本文首先介绍了国内外人形机器人的发展现状及各国人形机器人的技术现状ღ◈，其次从人形机器人的本体能力ღ◈、运动能力和智能能力三方面讨论了人形机器人在关键技术上面临的挑战ღ◈，最后畅想了人形机器人未来的应用场景ღ◈，并展望了人形机器人对推动人类社会与技术进步的作用ღ◈。

　　人形机器人又称仿人机器人或类人机器人ღ◈，指具有人的形态和功能的机器人ღ◈，具有拟人的肢体ღ◈、运动与作业技能ღ◈，以及感知武昌分校教务ღ◈、学习和认知能力ღ◈。人形机器人建立在多学科基础之上ღ◈，综合运用机械ღ◈、电气ღ◈、材料ღ◈、传感ღ◈、控制和计算机来实现拟人化的功能J9九游ღ◈！ღ◈，环境适应更通用ღ◈、任务操作更多元ღ◈、人机交互更亲和ღ◈，是国际公认的机器人技术集大成者ღ◈，是一个国家科技综合水平的重要体现ღ◈。

　　1969年J9九游会中国自动化流程ღ◈，日本早稻田大学研制了世界上第一台人形机器人ღ◈。由于人形机器人是机器人技术的集大成者和战略制高点ღ◈，美ღ◈、日ღ◈、韩ღ◈、德ღ◈、意ღ◈、法ღ◈、俄等国家纷纷开展了人形机器人研究ღ◈。目前ღ◈，技术最为领先且最具代表性的ღ◈，当属日本本田研制的ASIMO机器人和美国波士顿动力研制的Atlas 机器人ღ◈。ASIMO和Atlas在技术路线上是电机驱动和液压驱动ღ◈，位置控制和动态力控的典型代表ღ◈。

　　2013年ღ◈，波士顿动力发布了初代Atlas机器人ღ◈。Atlas由外置电驱动液压动力系统提供动力ღ◈，高183cmღ◈，全身28个液压驱动关节ღ◈，能够实现碎石路面下的稳定行走ღ◈。2016年ღ◈，波士顿动力公布了新一代Atlas机器人ღ◈，配备了机载液压动力系统ღ◈，能够实现雪地ღ◈、山地行走ღ◈，以及倒地后的快速起身ღ◈，表现出了优异的运动灵活性ღ◈，同时展现了双臂协同搬运重物的操作能力ღ◈；2017年ღ◈，完成了立定跳跃ღ◈、跳高ღ◈、跳转身和后空翻等动作ღ◈；2019年ღ◈，完成了一套高难度体操动作（慢起手倒立ღ◈、前滚翻ღ◈、前空翻ღ◈、原地180°空中转体ღ◈、分腿跳ღ◈、360°空中转体）ღ◈；此后J9九游会中国ღ◈，又陆续发布了酷跑ღ◈、三连跳ღ◈、全身协调操作任务等新功能ღ◈。目前ღ◈，波士顿动力Atlas被公认为运动性能最强的人形机器人ღ◈。

　　2022年10月1日ღ◈，特斯拉发布人形机器人Optimus原型机ღ◈。Optimus身高约173cmღ◈，重约56kgღ◈，在汽车工厂可以进行搬运ღ◈、浇水植物ღ◈、移动金属棒ღ◈。该机器人运用特斯拉最先进的人工智能技术和算力极强的DOJO D1超级计算芯片ღ◈，共用特斯拉“完全自动驾驶”系统ღ◈，延续纯视觉感知解决方案ღ◈，具有低成本ღ◈、强智能ღ◈、多场景运用ღ◈、产业化发展等优势ღ◈，未来将在家庭和工业等场景开展应用ღ◈。

　　日本本田在电机驱动ღ◈、精密传动ღ◈、实时控制ღ◈、步态规划九游会j9官方网站ღ◈，ღ◈、平衡控制等方面取得了系列突破ღ◈，于2000年基于仿人机器人P2推出ASIMO机器人ღ◈。ASIMO身高130cmღ◈，体重48kg（2014年版本）ღ◈，具备智能交互和灵活行走等功能ღ◈，手部可完成端茶ღ◈、拧瓶ღ◈、倒水等基本动作ღ◈；腿部具备行走ღ◈、跑步ღ◈、单/双脚跳j9九游会 - 真人游戏第一品牌ღ◈，ღ◈，以及上下楼梯等能力ღ◈，最高运动速度9km/hღ◈，但对未知不平整地面和未知扰动适应性差ღ◈。2018年ღ◈，本田宣布停止继续开发ASIMOღ◈，但仍在组织开发新一代人形机器人ღ◈。

　　除上述机器人外ღ◈，2013年美国国家宇航局开发了人形机器人Valkyrieღ◈，身高190cmღ◈，重量125kgღ◈，全身44个自由度ღ◈。美国Agility机器人公司先后推出了仿鸵鸟双足机器人Cassieღ◈、仿人机器人Digit和Digit V2ღ◈。其中ღ◈，Digit V2改进了前臂ღ◈，可以抱起18kg的箱子ღ◈；升级了感知系统ღ◈，增加了摄像头和激光雷达ღ◈，可以实现障碍物检测和物体拾取ღ◈、放置ღ◈。2018年ღ◈，意大利技术研究院发布了仿人消防机器人WALK-MANღ◈，重量102kgღ◈，头部配有3D雷达ღ◈、麦克风ღ◈、相机等传感器ღ◈，可以走进大楼ღ◈、找到起火点并取出灭火器武昌分校教务ღ◈，并将现场状况回传给操作员ღ◈。德国慕尼黑工业大学开发了仿人机器人LOLAღ◈，身高180cmღ◈，重量55kgღ◈，全身25个自由度ღ◈，最快步行速度5km/hღ◈，通过头部传感器可实现避障等功能ღ◈。法国PAL Robotics公司先后推出了REEM-C和TALOS两款商用仿人机器人ღ◈。其中ღ◈，REEM-C身高160cmღ◈，重量80kgღ◈，全身44个自由度ღ◈，行走速度2.5km/hღ◈，具备操作ღ◈、导航与人机交互功能ღ◈；TALOS为面向工业应用设计的仿人机器人ღ◈，身高175cmღ◈，重量90kg,行走速度3km/hღ◈，可适应不平整路面和台阶ღ◈，能完成钻孔和拧螺丝等任务j9九游会ღ◈，ღ◈。2001年起ღ◈，韩国先进技术研究院KAIST开发了一系列仿人机器人ღ◈，包括KHR-0/1/2/3ღ◈、HUBOღ◈、HUBO2 Plus和DRC-HUBO等ღ◈。其中ღ◈，DRC-HUBO机器人身高170ccmღ◈，重量80kgღ◈，全身32个自由度ღ◈，采用轮腿混合行走机构ღ◈，能够根据不同环境选择不同的移动方式ღ◈，可以适应碎石块和斜坡等路面ღ◈。

　　综上所述ღ◈，国际上人形机器人队伍中ღ◈，第一梯队是以美国为首的波士顿动力和特斯拉ღ◈，在运动能力和智能作业上均具有较强的技术储备和展示能力ღ◈；第二梯队是日韩和欧洲机器人ღ◈，虽然不适用于野外复杂路面ღ◈，但手眼协调操作性强ღ◈，可直接使用人造工具ღ◈，具有较强的智能作业和精细作业能力ღ◈；第三梯队是以室内平整路面为主的机器人ღ◈，无法适应户外不平整路面ღ◈，离真实应用仍有差距ღ◈。

　　20世纪90年代ღ◈，我国开始了人形机器人研究ღ◈。在国家“863”计划ღ◈、国家自然科学基金ღ◈，以及其他部门及地方的资助下ღ◈，国防科技大学ღ◈、哈尔滨工业大学ღ◈、清华大学ღ◈、北京理工大学ღ◈、浙江大学武昌分校教务ღ◈、中国科学院自动化所等多家单位取得了丰硕的研究成果ღ◈，培养了大量科研团队与技术人员ღ◈。

　　国防科技大学早在1987年就开始了步行机器人系统与技术领域的研究工作ღ◈，是国内首个开展双足步行机器人研究的高校J9九游会中国ღ◈。1990年ღ◈，其公布的双足步行机器人样机能实现0.36km/h的静态行走ღ◈。1999年ღ◈，发布了中国第一台能够实现静态和动态行走的类人型双足机器人“先行者”武昌分校教务ღ◈。2003年ღ◈，公布了Blackman步行机器人ღ◈，最大动态行走速度可达1.08km/hღ◈。2010年真人游戏第一品牌ღ◈，ღ◈，在国家“863”计划支持下ღ◈，研制了步行机器人Blackman-Ⅱღ◈，实现了仿人双足机器人自主打乒乓球ღ◈。2011年ღ◈，成功开发了步行机器人Blackman-Ⅲღ◈。2021年ღ◈，研究了液压驱动双足机器人的轨迹规划和运动控制技术ღ◈，机器人最大前进速度达到2.5m/sღ◈。

　　哈尔滨工业大学机器人研究所是国家级机器人实验室ღ◈，具有多名院士和众多杰出领军科研人才ღ◈，实力雄厚ღ◈。其人形机器人系统HIT WLR样机系统已经完成多次迭代ღ◈，采用轮腿复合方式ღ◈，以液压驱动为主ღ◈，重80kgღ◈，高1.7mღ◈，具有轮式快速移动特点ღ◈，最高速度超过15km/h,腿式跳跃过障0.5mღ◈，并具备通过斜坡ღ◈、起伏地形和搬运能力ღ◈，具有自主定位ღ◈、建模和导航功能ღ◈。此外ღ◈，还研制了类Atlas的液压驱动双足机器人HIT Humanoidღ◈，重量60kgღ◈，身高1.6m武昌分校教务ღ◈，拥有21个自由度ღ◈，目前该机器人已完成样机的研制ღ◈。

　　北京理工大学自2001年开始机器人研究ღ◈，成功研制了7代人形机器人ღ◈。2002年ღ◈，研制出了国内第一个无缆行走机器人ღ◈，能进行太极拳ღ◈、刀术表演ღ◈；2010年ღ◈，机器人实现了乒乓球对打ღ◈；2016年起ღ◈，机器人实现了摔ღ◈、滚ღ◈、走ღ◈、爬ღ◈、跳ღ◈、攀等多模态运动能力ღ◈，实现了具有国际首创的摔倒保护ღ◈、翻滚ღ◈、行走ღ◈、爬行等多模态运动及转换ღ◈。目前ღ◈，已实现6km/h的跑步速度ღ◈，跳高0.5mღ◈，前跳1mღ◈，实现了前滚翻ღ◈、站立摔倒ღ◈，并重新站起等功能ღ◈，在机器人运动ღ◈、作业ღ◈、视觉识别ღ◈、智能决策等关键技术方面ღ◈，均取得重要进展ღ◈，正朝着更高的技术指标和实际应用方向迈进ღ◈。

　　浙江大学自2006年起开始研制人形机器人ღ◈，突破了自适应精确建模ღ◈、动态平衡控制ღ◈、全身协调控制ღ◈、智能感知决策等核心技术ღ◈，先后完成四代“悟空”系列人形机器人系统研制ღ◈。一代“悟空”人形机器人突破了手足眼融合技术ღ◈，实现了人-机ღ◈、机-机对打乒乓球ღ◈，在国际上形成了较大影响ღ◈。四代“悟空”人形机器人最快运动速度超过6km/hღ◈，跳高0.5mღ◈，可上下25度斜坡和10cm台阶ღ◈，可适应室外路面ღ◈、草丛ღ◈、泥地等多种地形ღ◈。在钢管路面和外部推力干扰等未知扰动下武昌分校教务ღ◈，可快速恢复平衡并保持稳定行走ღ◈。通过融合腿足运动技术与环境感知技术ღ◈，实现了机器人的三维环境地图构建和自主动态导航ღ◈。目前ღ◈，浙江大学研制的人形机器人正朝着实用化应用方向不断迭代和改进ღ◈。

　　此外ღ◈，优必选科技有限公司J9九游会中国ღ◈、小米公司等也推出了人形机器人产品ღ◈，消费级和商用级人形机器人正逐渐走向商用化ღ◈。

　　综上ღ◈，国内仿人机器人研究的主要力量来自高校ღ◈、研究机构和高科技公司ღ◈，培育了多个研究团队和技术人才ღ◈，在基础器件ღ◈、新材料与新结构ღ◈、控制理论ღ◈、识别算法ღ◈、智能理论等方面已经取得重要进展ღ◈，研制了多种人形机器人样机ღ◈，总体技术水平已基本达到了国际先进ღ◈。通过扶持加大投入力度ღ◈，合理布局与重点投入ღ◈，我国人形机器人有望率先应用于真实场景ღ◈，占据市场先机ღ◈。

　　虽然人形机器人技术已经取得显著进展ღ◈，但在机器人的本体能力ღ◈、运动能力和智能能力方面仍面临着重要的技术挑战ღ◈。这些挑战需要被克服ღ◈，以进一步提升人形机器人的性能和功能ღ◈。

　　人形机器人本体是人形机器人实现高速ღ◈、高灵巧ღ◈、高爆发运动的基础ღ◈，主要技术包括高爆发大力矩驱动j9九游会官方登录ღ◈。ღ◈、低损耗高精度传动ღ◈、高集成灵巧结构设计ღ◈、高能量密度电池技术等ღ◈。国外具有代表性的研究机构为美国波士顿动力和特斯拉ღ◈，前者采用高爆发液压伺服技术ღ◈，更注重“力量”ღ◈；后者采用高扭矩密度电机伺服技术ღ◈，更注重“智能”ღ◈。国内与国外主要技术差距为高爆发大力矩驱动技术ღ◈，液压人形机器人采用全无油管化设计ღ◈、关节走油设计ღ◈、增材制造技术ღ◈，已经实现动力自主ღ◈，在功率密度与输出流量ღ◈、压力指标方面与国外先进水平差距正逐渐缩小ღ◈；电驱动人形机器人在电机伺服技术上与美国差异相对较小ღ◈，在电驱机器人快速迭代方面跟国际上差异不大ღ◈，且在价格成本上更有优势ღ◈，运动体能上可以满足日常应用的需求j9九游会官方网站ღ◈。ღ◈。

　　人形机器人运动能力是人形机器人实现高动态运动和作业的关键ღ◈，主要包括动态变构型精确建模ღ◈、高自由度复杂运动规划ღ◈、未知扰动平衡控制等技术ღ◈。美国在人形机器人的运动控制技术上走在世界前列ღ◈，其高校和研究机构开展了大量研究ღ◈，具有大量技术储备ღ◈，为人形机器人的产业化提供了技术支撑和人才储备ღ◈。波士顿动力的人形机器人运动能力不断进化ღ◈，距离真实应用的距离将逐渐缩短ღ◈；特斯拉公司公布了人形机器人结构设计ღ◈、关节驱动和运动控制的概况ღ◈，通过人工智能算法驱动人形机器人产品的技术发展ღ◈。目前ღ◈，国内仿人机器人仍处在运动控制技术突破阶段ღ◈，已取得较大进展ღ◈，在运动控制上跟国际领先团队的差距总体在逐渐缩小ღ◈。

　　从智能作业来看ღ◈，利用视觉等传感器实现环境感知并决策运动ღ◈，是人形机器人进一步应用面临的重要问题ღ◈。与一般机器人相比ღ◈，人形机器人的高自由度和高不稳定性ღ◈，为其感知ღ◈、决策ღ◈、规划ღ◈，以及计算设备带来了新的挑战ღ◈。与ASIMO基于视觉感知拧杯ღ◈、端茶等智能作业相比ღ◈，2011年浙江大学的乒乓球对打仿人机器人展现出对快速运动物体实时准确感知预测决策的能力ღ◈，以及手臂快速运动下的平衡控制能力ღ◈，受到国际广泛关注ღ◈。埃隆·马斯克所发布的Optimus人形机器人信息也强调的是芯片算力和智能算法ღ◈，只提及了机器人的基本身高与步行速度等基础信息ღ◈，却用了大篇幅内容介绍了智能芯片和智能操作ღ◈。可以预测ღ◈，马斯克的用意是设计出“类人的大脑”ღ◈，结合“类人的形态”ღ◈，执行“类人的作业”ღ◈。因此ღ◈，融合眼-手-足ღ◈，结合智能芯片ღ◈、智能算法ღ◈，构建形成类人“超级大脑”ღ◈，形成机器人元宇宙ღ◈，有可能成为未来技术的发展趋势ღ◈。

　　人形机器人具有强大的环境适应能力ღ◈、拟人化工作能力和亲近感ღ◈，可以广泛应用于工业生产ღ◈、社会服务ღ◈、救援救灾等领域ღ◈。人形机器人的出现意味着可以取代人类从事危险ღ◈、重复和乏味的工作ღ◈，成为一种多任务通用型机器人ღ◈。人形机器人技术的突破将带来大规模应用ღ◈，有望解决未来社会劳动力短缺的难题ღ◈，并对经济和社会发展带来颠覆性的影响ღ◈。

　　在工业生产和社会服务领域ღ◈，人形机器人成为重要的劳动力ღ◈。随着二十一世纪人口老龄化程度加深ღ◈，发展人形机器人可以弥补劳动力严重不足的问题ღ◈。一旦人形机器人得到广泛应用ღ◈，劳动力短缺问题将有可能彻底解决ღ◈。人形机器人可以在工业生产现场进行移动式作业ღ◈，并适应以人为中心建造的办公和家居环境ღ◈，给人们带来更亲近的感觉ღ◈。在办公辅助ღ◈、商业服务ღ◈、家务作业ღ◈、居家照料老人等领域ღ◈，人形机器人将发挥重要的作用ღ◈。

　　此外ღ◈，在救援救灾和国家重大工程等领域ღ◈，人形机器人也将扮演不可替代的角色ღ◈。人形机器人适合用于危险任务的无人化替代J9九游会中国ღ◈。在实际的灾害场景中ღ◈，救援任务常常具有急迫性且各不相同ღ◈，传统的特种装备往往难以胜任武昌分校教务ღ◈，需要消防员亲自执行ღ◈。而人形机器人则能直接利用消防员使用的多种装备来执行救援任务ღ◈。此外ღ◈，在空间站等国家重大工程中应用人形机器人ღ◈，可以替代人类宇航员长期驻守空间站或进行太空探索任务ღ◈。

　　人形机器人技术的发展和广泛应用ღ◈，展现了机器人和人工智能领域的巨大潜力ღ◈。通过模拟人类的外观和行为ღ◈，人形机器人已经在教育ღ◈、娱乐ღ◈、服务等多个领域取得了重要进展武昌分校教务ღ◈。然而ღ◈，人形机器人技术仍面临重要挑战ღ◈。此外ღ◈，持续的研究和讨论对于推动人形机器人技术的发展至关重要ღ◈。只有通过共同努力ღ◈，我们才能更好地利用人形机器人的潜力ღ◈，为人类社会带来更多的便利和福祉ღ◈。人形机器人将成为我们未来生活的重要伙伴J9九游会中国ღ◈，引领人类与技术的共同发展ღ◈，通过充分发挥人形机器人的潜力ღ◈，构建一个更加智能和人性化的未来ღ◈，推动社会的进步与发展ღ◈。