布首款人形机器人，并与上海交通大学元知机器人研究院达成战略合作协议。而自3年前向人形机器人领域进军以来，其合作伙伴已覆盖国内外20多家高校、科研机构和企业。

　　今年以来，人形机器人发展进入快车道，业内预测未来人形机器人的需求量有望超过智能汽车。位于张江科学城未来公园的上海科技创新成果展上，一批申城研发的人形机器人悉数亮相，炫酷“出圈”。通过深耕底层技术，壮大“朋友圈”力量，人形机器人这一机器人品类中公认最复杂的产品形态，将逐步走向成熟并实现量产，最终走入现实生活、走进万千家庭。

　　正如傅利叶智能科技有限公司董事长兼首席执行官顾捷所说，“就像20年前，大家不会想到现在的手机就是一块触摸屏。人形机器人会发展成什么样，没人知道。未来的人形机器人不但有视觉和听觉，还可能会有触觉。迭代进化的过程需要大量投入，也需要时间。”

　　向机器人产业最高峰挺进

　　从机械臂、外骨骼机器人、四足机器人到人形机器人，这是一座难度系数逐级攀升的机器人产业“登山路径”。为何人形机器人被誉为最难攻克的一座高峰？原因是它既要“大脑发达”，又要“心灵手巧”。

　　中国电科21所机器人工程中心副主任范春辉说：“人形机器人要识别精准、感知力强，‘大脑’感知到的信息转化为信号传递给‘四肢’时，脑与手的协调性要好，还要跳得高、抓得住、走得稳。”

　　通过一组数字即可感知其中难度：机械外骨骼的关节数量是4个，四足机器人是12个，而人形机器人的关节数量在30个上下；如果再加一双巧手，则还要加上10至16个关节。要让这么多关节协作配合、丝滑运动，难度可想而知。

　　作为国家战略科技力量，中国电科21所长期从事微特电机的研发、试制、生产和检测。2018年，该所成立特种机器人国家重点实验室，陆续开发了协作机器人、四足机器人及外骨骼机器人等产品，建立起微特电机及组件、机器人本体及核心部件两大主业体系。

　　中国电科21所机器人工程中心工程师蒋志勇介绍，2020年初中心开始向机器人工业“皇冠上的明珠”——人形机器人进军。作为当下最复杂的机器人，人形机器人对视觉识别、运动控制算法、关节协调等都提出了更高要求。

　　不久前，中国电科21所首款人形机器人亮相。它身高162厘米，体重60千克，拥有39个自由度(包括手指关节)，单臂最大负载5千克，双臂最大负载10千克，最快行走速度可达5千米/时。目前，该机器人已可完成拿水杯、搬箱子等灵巧操作，还具备敏捷避障能力，能够在斜坡、碎石地、草地等非平整路面稳定行走。

　　“大长腿”将是人形机器人标配

　　从外形上看，中国电科21所推出的首款人形机器人还有点“矮胖”，主要是腿比较短。而随着身高的增加，人形机器人的研制难度也不断攀升。

　　蒋志勇告诉记者，五六十厘米与一米三以上的人形机器人听起来差别不大，但研发难度有质的飞跃。“小型机器人重心相对更低，依靠大脚底板就可以基本保持稳定。一旦机器人变高，它的结构和控制方法就不一样了，在运动控制算法、材料使用上大有讲究。”他说。

　　然而，两个因素决定了人形机器人研发一定要与人相似。范春辉说，一方面，相似体形对环境的感知是相似的，这有助于机器作出与人相似的智能决策；另一方面，人们希望人形机器人能够“无缝”进入人类世界，而无需改变环境参数。

　　目前，大多数沪产人形机器人身高在1.65米左右。比如由傅利叶智能研发的拥有54个自由度的GR-1身高1.65米，达闼的人形双足机器人“七仙女”身高1.65米，由“华为天才少年”彭志辉领军研发的“远征A1”身高1.75米。

　　最新加入中国电科21所机器人研发“朋友圈”的意大利技术研究院，则已推出了身高1.9米的“Walk-Man(行走的人)”，这个“大高个儿”在模拟火灾的环境下，可成功穿越障碍物进入人类无法到达的火灾现场，找到灭火器并打开它喷出干冰灭火。随着机器人国际联合实验室的组建，21所人形机器人也将向“大长腿”迭代进化，走路也会变得更加轻盈。

　　人形机器人更广阔的市场在家庭

　　经过多年积累和发展，机器人已深深融入上海的工业血脉。据统计，上海工业机器人密度达260台/万人，是国际平均水平的两倍。除了抢险救灾、工业流水线等应用场景，人形机器人更广阔的市场在家庭，其远期市场需求量将远高于目前的工业机器人。

　　工信部等部委印发的《“十四五”机器人产业发展规划》《人形机器人创新发展指导意见》等文件提出，到2025年，我国人形机器人创新体系初步建立；整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产；瞄准全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，培育2—3家有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业，打造2—3个产业发展集聚区，孕育开拓一批新业务、新模式、新业态。

　　顾捷表示，通用人形机器人将逐渐成为行业主流。基于公司在康复领域的多年耕耘，GR-1人形机器人将率先在康复陪护等民生场景中应用，目前该款机器人已经实现小批量交付。未来，部署人工智能大模型、运动能力强的人形机器人有望从事家政服务、养老陪护、教育、医疗、设施巡检、抢险救灾等各种工作。由于“大脑”发达，它们能理解自然语言指令，与人类很好地沟通；由于体形接近人类，它们视野开阔、会用工具，在很多场景下将成为人类替身。

　　“远征A1”则直接瞄准了家用机器人市场。该人形机器人融合了各种先进的本体控制、感知、认知和决策等智能技术，并基于当前AI领域前沿的大语言模型，以及其自研的视觉控制模型，进行了一系列创新。

　　目前，包括洛桑联邦理工学院、意大利RoboSuits公司、Wearable机器人公司等在内的国际知名机构陆续加入中国电科21所领衔的机器人研发“朋友圈”。范春辉透露：“我们的机器人大楼内将建设一条人形机器人中试生产线，预计2025年完工，欢迎机器人企业来用。”