2023年被稱為「AI元年」，2024年被眾多媒體稱為「人形機器人元年」。2023年，以特斯拉為代表的國際大廠人形機器人產品不斷突破，國內也有超過10家廠商釋出人形機器人相關產品。2023年11月，工信部釋出【人形機器人創新發展指導意見】提出，到2025年中國要初步建立人形機器人創新體系，突破「大腦、小腦、肢體」等一批關鍵技術，拓展特種、制造、民生服務等場景套用，孕育一批新業務、新模式、新業態。人形機器人將成為未來產業與園區營運的重要方向。
一、人形機器人的特性及套用
人形機器人是具有與人類似的身體結構和運動方式（雙足行走、雙手協作等）的智能機器人，是人工智能、高端制造、新材料等先進技術的集大成，有望成為繼電腦、智能電話、新能源汽車後的顛覆性產品。
相比一般機器人，人形機器人具有更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統，具有類人的感知、決策、行為和互動能力，被譽為人工智能的最終形態。人形機器人可以實作與人工工具和環境的緊密互動，在很大程度上輔助甚至替代人類的生產生活活動。
人形機器人按照智能化程度，劃分為L0-L5六個層級，目前人形機器人正從L3向L4過渡。L3是具備感知能力，利用傳感器獲取環境資訊，能夠自主辨識、理解和反饋預設動作。L4是具備一定認知能力，能夠透過觀察、測量、預設等方式自主推理和完成任務，不需要人的頻繁幹預。
人形機器人將是中國培育新質生產力的重要產業領域，賦能新型工業化和新生活方式，支撐現代化產業體系建設。目前人形機器人主要套用於協助科學研究、個人護理、教育、社交等領域，部份機型已實作商業化，執行如家庭服務、醫療護理、生產制造等場景中的簡單任務。
從全球來看，人形機器人的市場需求潛力巨大，未來在智能制造、智能服務、人機協作等方面都將有廣闊的套用場景。馬斯克稱特斯拉的長期價值將主要來自人形機器人，並預測人形機器人需求將達到100-200億台。
二、人形機器人的產業鏈分析
相比一般機器人，人形機器人在核心部件構成上也差不多，結合雙足行走、雙手協作等要求的提高，人形機器人的構造也更加復雜。比如由特斯拉設計的第二代擎天柱機器人，搭載了更高精度的執行器與傳感器、2自由度驅動頸部、響應更快的11自由度靈巧手、觸覺傳感器（十指）、執行器整合電子和線束、足部力/扭矩傳感器、鉸接式腳趾等。
從產業鏈構成看，人形機器人主要分為上遊的核心部件和功能部件、中遊的系統整合和機器人本體制造、下遊的終端產品和系統套用。中遊是將上遊部件整合為子系統，結合不同的機械結構形成不同類別的機器人本體；下遊是將機器人本體與整合系統相結合，形成面向不同套用場景的終端產品。
從技術方面看，人形機器人主要包含四大核心模組：感知系統、智能AI系統、運動控制系統、結構單元。
感知系統：相當於人類的感覺器官，負責數據采集與環境認知，主要涉及（視覺、聲音、雷達、壓感、光感）傳感器和壓電元件等。
智能AI系統：包括負責數據處理的記憶體、智能芯片和作業系統等，相當於人體的大腦、小腦和神經元，涉及軟件演算法、控制器、乙太網路、高速連結器等，負責驅動機器人的執行器實作所需的動作和任務。
運動控制系統：包括能量管理系統和動作執行系統（減速器、伺服電機、控制器、絲桿等），相當於人類的四肢，根據智能AI系統中決策層給出的指令做出相應動作。
結構單元：包括用以支撐機器人形體的輕量化鋁合金、耐磨損碳纖維結構件，相當於人體骨骼；用以包覆的工程塑膠和樹脂材料，相當於人體皮膚；用以保護緩沖內部器件的聚氨酯填充材料，相當於人體腹膜。
三、人形機器人的細分產業機會
中國近期釋出的【關於推動未來產業創新發展的實施意見】，將人形機器人作為創新標誌性產品的第一位，提出要突破機器人高轉矩密度伺服電機、高動態運動規劃與控制、仿生感知與認知、智能靈巧手、電子皮膚等核心技術，重點推進智能制造、家庭服務、特殊環境作業等領域產品的研制及套用。人形機器人有望成為引領科技創新浪潮的下一個現象級消費電子產品，為園區發展帶來廣泛的產業機會。
1、人工智能
關鍵技術主要涉及兩方面：一是基於人工智能大模型的人形機器人「大腦」，增強環境感知、行為控制、人機互動能力；二是控制人形機器人運動的「小腦」，開發運動控制演算法庫，建立網絡控制系統架構。
AI大模型的加速套用將提升人形機器人的智能化行程，語言大模型能夠實作近似人一樣的自然語言互動，多模態大模型則能極大增強人形機器人的視覺，能夠實作近似人一樣的環境互動。谷歌、微軟、輝達、Meta等科技巨頭紛紛加入這條技術路線的探索，開發相關軟件演算法。
相關的硬科技涉及AI處理器芯片、儲存器等。AI處理器芯片可以支持深度神經網絡的學習和加速計算，相比於GPU和CPU擁有成倍的效能提升。
2、精密機械
關鍵技術主要涉及兩方面：一是「機器肢」關鍵技術群，包括仿人機械臂、靈巧手和腿足；二是「機器體」關鍵技術群，需要突破輕量化骨骼、高強度本體結構、高精度傳感等技術。
人形機器人的精密機械系統中比較多是各類關節，包括線性關節、旋轉關節和球形關節等。每個關節都有著精密的機械結構，比如旋轉關節由無框電機、諧波減速器、雙編碼器、力矩傳感器、角接觸軸承交叉滾子軸承等構成。
精密機械系統中使用最多的是各類精密減速器，作為人形機器人的精密傳動裝置，通常1:1配合電機使用。由於人形機器人結構更接近人形，每個關節受力更加復雜，對減速器負載和電機響應速度要求更高。
3、感知器材
人形機器人的感知器材主要是具有不同功能的各種傳感器，可分為內部傳感器和外部傳感器，內部傳感器是用來檢測機器人本身狀態的傳感器，外部傳感器是用來檢測外部環境及狀況的傳感器。其中最重要的是視覺傳感器和觸覺傳感器。
機器視覺的關鍵技術是各類視覺傳感器，用於環境感知、物體的辨識與跟蹤、面部表情和肢體動作抓取等，視覺傳感器包括3D視覺傳感器、多模態相機、激光雷達、多目視覺等。3D視覺傳感器主要由深度引擎芯片、光學成像模組、激光投影模組以及其他電子器件、結構件等構成。
電子皮膚的關鍵技術是各類柔性觸覺傳感器，能夠實作與環境接觸力、溫度、濕度、震動、材質、軟硬等特性的檢測，幫助人形機器人直接感知外部環境。柔性觸覺傳感器的關鍵技術包括材料技術和加工工藝，PEEK材料已成為開發柔性觸覺傳感器的重要材料。
4、終端產品
從終端產品看，人形機器人當前並未形成產業化，大多數產品處於技術研發和產品叠代階段，目前特斯拉的擎天柱機器人產品單台成本在10萬美元左右。少部份產品從特定功能需求出發實作了一定程度的落地，比如優必選推出教育智能編程機器人Jimu、商用服務機器人Cruzr等產品。
人形機器人的終端產品涉及通用整機平台制造以及結合下遊套用場景的數據融合，從國家政策看重點鼓勵特種領域、制造業場景、民生及重點行業三類方向。特種環境套用面向惡劣條件、危險場景作業等需求；制造業場景聚焦3C、汽車等制造業重點領域，打造人形機器人示範產線和工廠；民生及重點行業涉及醫療、家政等民生領域，農業、物流等重點行業。
