人形机器人101：你需要知道的一切
人形机器人 (HR) 已不再只是科幻小说。随着人工智能、运动控制和机器人硬件领域的突破，它们正从研究实验室走向现实世界。据美国银行全球研究部 (BofA Global Research) 预测，到本世纪末，人形机器人预计将被多个行业广泛采用。
在本指南中，我们将详细介绍人形机器人的含义、工作原理、关键部件、成本以及市场发展方向。
什么是人形机器人？
人形机器人是一种旨在模仿人类运动和互动的服务机器人。与在结构化工厂环境中工作的工业机器人不同，人形机器人的设计初衷是在充满不确定性的非结构化环境中工作，例如办公室、医院、仓库或家中。
主要应用包括：
- 保安（巡逻、监视）
- 医疗保健（老年人护理、患者支持）
- 仓库管理（搬运、分类、检查）
- 家务（清洁、协助、陪伴）
人形机器人的构建模块
人形机器人将AI智能与先进的硬件相结合，其结构可分为三层：
1. 人工智能系统（“大脑”）
-
- AI芯片+算法处理决策、感知和人机交互。
- 使用大型语言模型 (LLM) 和视觉语言模型 (VLM) 来理解指令和环境。
2. 运动控制系统（“小脑袋”）
-
- 控制器和算法管理身体平衡、运动协调和导航。
- 现代系统正在向端到端神经控制发展，允许机器人直接根据感官数据采取行动。
3.机器人本体
-
- 实现运动和交互的硬件：执行器、传感器、灵巧手、能源系统和结构材料。
关键组件
- 执行器：将能量转化为运动。电动执行器因其精度高、价格实惠而占据主导地位。
- 灵巧手：自由度 (DoF) 范围为 6 至 42；即使在 6 DoF 下，机器人也可以执行 60% 至 70% 的人类手部功能。
- 减速器：谐波和行星减速器可优化扭矩和速度。
- 无框力矩电机：在紧凑的机器人关节中提供高扭矩。
- 传感器和视觉系统：从激光雷达到触觉传感器，人形机器人可能使用 30-200 个传感器进行导航、平衡和交互。
人形机器人的价格是多少？
- 2025 年预计：每台约 35,000 美元（零部件主要在中国制造）。
- 2030–2035 年预测：由于规模经济和更好的设计，成本可能降至每单位 13,000–17,000 美元。
成本的大幅降低将成为大规模采用的关键驱动力。
市场展望：从工业到家庭
人形机器人预计将遵循三个阶段的采用曲线：
- 2025–2027 年（早期部署）：结构化环境中的工业/物流使用（物料处理、分类、检查）。
- 2028–2034（商业应用）：扩展到教育、客户服务和柔性制造领域。机器人越来越多地与人工智能集成，实现实时交互。
- 2035 年起（家庭采用）：用于家庭、医疗保健和日常协助的通用人形机器人。
到2060 年，全球人形机器人拥有量可能达到 30 亿台，大约每人拥有 0.3 台机器人。
未来的挑战
尽管潜力巨大，但也存在挑战：
- 人工智能要求：训练具体人工智能需要大量数据集。
- 生产瓶颈：谐波减速器和行星滚柱丝杠等精密部件仍然价格昂贵。
- 监管：人工智能法律（例如《欧盟人工智能法案》）可能会限制某些应用，例如监视。
- 芯片供应：对先进处理器芯片的依赖可能会减缓生产。
人形机器人为何重要
人形机器人代表着自动化的下一个飞跃。它们能够在复杂的、类似人类的环境中工作，从而改变从老年人护理到工厂物流等各个行业和日常生活。
随着成本下降和技术成熟，未来几十年人形机器人将变得像汽车甚至智能手机一样普及。
关键要点
人形机器人时代正在快速到来。通过人工智能、强大的运动控制和可扩展的硬件生产的完美结合，人形机器人可能很快就会从原型机变成全球主流劳动力的伙伴。
（参考：美国银行）
