機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩大類，人形機(jī)器人是服務(wù)機(jī)器人的最高級形態(tài)，可被廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的眾多場景。人形機(jī)器人被譽為AI領(lǐng)域的終極形態(tài)，是指模仿人的形態(tài)和行為而設(shè)計制造的機(jī)器人，設(shè)計制造目的是為了與人工工具和環(huán)境進(jìn)行交互，從而輔助甚至替代人類的生產(chǎn)生活。應(yīng)用場景上，主要分為商用場景和個人/家庭應(yīng)用場景兩大類，涵蓋物流、送餐、清潔、陪伴、娛樂等應(yīng)用領(lǐng)域。相比其他服務(wù)機(jī)器人，人形機(jī)器人需要更高的感知、運動控制、交互能力。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
一、人形機(jī)器人技術(shù)難點
運動控制和人工智能是人形機(jī)器人技術(shù)落地的兩大核心難點。一方面，多關(guān)節(jié)的人形機(jī)器人機(jī)械復(fù)雜度更高,人形機(jī)器人的運動控制,尤其是關(guān)節(jié)驅(qū)動控制遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的機(jī)器人。要使人形機(jī)器人更像人，無疑需要先理解人類，然后再用機(jī)器去完成人類的動作，但普通人看來稀疏平常的一個運動動作，往往都需要開發(fā)者設(shè)計合理高效的機(jī)械結(jié)構(gòu)(骨骼)，根據(jù)各部位運動需求構(gòu)建執(zhí)行精度高的驅(qū)動系統(tǒng)(肌肉)，并開發(fā)具有高度穩(wěn)定性和適應(yīng)性的控制系統(tǒng)(神經(jīng)系統(tǒng))，進(jìn)行成千上萬的計算和模擬實驗，才能真正讓機(jī)器人去完成印象實現(xiàn)。例如：人型機(jī)器人要模仿上臺階，科學(xué)家則需要在機(jī)器人控制上進(jìn)行原理模仿應(yīng)用。歸納起來就是了解人怎么調(diào)整平衡，然后形成一套理論模型，再通過算法硬件，做出整體計算，保持動作。同時供應(yīng)鏈層面的材料、芯片、電池系統(tǒng)、零部件等也需要持續(xù)提質(zhì)和創(chuàng)新。另一方面，要讓機(jī)器人實現(xiàn)一定程度的認(rèn)知和決策智能，在有很大不確定性的動態(tài)環(huán)境里，能夠自主判斷、自主決策，并自主完成任務(wù)，尚需要人工智能軟硬件(大腦) 的高度發(fā)展，道阻且長。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
二、人形機(jī)器人發(fā)展歷程
早在公元前2世紀(jì)機(jī)器人的概念就已經(jīng)有了雛形，而人形機(jī)器人的發(fā)展史最早可上溯到15世紀(jì)末，科學(xué)家達(dá)·芬奇在手稿中繪制了西方文明世界的第一份古老“類人機(jī)器人設(shè)計草圖”-一個靠風(fēng)能和水力驅(qū)動的“機(jī)器武士”，由此啟發(fā)了人類對于研制“人形機(jī)器人”的幻想。500多年后的1927年，美國西屋公司制造了世界上第一臺人形機(jī)器人-裝有無線電發(fā)報機(jī)的“Televox”， 裝有無線電發(fā)報機(jī)，雖然不能走動，但可以回答一些問題。而我國直到2000年第一臺人形機(jī)器人才宣告問世，這臺機(jī)器人是在1990年我國第一臺兩足步行機(jī)器人的基礎(chǔ)上,經(jīng)過10年攻關(guān),成功研制出來的,被稱為“先行者”，它有人一樣的身軀、頭顱、眼睛、雙臂和雙足，有一定的語言功能，可以動態(tài)步行，這也標(biāo)志著我國機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列,真正使得我國的機(jī)器人研究成為走向新世紀(jì)的“先行者”。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
三、人形機(jī)器人應(yīng)用場景
縱觀人形機(jī)器人的發(fā)展史，其應(yīng)用領(lǐng)域并不僅僅局限于一個特定服務(wù)領(lǐng)域，而是應(yīng)用于從教育，醫(yī)療，餐飲、養(yǎng)老、軍事、交通等服務(wù)型行業(yè)，到汽車、軍事等工業(yè)領(lǐng)域，甚至涉及航空航天、水陸勘探等。在這些場景中，人形機(jī)器人核心代替的是現(xiàn)在在做的與人相關(guān)的業(yè)務(wù)需求，尤其是重復(fù)型與高危型工作。
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）》顯示，縱觀人形機(jī)器人的發(fā)展史，其應(yīng)用領(lǐng)域并不僅僅局限于一個特定服務(wù)領(lǐng)域，而是應(yīng)用于從教育，醫(yī)療，餐飲、養(yǎng)老、軍事、交通等服務(wù)型行業(yè)，到汽車、軍事等工業(yè)領(lǐng)域，甚至涉及航空航天、水陸勘探等。在這些場景中，人形機(jī)器人核心代替的是現(xiàn)在在做的與人相關(guān)的業(yè)務(wù)需求，尤其是重復(fù)型與高危型工作。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
四、人形機(jī)器人行業(yè)主流產(chǎn)品
近年來各類人形機(jī)器人產(chǎn)品陸續(xù)推出，功能與應(yīng)用場景各有不同。例如：ASIMO是日本本田技研工業(yè)株式會社研制的仿人機(jī)器人，這款機(jī)器人采用純電機(jī)驅(qū)動，以模仿人類的動作更精準(zhǔn)，達(dá)到幫助人類，特別是行動不便者的設(shè)計目的。于2022年3月31日正式退役；Walker是我國優(yōu)必選企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)的大型仿人服務(wù)機(jī)器人，具備41個高性能伺服關(guān)節(jié)構(gòu)成的靈巧四肢，最新版本W(wǎng)alker X,應(yīng)用場景包括科技展館、影視綜藝、商演活動、政企展廳等，商業(yè)化進(jìn)程加速中。
人形機(jī)器人主流產(chǎn)品介紹
應(yīng)用場景 | 功能 | 參數(shù) | 商業(yè)化情況 | 局限性 | |
Optimus（美國） | 工廠、倉庫、核設(shè)施場地、建筑工地、醫(yī)院、農(nóng)場、消防部門等 | 適用于重復(fù)無聊的或危險性工作 | 身高173cm，體重57kg，運動速度8km/h，自由度57個 | 預(yù)計2025年出貨量達(dá)到400-500萬 | |
ASIMO (日本) | 接待、表演 | 避障、小跑、踢球等 | 身高130cm，體重48kg，運動速度9km/h，自由度57個 | 單臺價值250萬美元，商業(yè)化進(jìn)程緩慢 | 續(xù)航時間短(僅1小時)、售價過高難以商業(yè)化，缺乏高級AI技術(shù) |
Atlas （美國） | 研發(fā)平臺 | 立定跳遠(yuǎn)、跳高、后空翻、在軟地面跑步等 | 身高150cm，體重80kg，運動速度5.4km/h，自由度28個(液壓關(guān)節(jié)) | 目前無商業(yè)化嘗試，單臺價值約200萬美金 | 能耗較大、售價過高難以商業(yè)化，缺乏高級AI技術(shù) |
WALKER （中國） | 展覽、表演、家庭、危險環(huán)境搜救 | 問詢、引領(lǐng)、送物等交互功能 | 身高130cm，體重63kg，運動速度3km/h，自由度41個 | 用于發(fā)導(dǎo)覽、前臺、接待等場景，商業(yè)化進(jìn)程加速中 | 加工零件價格昂貴、機(jī)器人專用的元件少和清潔度、安全性等方面 |
Pepper (日本) | 商業(yè)、教育 | 配備語音識別技術(shù)、呈現(xiàn)靈活的關(guān)節(jié)技術(shù)，可分析表情和聲調(diào)的情緒，與人類進(jìn)行交流 | 身高100cm，體重28kg，運動速度3km/h，自由度20個 | 上市后由于價格較高、使用功能性不足，商用失敗 | 硬件條件薄弱且難以撿起精細(xì)物件，作為情感引擎開發(fā)較為落后，整體功能較為單一，可靠性較差 |
Ameca (英國) | 展覽、表演、家庭等 | 在各種情況下都能保持響應(yīng)，做出面部表情 | 身高187cm，體重49kg，運動速度3km/h，自由度51個 | 目前無明確商用化計劃， 但據(jù)路透社，可以13.3萬美元出售 | |
Dighit （美國） | 物流、倉儲、工業(yè)檢測 | 裝載和卸載貨運箱 | 身高155cm，體重42.2kg，自由度16個 | 售價為25萬美元/套， 2021年出貨量為40-60臺 |
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
五、人形機(jī)器人上游核心零部件有望持續(xù)受益
人形機(jī)器人或帶動上游核心零部件產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，原因在于其所需核心零部件相較于傳統(tǒng)機(jī)器人，需求量、精度、靈活性均存在升級需求。
通過對現(xiàn)有的機(jī)器人核心零部件進(jìn)行分析，梳理出人形機(jī)器人上游三大核心零部件主要是精密減速器、交流伺服電機(jī)、控制器。精密減速器是一種精密的動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大扭矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩；伺服電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中，用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程，使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化；控制器相當(dāng)于人類的大腦，是機(jī)器人的心臟,決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣，主要控制機(jī)器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動作的時間等。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
在人形機(jī)器人的成本構(gòu)成中，上游核心零部件占比超過72%，精密減速器是機(jī)器人生產(chǎn)中壁壘最高的零部件，也是成本最高的零部件。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
六、小米“鐵大”橫空出世 是否為“曇花一現(xiàn)”？
從波士頓動力跑酷王Atlas、優(yōu)必選先行者WALKER，到特斯拉擎天柱Optimus人形機(jī)器人之后，小米家族的新成員CyberOne鐵大橫空出世，這個生于盛世的人形機(jī)器人到底有多少技術(shù)含金量？
熱點聚焦：2022年8月11日，小米首款全尺寸人形仿生機(jī)器人CyberOne在秋季新品發(fā)布會正式亮相。
技術(shù)描述：CyberOne中文名 “鐵大”，可感知人類情緒，視覺敏銳、通過Mi Sense視覺空間系統(tǒng)加持，可對真實世界三維虛擬重建，能感知45種人類語義情緒，分辨85種環(huán)境語義。采用了小米全自研全身控制算法，“小腦”發(fā)達(dá)、可實現(xiàn)雙足運動姿態(tài)平衡，四肢強健、動力峰值扭矩300Nm等領(lǐng)先技術(shù)能力。
功能定位：在智能機(jī)器人領(lǐng)域，人形機(jī)器人的技術(shù)集成度最高、難度也最大，小米CyberOne機(jī)器人屬于原型機(jī)，還處于剛剛起步的第一階段，距離真正商業(yè)化落地仍有較大距離。CyberOne的研發(fā)涉及包含仿生感知認(rèn)知技術(shù)、生機(jī)電融合技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)、視覺導(dǎo)航技術(shù)等各領(lǐng)域的尖端技術(shù)。從各領(lǐng)域的技術(shù)可以看出CyberOne機(jī)器人最終的目標(biāo)是要成為“連接人與萬物”的機(jī)器人，小米極度看好智能機(jī)器人在生活、工作中的應(yīng)用，例如以機(jī)械性能為核心的工業(yè)機(jī)器人、以情感識別技術(shù)為核心的家庭陪伴機(jī)器人、以大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)為核心的公共服務(wù)機(jī)器人等。
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
底氣何在：從智能手機(jī)到可穿戴設(shè)備、智能家居，再到智能制造、智能電動汽車以及仿生機(jī)器人，小米憑借扎實的技術(shù)、工程、市場能力在構(gòu)建不斷延展的科技場景，圍繞人的生活和工作，更好為人服務(wù)，更緊密連接人和萬物，形成不斷進(jìn)化的小米科技生態(tài)，有望在人形機(jī)器人領(lǐng)域大放異彩。
從技術(shù)方面來看，CyberOne人形機(jī)器人是小米“科技生態(tài)”自然進(jìn)化而來的產(chǎn)物，也是小米科技生態(tài)的代言人，而就產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展來看，CyberOne人形機(jī)器人開啟了整個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過程,這個劍指萬億的賽道,預(yù)計將會迎來一場曠日持久的賽跑。（LZC）
資料來源：中國人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與未來投資調(diào)研報告（2022-2029年）
