一、人形機器人定義
目前對于人形機器人沒有一個統一的標準定義，比較權威的說法是源自《Humanoid Robots》的歸納，人形機器人應當能“在人工作和居住的環境工作，操作為人設計的工具和設備，與人交流”。所以通俗的理解就是一類具有人類外形、模仿人類功能和智能的機器人，能夠適應人類? ? ? ? 環境的不連續性，像人類一樣使用自己創造的工具，并具有一定的認知和決策能力。同時，人類外形也更容易被人們接受，在人機交互過程中起到重要的作用。
人形機器人概念最早可以追溯到15世紀，由達芬奇畫出第一份人形機器人的手稿，而第一款人形機器人則誕生于上世紀70年代，由日本稻田大學加藤一郎教授領導的團隊研發出了世界上第一個全尺寸人形機器人WABOT-1，然后就開啟了漫長的技術積累和商業探索，但一直受限于性能和成本。近些年隨著人工智能、高端制造和新材料等技術的突破，人形機器人進入爆發期。
對于人形機器人來說，從結構上主要分為四大模塊，包括環境感知模塊、運動控制模塊、決策控制模塊、機械本體模塊。其中，環境感知模塊主要包括各類傳感器以及相應的處理系統，如通過攝像頭和圖像處理系統進行視覺感知，能夠識別人臉、物體和環境，使用麥克風和語音識別技術進行聽覺感知，進行語音信號的接收和處理，配備一些觸覺傳感器，可以感知物體硬度、溫度等信息。
運動控制模塊是人形機器人的“小腦”，包括動力和運動控制系統，負責上實現機器人的動態平衡、步態規劃、關節協調等功能，具備高度的精確性和靈敏性、良好的穩定性和控制能力，能夠模仿人類行走、奔跑和抓取等動作，通常由運動控制器、驅動器、執行器和運動控制算法組成。
決策控制模塊是人形機器人的“大腦”，由控制器、信號處理器和芯片等構成，內置AI算法，能夠增強環境感知、路徑規劃、行為控制和人機交互能力，尤其是當下通過與大模型技術的結合，可以讓機器人具備更高的智能水平、更強大的感知和交互能力，以及更負雜的運動和操作能力。
機械本體模塊是人形機器人的機械體，包含軀干、關節、手腳和皮膚等，提供機器人的基本形狀和結構支撐。其中軀干是本體部位的主要支撐，容納傳感器、電池管理和冷卻系統，關節包括旋轉關節和線性關節，由傳感器、減速器、軸承和絲杠等部件組成，手腳則有機械臂、靈巧手等，模擬人類四肢，實現行走和物理抓取等行為，皮膚則使用柔性電子皮膚，模仿人類皮膚的觸覺感知能力。
目前人形機器人市場和研發正處于快速變化和發展的階段，存在多種分類方式，以下是當前常見的幾種分類方式，如按移動方式、外觀形態、驅動類型、尺寸規模或應用場景進行分類。
二、人形機器人市場
2.1 政策：推動落地
在全球范圍內，各國政府都在積極出臺相關政策，以促進機器人產業的發展。一是鼓勵各企業與高校和研究機構展開研究合作，推動機器人應用落地；二是在經濟政策上出臺了相關稅收優惠、研發資金支持等措施，以促進相關企業發展。
在國內，從2015年開始，中央以及地方就陸續出臺了相關政策，鼓勵機器人行業發展，涉及算法、場景、產業等多個維度，推動機器人在醫療、物流、特種等行業的應用。同時，政策逐漸向“人形機器人”的范疇聚攏，在2023年10月更是發布了《人形機器人創新發展指導意見》，從國家頂層設計上明確階段發展目標，2025年初步建立人形機器人創新體系，實現“大腦、小腦、腦體”等一批關鍵技術的突破，整機產品實現批量生產。2027年形成安全可靠的產業供應鏈體系，加速實現產業規模化發展，深度融入實體經濟。
2.2 社會需求：老齡化或人口紅利減弱推動需求發展
國內近些年人口出生率持續下降，這就意味著未來勞動力供給也將呈下降趨勢，尤其是在2021年中國已經進入老年人口占比14%的深度老齡化社會，未來將會面對勞動供給不足和老齡化難題。與此同時，就業人員工資的快速上漲，也加速了機器人替代趨勢，結合人工智能、機械工程、通訊技術的高智能化人形機器人將成為一種有效的輔助工具。
2.3 投融資表現：資本持續加注
根據公開信息不完全統計，2024年Q1-Q2全球已發生25起人形機器人融資事件，融資總額超過10億美元，已超過23年全年27起的超7.5億美元融資總額。對于國內而言，在2024上半年共獲16筆融資，融資金額超過20億元，其中宇樹科技B+輪融資達10億人民幣，銀河通用機器人獲投7億元，創2024年天使輪融資最高額。
從國內近些年的融資輪次情況來看，近6成融資發生早期階段，其中A輪占比最高為34%，天使輪占比為19%，從2023年開始，B輪及以后的融資占比提升，并且隨著AI大模型發展、傳感器技術和控制系統的進步，又涌現一批早期融資事件，開啟了新一輪的融資周期。
新的融資周期的開啟與大額融資的頻頻出現，無不表明資本對該賽道未來發展前景的看好，為產業發展注入強勁動力。
2.4 市場表現：利好因素多，應用前景廣闊
從宏觀環境看，利好政策不斷出臺，巨大的需求市場，堅實的產業鏈基礎和不斷提升的技術研發實力，必然會帶來成本下降和體驗上升，從而拓展更多應用場景，推動市場規模的不斷擴大。
根據GGII 預測，2024 年全球人形機器人市場規模為 10.17 億美元，到 2030 年全球人形機器人市場規模將達到 150 億美元，2024-2030 年CAGR 將超過 56%，全球人形機器人銷量將從 1.19 萬臺增長至 60.57 萬臺。中國在人形機器人賽道的年均增速將高于全球平均水平，2024 年中國人形機器人市場規模為 21.58 億元，到 2030 年將達到近 380 億元，2024-2030 年 CAGR 將超過61%，中國人形機器人銷量將從 0.40 萬臺左右增長至 27.12 萬臺。
三、代表性公司與產品
當前人形機器人市場的主要參與者大體分為跨界企業、專業機器人廠商和新興初創企業等。其中跨界企業多為汽車企業、互聯網或科技巨頭，他們通常擁有強大的資金和技術背景，并且在一些領域已經積累大量資源，可以快速進入并推動人形機器人行業的發展，例如特斯拉和小米依靠自身已有的資源或優勢，快速推出相應的人形機器人產品，推動行業發展。
專業機器人廠商擁有深厚的行業經驗和技術積累，通常專注于機器人技術的研發和創新，能夠提供高性能的產品，如近期波士頓動力公司推出的電動Atlas人形機器人產品，展示了其在人形機器人領域的領導地位。新興初創公司具有較高的靈活性和創新能力，對市場由敏銳的洞察，能夠抓住市場機會，如1X Technologies在AI系統與實體機器人結合方面的創新，這些企業往往更加注重技術創新和快速迭代，有時能夠以小博大，實現技術突破，如智元機器人在短時間內完成多輪融資并推出人形機器人產品。
3.1 特斯拉與Optimus
特斯拉是人形機器人產業的一個重要推動者，在2021年，馬斯克就在首屆特斯拉人工智能日（AI Day）上首次發布新一代產品特斯拉人形機器人-TeslaBot。在最初的構想中，這款人形器人身高5英尺8英寸（對應1.72m），具備承重45磅（20kg）的能力，使用輕質材料作為主體，全身上下分布合計40個電機驅動，頭部配置Autopilot攝像頭，具有如人類一般靈活的雙手，并使用FSD作為其智能系統，可以說TeslaBot的橫空出世，推動人形機器人進入快速迭代期。
2022年在AI Day上展示了人形機器人Optimus的原型機版本，根據現場的靜態展示，機器人全身共計40個執行關節，配備了高自由度的靈巧手，可以進行自適應抓取，并具備抓取20磅重量物體的能力，且可使用工具以及緊握細小的物件。馬斯克認為Optimus有望在3-5年內降本至2萬美金一臺，可以說特斯拉的強勢入局，帶動了其他企業的加速入場。
2023年特斯拉發布Optimus-Gen2演示視頻，可以看到機器人在感知、力矩和運動性能方面都有所提升，可以實現二指拿雞蛋等動作，并在2023年第四季度業績交流會上提出2025年實現人形機器人的部分交付。
2024年發布最新一段視頻顯示Optimus已經在工廠內實際參與工作，視頻中展示了機器人在分揀電池、行走和執行工廠任務的能力，表明機器人在靈活性、精確操作以及自主性方面取得的顯著進步。
特斯拉的核心競爭優勢就在于其具備完善的供應鏈體系可直接復用在人形機器人上。同時，自身也有機器人的應用場景，可以直接進行功能測試和數據收集。具有獨特的FDS神經網絡學習技術以及其他算法能力，可以有效提升機器人的智能水平，并且通過造車鍛煉出來的規模化降本能力，可以有效控制成本，可以說在人形機器人領域從技術創新到市場引領，再到產業鏈影響，特斯拉都顯示出來重要的推動作用和潛力。
3.2 波士頓動力與Atlas
波士頓動力是人形機器人領域的代表性公司，成立于1992年，旨在研發制造各類機器人。在人形機器人領域的拳頭產品就是Atlas，從液壓Atlas的首秀到近期推出的電動Atlas都給大眾不小的震撼。
公司的液壓Atlas人形機器人，在2013年首秀就展示了比其他機器人更優秀的表現，可以在石頭上大跨步，金雞獨立也很穩，有重物砸過來也不倒，唯一的槽點就是背后需要有一個長長的電線供電。緊接著16年，公司推出了新版的Atlas，不僅去掉了那根電線，還穿上了新衣服，可以實現自己開門以及搬運重物，甚至被推倒了也能自己站起來。
在2018年發布了Atlas人形機器人的宣傳視頻，一度讓人型機器人成為家喻戶曉的程度，在視頻中展示了機器人超強的運動能力，其中有分腿跳躍、360都旋轉跳躍、倒立動作，甚至是翻筋斗等，非常的震撼人心。但在商業化的道路上一直很艱難，采用液壓系統，成本很貴，所有動作都預先編程，弊端一堆，因此對比一眾AI加持下的人形機器人公司，Atlas就像上個時代的產物，極致落寞。
而在2024年4月，公司宣布液壓Atlas退役，宣布了電動Atlas的歸來。在視頻中，Atlas先是以一種極其詭異的方式，跟觀眾展示了一波身體的柔韌程度，比如 180 度轉頭、雙腿反蜷著站起來、倒著走路，還有旋轉上半身等，這樣的宣傳視頻既炫酷又讓人感覺有些驚悚。新版 Atlas 擁有類人型的外形，但不局限于人類的運動模式，這讓它能夠以最有效的方式完成任務，充分傳達了波士頓動力公司對人形機器人的理解：構建人形機器人并不一定需要盡可能地像人。
3.3 Figure AI與Figure系列
Figure AI成立于2022年，是美國通用人形機器人的獨角獸企業，公司團隊規模70人左右，核心團隊來自波士頓動力、特斯拉等，2024年2月B輪融資后，估值達到26億美元。
Figure AI的技術路線是采用端到端的學習模式，通過神經網絡來處理和分析視頻數據，并公開展示了人形機器人在無需預設程序的情況下的高度自主性和智能化交互。同時與多家公司保持合作，以提升機器人能力。其中，與OpenAI合作接入ChatGPT，提升機器人在語義理解、場景識別、任務規劃等方面的能力，Figure的神經網絡完成快速、低等、靈巧的機器人動作。與微軟在云服務設施合作，為Figure提供訪問云計算平臺Azure的人工基礎設施和存儲服務。與寶馬達成合作，將人形機器人用于汽車實際生產流程中，完成各種生產任務。
目前公司發布的產品有以下兩款：
Figure 01： Figure AI 于2023年10月正式發布的第一代人形機器人，并能夠平穩流暢地行走。2024年1月Figure 01 在觀看人類的演示視頻后，經過 10 小時端到端神經網絡訓練，學會了使用咖啡機沖咖啡，并且能夠自主糾錯，展示出極其領先的自主學習與任務執行能力。2月即可完成自主搬運箱子的行為。3月接入GPT后可以流暢地執行遞蘋果、將垃圾收拾進筐里、將杯盤歸置在瀝水架上等操作，更重要的是這些操作都是基于提問者的一些開放性問題和要求，這意味著Figure01能夠對話、思考和學習，比一般的機器人更像“人”。
Figure 02：Figure AI于2024年8月發布號稱“地表最強”人形機器人的 Figure 02。作為后繼者，Figure 02在設計和功能上均有了顯著提升。在外觀上采用啞光黑的外殼，取代了 Figure 01 的鍍鉻金屬外觀。在功能上，能夠通過連接到與OpenAI合作訓練的定制AI 模型，和借助麥克風和揚聲器實現與人類進行實時語音對話。搭載機載視覺語言模型，配合6個RGB高性能攝像頭實現快速常識性視覺推理。第四代靈巧仿生手臂，具有 16 個自由度，可提供相當于人類水平的力量。與上一代產品相比，車載計算和 AI 推理能力提高了 3 倍。配備 2.25 KWh 自定義電池組，續航提升 50% 以上。
3.4 Agility Robotics與Digit
Agility Robotics成立于2015年，是由俄勒岡州立大學孵化出來的機器人公司。主要面向面向工業、物流、研究和開發等領域，旨在通過先進的機器人技術提高效率、降低成本并增強人類的能力。最早推出的機器人為 Cassie（僅有雙足），2019 年在 Cassie 的基礎上加上軀干和手臂，從而推出了人形機器人 Digit，主要用于在人類空間中執行任務，如貨物搬運、管理貨架、檢查和數據收集。
Agility注重應用，以“功能第一”的思維打磨產品，僅保留最精簡、最核心的結構部分，比如機器人末端執行器采用夾爪，而非五指手的形態，因為就完成工作來說，并不需要一個更加復雜的‘手’。與亞馬遜、福特等多領域公司展開深入合作，與福特公司合作共同打造自動化物流，汽車實現物品的遠距離運輸，Digit 則手持貨物完成送貨上門的最后一公里。在亞馬遜工廠的物流倉庫中，負責從貨架上取箱子并放到傳送帶上。2023年9月，Agility Robotics 在俄勒岡州塞勒姆開設第一家機器人制造廠 RoboFab，預計第一年生產數百臺Digit，隨后擴展到每年生產1萬臺左右，目前雖然還未達到但也標志了“商業人形機器人大規模量產的開始”。
3.5 優必選與Walker系列
優必選科技成立于2012年3月，是人形機器人的領導者和智能服務機器人的領航企業，涵蓋了多個行業的企業級和消費級廣泛應用場景。在創業之初即推出過一款人形機器人Alpha，產品因四登央視春晚舞臺表演而被大眾熟知，也是“中國人形機器人第一股”。
優必選是全球極少數布局人形機器人全棧式技術能力的公司，包括行業領先的機器人技術（機器人運動規劃和控制技術、伺服驅動器）、人工智能技術（計算機視覺和語音交互）、機器人與人工智能融合技術（SLAM 及自主技術、視覺伺服操作和人機交互），以及機器人操作系統應用框架（ROSA）。
從2016年推出Walker原型機以來，經歷了五次迭代：
2016年發布Walker原型機，身高1.2m，重量20kg，12個自由度，能夠實現全向行走、靜態上下斜坡晃動平面平衡；
2018年1月發布Walker第一代，身高1.35m，重量37kg，14個自由度，突破了波動地形上的自平衡，能夠實現上下樓梯、跟球踢球以及在三維數字地圖中進行導航；
2019 年優必選推出 Walker 第二代，身高 1.45m，重 77kg，增加了雙臂和雙手，全身達到了36個自由度以及力覺反饋系統。此外，Walker 第二代還擁有視覺、聽覺、空間知覺等全方位的感知，并實現了平穩快速的行走和靈活精準的操作，能夠實現彈琴、倒水、畫畫、誤導、全身柔順控制以及復雜路徑規劃等；
2021 年優必選推出 Walker X，身高 1.30m、體重 63kg，具備 41 個高性能伺服關節構成的靈巧四肢，以及多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知系統，擁有全面升級的視覺定位導航和手眼協調操作技術，自主運動及決策能力大幅提高，可以實現平穩快速的行走和精準安全的操作，已在科普教育、影視文娛、政企展廳等領域實現了示范應用；
2023 年優必選推出工業版人形機器人 Walker S，身高 1.7 米，體重60kg，模塊化末端執行器，搭載了 41 個高性能伺服關節以及多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知系統，能夠實現環境任務感知、手眼協調精細操作、高精3D語義定位導航等，機器人的自主運動及決策能力大幅提高，可在工業及商用場景精準安全地完成指定工作任務。
另外還以熊貓為原型設計了機器人優悠，用于迪拜世博會中國館，為參觀嘉賓提供迎賓、導覽服務。
3.6 宇樹科技與Unitree H1/G1
宇樹科技成立于2016年，專注于消費級、行業級高性能通用足式/人形機器人及靈巧機械臂的自主研發、生產和銷售。曾受邀參加 2021 牛年央視春晚，2023 杭州亞運會和亞殘運會等，并多次受到央視新聞聯播報道。宇樹科技也是全球首家公開零售高性能四足機器人并最早實現行業落地的公司，全球銷量歷年領先。
宇樹科技擁有十年機器人研發能力，技術優勢在于機器人核心零部件、運動控制、機器人感知等領域的領先性，并且在核心硬件上，包括伺服電機、減速器、控制器均為宇樹自研自產，軟件層面，公司不依賴開源代碼，對于電控系統、控制算法進行全棧自研。產品廣泛應用于應急救援、巡邏、偵查、廣場執勤、危險品排爆、人員搜救、生命探測、防爆處置、違章違法記錄、電力線路巡檢、有害氣體檢測等場景，積累了豐富的應用經驗。
23年8月宇樹發布首款人形機器人H1，切入人形機器人領域，H1整機重量47kg，身高180cm，4個單手臂自由度（可拓展），5個單腳自由度（髖關節 *3+膝關節 *1+踝關節 *1），行走速度3.3m/s，使用3D激光雷達+深度相機進行感知，售價六十萬左右；24年5月宇樹發布新型人形機器人G1，商用性能顯著提升。G1整機重量35kg，身高127cm，7個單手臂自由度（肩關節*3+肘關節*2+腕關節*2），6個單腿自由度（髖關節 *3+膝關節 *1+踝關節 *2），行走速度2m/s，使用3D激光雷達+深度相機進行感知，續航時間約2小時，具有靈巧手，售價在9.9萬。
3.7 智元機器人與遠征/靈犀
智元機器人成立于2023 年 2 月，專注人形機器人領域，是一家致力于以AI+機器人的融合創新，打造世界級領先的具身智能機器人產品及應用生態的創新企業。在成立僅約半年后的 2023 年 8 月 18 日在上海召開新品發布會，正式發布遠征 A1 智能機器人。
公司在算法研發、智能機器人領域有豐富經驗，自研了關節電機 PowerFlow、靈巧手 SkillHand、反曲膝等關鍵零部件，其中關節電機PowerFlow 使用了準直驅關節方案，實現了低齒槽轉矩設計，搭配 10 速比以內的高力矩透明度行星減速器、共扼同軸雙編碼器、一體液冷循環散熱系統，以及自研的矢量控制驅動器，峰值扭矩超過 350NM，而重量僅為 1.6KG。靈巧手 SkillHand 擁有 12 個主動自由度和 5 個被動自由度，所有驅動內置，并集成了基于視覺的指尖傳感器，專門面向精密操作，此外在軟件層面，智元機器人還自研了AgiROS 等系統，在AI感知決策與視覺控制等大模型算法方面，實現自主任務編排、常識推理與規劃執行等。
遠征A1是智元第一代通用型具身智能機器人，整機重量55kg，身高175cm，行動速度7km/h，49個自由度，單臂最大負載5kg，使用云端超腦、大腦、小腦、腦干的具身智腦EI-Brain架構，采用上下肢分體式設計，便于場景配置和擴展，配備WorkGPT多模態大模型和AgiROs系統，賦予機器人理解用戶意圖、感知環境、任務編排等能力，可調用本體技能及海量工具完成多層級任務。
遠征A2系列包括遠征A2、遠征A2-W、遠征A2-Max。遠征A2是一款交互服務機器人，整機重量69kg，身高169cm，40+全身自由度，700wh電池支持續航2h，整體設計參考人體工學設計，身高尺寸比例貼近人類，符合人因工程學原理，HRI設計更貼近人類自然交互體驗，基于語音、語言、動作等大模型技術，實現多模交互，帶來智能體驗；遠征A2-W是一款輪式雙臂機器人，專為柔性智造場景打造，整機重量230kg，單臂負載5kg，7個單臂自由度，作業高度0-2m，2kWh電池支持續航5h，全身一體化設計，實現開箱即用，擁有仿生雙臂設計、高精度力控、多個深度與視覺傳感器以及四輪四驅系統，確保在復雜環境中穩定、靈活、高效、安全的作業，非常適用于B端制造業場景。
遠征A2-Max是重載特種機器人，整機重量85kg，身高175cm，67個全身自由度，行走速度1m/s，續航2h且支持換電，雙臂采用雙速比減速關節模組，峰值扭矩可達450Nm，大腿采用直線推桿電機，腿部關節擁有8800N推理，實現全工作空間可搬運40kg重物。
靈犀X1系列：包括靈犀X1和靈犀X1-W。靈犀X1是一款高自由度、模塊設計的人形機器人，適合人機交互與輕服務場景。靈犀X1-W是一款專業數采機器人，用于大規模數據采集。
3.8 北京銀河通用機器人與GALBOT G1
北京銀河通用機器人有限公司（GALBOT）成立于2023年5月，是一家專注于具身多模態大模型通用機器人研發的創新企業。致力于為全球用戶提供智能機器人產品，服務于人類社會。公司在2024年6月完成天使輪融資，總規模7億人民幣，創24年天使輪融資之最。
公司核心團隊成員均來自于國內外知名高校和頭部企業，在人工智能、機器人、智能軟硬件等領域擁有成功的科研、產品化和商業化經驗。其中，王鶴博士為清華大學電子系學士，斯坦福大學計算機博士，現擔任北京大學前沿計算研究中心助理教授、博士生導師，北大-銀河通用具身智能聯合實驗室主任以及北京智源人工智能研究院具身大模型負責人。公司聯合創始人姚騰洲畢業于北京航空航天大學機器人研究所，師從機器人行業泰斗、中關村智友研究院院長王田苗教授，曾任職ABB機器人研發中心，具有多年工業和服務機器人研發經驗。
GALBOT G1是一款具身多模態大模型通用機器人，采用雙臂+單腿+輪式底盤的軀體結構，可以實現360度移動，身高173cm，臂展190cm，軀干提升能力65cm，操作范圍從0到240cm。具有“跪姿”+“站立”雙模式，分別用以抓取地面物體或處理高度超兩米的物品，覆蓋更廣的工作空間，使用合成仿真數據驅動具身智能，能夠抓取隨機放置的透明、高光物體，還掌握了開柜子、晾衣服等操作技能，可以應用于工業制造、零售消費、藥房等場景，預計Q4正式預售，售價約30萬元一臺。
3.9 達闥科技與Cloud Ginger
達闥成立于2015年，是智能機器人領域的獨角獸頭部企業，全球領先的云端機器人創造者、制造商和運營商。公司圍繞“機器人服務于人、達闥服務機器人”的戰略使命和“云端智能，連接未來”的美好愿景，旨在通過持續引領云端機器人前沿技術研究與產業化應用，讓云端機器人走進千家萬戶，幫助人類完成4D（如枯燥、骯臟、危險、甚至困難的）工作，讓人類盡享更美好的生活。
達闥具有行業領先的云端機器人全棧技術解決方案，創新性地提出 “云端機器人”（“云腦+安全網+機器人”）架構并成功實現云端機器人的商業化。研發了全球首個云端機器人大腦操作系統海睿OS，提供了云端“大腦”模型，開發了基于多傳感融合感知和運動控制的“小腦”模型，并基于該模型搭建了端云協同的機器腦融合智能平臺。同時，各種類型的服務機器人可通過移動內聯網（MCS）和標準化機器人控制器（RCU）安全連接到云端大腦，并被其賦能，獲得智能語音，智能圖像，智能行動等能力。此外，達闥開創性的研發了集通信、計算、傳感于一體的機器人智能柔性關節SCA，解決了機器人硬件在標準化、集成化及產業化方面的局限，降低了機器人準入門檻、加速產業生態形成。截至目前，達闥集團專利申請量超2000項，已授權專利超過1000項，處于行業領先水平。
達閥的首代人形機器人產品 Ginger 1 于 2019 年世界移動通信大會推出，其迭代產品Ginger 2于 2022 年世界人工智能大會推出。Ginger 1整機體重65kg，身高158cm，具有優美人形，榮獲2020中國設計紅星獎，具有34個智能柔性關節遍布全身，通過多個2D/3D相機、激光雷達、超聲傳感、IMU、力傳感、麥陣等建立多層立體感知，能歌善舞，可實現智能抓取、自主行走、自動避障、自動平衡。
Ginger 2整機重量89kg，身高158cm，搭載公司自研的智能柔性關節 SCA2.0，柔性控制全身，精確力反饋，具有千變臉，更有靈氣，極大提升交互體驗，采用7自由度靈巧手，更從容完成抓取、操作工具等精細動作，多個硬件接口，便于插接外設，滿足更多場景需求，主要應用場景為迎賓導航、活動慶祝、養老陪護、教育科研和直播帶貨等。
3.10 小米機器人與CyberOne
小米機器人事業部成立于2021年9月10日，2022年8月小米在秋季新品發布會上推出旗下首款全尺寸人形仿生機器人CyberOne（鐵大），具備重建真實世界、運動姿態平衡、感知人類情緒的能力。整機重量52kg，身高177cm，全是由5種關節驅動，共21個自由度，單手抓握物體重量1.5kg，行動速度3.6km/s，實現各自由度0.5ms級別的實時響應、雙足運動姿態平衡和四肢強健動力，可充分模擬人的各項動作。
CyberOne搭載小米自研的Mi-Sense深度視覺模組，可對人臉、肢體動作等外景環境進行感知，三維重建真實世界，并通過自然語言處理算法可感知6類45種人類語義情緒，分辨85種環境語義，可從說話的語氣判斷人類心情，綜合而言，CyberOne具有突出的行動速度、抓握力、交互以及環境語義識別能力。
四、產業鏈與核心部件
4.1 產業鏈分析
人形機器人產業鏈可以分為上中下游三個層次，上游主要是零部件和軟件系統供應商，包括驅動電機、關節、傳感器、控制器、減速器、操作系統等，這些零部件和軟件系統的質量和技術水平直接影響到機器人的性能和穩定性。中游是人形機器人本體的制造商，負責將各個零部件組裝成完整的機器人產品，并進行測試和質檢。下游則是人形機器人的終端應用市場，包括工業制造、商用服務、醫療、教育、救災救援、公共安全、家庭陪護等多個領域。
4.2 核心部件
以Optimus的主要結構和零部件為例，可以從軀干、靈巧手、感知系統、關節等關鍵模塊使用的零部件可以看出電機、傳感器、減速器、控制器和絲杠是構成機器人的關鍵核心零部件。當前核心零部件的市場基本被海外企業占據大部分市場份額，尤其是高端市場，基本處于壟斷地位，零部件的國產化將為人形機器人在性能、成本、可靠性、安全性和技術創新等方面提供更多的可能性，助力人形機器人產業化進程。
電機是人形機器人中最常用的驅動器件之一，主要是伺服電機，一般裝在關節處，為關節運動提供精準控制的動力輸出。目前使用的伺服電機主要是無框力電機和空心杯電機，無框力電機只有轉子和定子，有結構緊湊、單位扭矩大、易維護、靜音等優勢，用在旋轉關節和線性關節，壁壘相對不高，伺服廠家有望切入；空心杯電機采用無鐵芯轉子，降低輸出扭矩波動，具有低功耗、高穩定性的特點，尺寸小結構緊湊，常用于靈巧手部位，全球市場被海外企業壟斷，國內企業主要面向國內中低端市場。
傳感器是人形機器人中用于感知周圍的環境、物體和進行狀態檢測。其能將輸入信號轉為電信號，是感知模塊的核心，常用于頭部、關節和軀干等模塊。常用的傳感器有視覺傳感器、力傳感器、慣性傳感器、溫度傳感器等，視覺傳感器實現對環境的深度感知，六維力矩傳感器用來感知壓力或輸出扭矩，慣性傳感器用來實現定位、測量、平衡和跌倒檢測等功能。國內傳感器行業起步較晚，市場主要有國際廠商主導，占據了超過60%的市場份額。國產企業較為分散，產品主要集中在中低端市場。
減速器是人形機器人中用于降低電機轉速的裝置，能夠提高機器人關節的扭矩輸出和運動精度，主要用于旋轉關節和靈巧手。人形機器人主要使用諧波減速器和 RV 減速器，諧波減速器體積小、精度高，主要用于小臂、腕部等，RV減速器適合重負載精密減速領域，主要用于多關節機器人種的基座、大臂、肩部等重負載位置。諧波減速器和RV減速器分別長期被哈莫納克（日本）和納博特斯克壟斷，在諧波減速器領域國內綠的諧波創新研發P型齒，率先開始國產替代，但RV工藝更復雜、壁壘更高，國產化率仍偏低。
控制器是人形機器人的大腦，負責機器人的運動控制和行為決策。一般包含硬件和軟件兩部分，硬件是工業控制板卡，包含微處理器、存儲器、電路接口、傳感器接口和通行接口等，軟件則是實時操作系統、感知算法和控制算法等，通常由本體集成廠商自主研發，以保證品質的穩定性和產品維修體系。從國內市場競爭格局看，國外廠商占據主導地位，國內控制器企業分散，廠商競爭力較弱，國產率不足20%。
絲杠是一種將電機端旋轉運動轉化為直線運動的機械部件，要精準輸出動力并運動一定距離，對精度、強度、耐磨性有較高要求，主要用于人形機器人的線性關節。絲杠分為梯形螺紋絲桿、滑動絲杠、滾動絲杠以及靜壓絲杠，其中滾動絲杠在人形機器人領域適配性更高，包含滾珠絲杠和行星滾柱絲杠，市場主要被歐美企業壟斷，高端產品的國產化程度仍較低。
五、面臨的挑戰與未來發展
5.1 面臨的主要挑戰
從行業整體表現來看，人形機器人并未規模化生產，各大參與者目前都在以小批量交付、驗證場景、技術迭代為主，部分參與者從特定功能需求出發進行開發，以尋求一定程度的落地，但就整體而言，人形機器人產業處于從0到1的萌芽階段，還存在以下挑戰：
1、技術層面：
第一，雖然目前人形機器人已經具備一定的智能水平，距離在非結構化環境下實現自主決策，執行復雜任務仍有一定的困難，這也是日后研究發展的主要方向之一；
第二，人形機器人要能夠實現各種靈巧的運動作業，運動控制是非常重要的基礎。但是目前機器人對作業對象的適應性、環境的適應性還是非常的有限的，這要求精密的關節設計、高效的步態規劃算法以及強大的實時控制系統。此外，降低執行器的成本、重量和體積，提高其響應速度和精度也是關鍵研究方向；
第三，在實現類似人類的感知能力，如視覺、聽覺、觸覺、力覺等，并將這些信息整合用于決策，這需要高度集成且準確的傳感器技術和先進的信號處理算法；
第四，人形機器人需要大量的能量來驅動各種電動關節和傳感器，因此如何實現高效的能源管理是一個重要挑戰，例如延長電池壽命或尋找新型的能源存儲技術；
第五，人機交互仍有進步空間，需要研發出更加自然、直觀的人機交互界面，讓機器人能更好地理解人類語言、表情和肢體語言，實現更為人性化、無縫化的交流體驗。
2、社會和倫理方面：
第一，人形機器人的大規模普及，必然會帶來部分崗位被取代，如何平衡機器人帶來的效率提升與就業問題是一個巨大的挑戰；
第二，隨著機器人融入到我們的生產生活中，涉及倫理和法律的問題也將變得越來越復雜，比如機器人是否應當擁有某種程度的權利和責任，在造成財產損失或人身傷害時由誰承擔責任，以及如何保護人類與機器人互動過程中的倫理底線；
第三，人形機器人中的人工智能系統可能會收到訓練數據的影響，導致對某些人群出現歧視或者不公平現象；
第四，人形機器人的數據采集、傳輸和存儲面臨諸多安全風險，如數據泄露、黑客攻擊等，需要建立相應機制保障數據安全。
3、落地應用方面：
第一，訓練先進的人工智能模型需要大量的高質量數據作為支撐，但目前在各個環境下機器人的真實數據比較稀缺，采集成本高昂且需要時間；
第二，運行復雜的感知、決策需要強大的計算能力，如何在小型化、輕量化的機器人中集成高算力系統是一大技術難題；
第三，面對產量少零部件采購成本高，研發投入高依賴資本輸血，下游客戶依賴性強，回款周期長等問題，制約了人形機器人的大規模商業化應用；
第四，人形機器人在實際普及過程需要面臨市場接受度問題，只有取得用戶的信任，才能得到廣泛的應用。
5.2 未來發展
展望人形機器人未來發展，我認為主要有以下幾個方面：
產研降本化：硬件生產上，產業供應鏈的逐步成熟會達到規模量產和成本可控的狀態，降低零部件的生產成本；軟件研發上，通過虛擬仿真環境測試或真實環境測試持續積累數據，以及多模態大模型能力的持續提升，都將提升研發效率，降低研發成本；
具身智能化：隨著端到端大模型技術、大規模數據采集、多模態感知與環境建模等技術的發展，人形機器人將融合感知、決策、控制于一體，使得機器人能夠與環境交互獲得認知能力，能夠理解問題、自主決策并實現行動，從而產生智能行為和環境自適應性，支撐全場景落地應用。
本體輕量化：通過對本體機械結構和材料的優化，實現機器人的輕量化，可大幅提高運動的機動性和工作效率，進而改善操作速度和動作準確度，同時減輕運動慣性，提高安全性，還有利于降低大規模量產的門檻；
交互情感化：隨著多模態大模型、情感計算等技術的發展，未來人形機器人能夠更好地理解人類情感，實現更為人性化的交互體驗。
附：名詞解釋
1、自由度：在機器人學中，自由度（Degree of Freedom，簡稱DOF）是指機器人在運動過程中可以獨立控制的參數數量。與人類關節的運動相似，這些參數通常是指機器人關節的旋轉或移動，每一個可以獨立控制的關節或運動軸都算作一個自由度。
2、本體：指的是機器人的機械部分，也就是機器人的身體結構和機械傳動系統，它是機器人的支承基礎和執行機構。
3、力矩：描述了力對物體繞某一軸心或某一點旋轉效果的量度。力矩是力和距離（或力臂）的乘積，可以分為力對軸的矩和力對點的矩。
4、SLAM：Simultaneous Localization and Mapping的縮寫，即同步定位與地圖構建，可以使機器人在未知環境中同時進行自身定位和環境地圖的構建。一般通過處理來自傳感器（如激光雷達、攝像頭等）的數據來實現。SLAM系統一般分為五個模塊：傳感器數據、視覺里程計、后端、建圖及回環檢測。
