光明網(wǎng)2025-05-28 09:39

作者：鄧洲（中國(guó)社會(huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所工業(yè)發(fā)展研究室主任、研究員）

人形機(jī)器人是人工智能技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。近年來(lái)，機(jī)器擬人多條技術(shù)路線(xiàn)得到突破和實(shí)際應(yīng)用，不少企業(yè)推出技術(shù)相對(duì)成熟且價(jià)格較低的機(jī)器人產(chǎn)品，使得人形機(jī)器人走進(jìn)大眾視野。4月份在北京舉辦的全球首場(chǎng)人形機(jī)器人半程馬拉松賽更是進(jìn)一步推高人形機(jī)器人的熱度。在機(jī)器人應(yīng)用較為普遍的工業(yè)領(lǐng)域，人形機(jī)器人的發(fā)展會(huì)帶來(lái)什么影響？能否進(jìn)一步改造升級(jí)工業(yè)，促成產(chǎn)業(yè)的又一次變革？

相較傳統(tǒng)機(jī)器人，人形機(jī)器人有突出的特征和優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械構(gòu)造、智能化、擬人仿生等技術(shù)領(lǐng)域取得顯著進(jìn)步。一是實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械的突破。人形機(jī)器人雙足站立奔跑、五指抓取等動(dòng)作逐漸成熟，推動(dòng)了傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境感知等技術(shù)發(fā)展，使機(jī)器人能夠在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行和執(zhí)行多樣化任務(wù)。二是實(shí)現(xiàn)了智力水平的突破。在傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)賦能下，人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部世界的更強(qiáng)感知，能夠主動(dòng)適應(yīng)外部環(huán)境變化，這使機(jī)器人具有更強(qiáng)的自主性和柔性。三是實(shí)現(xiàn)了擬人仿生的突破。人形機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)具有更強(qiáng)的親近感，與人的交互更加簡(jiǎn)便，使用者不需要專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)，就可以通過(guò)人類(lèi)語(yǔ)言向機(jī)器人下達(dá)指令，這使得機(jī)器人能夠進(jìn)入更多非專(zhuān)業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域。

盡管人形機(jī)器人發(fā)展迅速，但目前應(yīng)用場(chǎng)景主要是展示、引導(dǎo)、陪伴等，多屬于服務(wù)機(jī)器人或?qū)I(yè)機(jī)器人。相較而言，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史更長(zhǎng)，技術(shù)專(zhuān)業(yè)程度更高，更加追求安全、效率和穩(wěn)定。其一，工業(yè)生產(chǎn)以安全為基本原則，工業(yè)機(jī)器人的使用必須保障工人和工廠(chǎng)安全，這具體表現(xiàn)為工業(yè)機(jī)器人工作空間與人類(lèi)物理隔離，工業(yè)機(jī)器人的使用需具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，對(duì)機(jī)器人參數(shù)的修改在未得到授權(quán)前是不被允許的。而服務(wù)業(yè)使用的人形機(jī)器人一般不會(huì)造成重大人身和財(cái)產(chǎn)損害，其操作也更加簡(jiǎn)單。其二，工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)效率優(yōu)先，工業(yè)機(jī)器人會(huì)犧牲柔性化、多樣化，突出專(zhuān)業(yè)化。目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人是針對(duì)流水線(xiàn)上某一步驟專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，例如焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、運(yùn)輸機(jī)器人、抓取機(jī)器人等。這些機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)以完成專(zhuān)業(yè)化任務(wù)為目的，強(qiáng)化了完成特定工作的力量、速度、精確度等性能，犧牲其他不必要的功能，實(shí)現(xiàn)更高生產(chǎn)效率。而人形機(jī)器人的擬人化確實(shí)能夠拓寬機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，但難以在單一任務(wù)上實(shí)現(xiàn)高效率和高穩(wěn)定性。其三，流水線(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)模式突出分工基礎(chǔ)上的協(xié)同，工業(yè)機(jī)器人注重生產(chǎn)線(xiàn)上的連續(xù)性和機(jī)器人之間的合作，一般不獨(dú)立運(yùn)行。例如，汽車(chē)制造流水線(xiàn)上的焊接機(jī)器人通常4至6個(gè)為一組同時(shí)工作，以滿(mǎn)足不同焊點(diǎn)的具體要求，節(jié)約換裝焊頭的時(shí)間。而在服務(wù)業(yè)和家庭場(chǎng)景中不適合同時(shí)使用多臺(tái)機(jī)器人，人形機(jī)器人需具備獨(dú)立工作能力，但這也會(huì)損失多臺(tái)機(jī)器人合作帶來(lái)的高效率。

可見(jiàn)，不同類(lèi)型機(jī)器人有各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，目前人形機(jī)器人更適合應(yīng)用于商業(yè)和家庭，在工業(yè)生產(chǎn)方面的可靠性和性?xún)r(jià)比低于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人。盡管如此，作為機(jī)器人技術(shù)、工藝的重要驗(yàn)證平臺(tái)，人形機(jī)器人能夠促進(jìn)機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，其發(fā)展理念也會(huì)對(duì)工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展提供重要啟示，這將對(duì)工業(yè)機(jī)械化、智能化發(fā)展產(chǎn)生持續(xù)影響。

人形機(jī)器人能夠助推工業(yè)生產(chǎn)“人機(jī)融合”發(fā)展。出于安全考慮，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行中是不能被人類(lèi)接觸甚至接近的，而“人機(jī)融合”就是通過(guò)技術(shù)手段破除人與機(jī)器的物理障礙，更好發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高效率，完成更復(fù)雜工作。2015年前后，各大機(jī)器人廠(chǎng)商開(kāi)始力推可以和人類(lèi)伙伴同平臺(tái)工作的協(xié)作機(jī)器人，并迅速擴(kuò)大產(chǎn)品線(xiàn)，例如發(fā)那科的CR和CRX系列，ABB公司的YuMi、SWIFTI、GoFa系列，安川的HC系列，庫(kù)卡的LBR iiwa系列，等等。協(xié)作機(jī)器人與人類(lèi)共享空間，協(xié)同工作完成任務(wù)并保證人類(lèi)的安全，已經(jīng)在汽車(chē)制造、電子信息、金屬加工、生物醫(yī)藥等工業(yè)行業(yè)得到應(yīng)用，成為工業(yè)機(jī)器人家族的新成員，進(jìn)一步提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。人形機(jī)器人本身就具備和人類(lèi)頻繁肢體接觸的特征，其傳感技術(shù)、軌跡運(yùn)算技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)可以被應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造。此外，人形機(jī)器人與人類(lèi)共處的理念和邏輯也可對(duì)協(xié)作機(jī)器人發(fā)展提供重要借鑒。

人形機(jī)器人可以促進(jìn)工業(yè)數(shù)智化改造升級(jí)。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人按照事先編寫(xiě)的程序進(jìn)行工作，難以感知外部環(huán)境變化，更不能根據(jù)環(huán)境變化實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整和優(yōu)化，哪怕很小的問(wèn)題也必須依靠工程師或技術(shù)工人幫助。人形機(jī)器人大多具備智能感知和環(huán)境適應(yīng)能力，能夠進(jìn)行自主決策和任務(wù)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)融合和交互，甚至進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和自我優(yōu)化，這些技術(shù)的成熟發(fā)展有助于工業(yè)機(jī)器人智能化升級(jí)。目前，已經(jīng)有一些植入人工智能系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人在半導(dǎo)體、電子信息、食品、機(jī)械加工等零部件較多、較復(fù)雜的行業(yè)得到應(yīng)用，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確迅速抓取流水線(xiàn)上多樣零散的零部件，或者根據(jù)不同加工對(duì)象執(zhí)行差異化程序。例如，智能焊接機(jī)器人能夠自主識(shí)別多品種小批量工件，分析工件的結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系，并自主執(zhí)行焊接工藝和機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)程序，大大節(jié)約了設(shè)備調(diào)試時(shí)間。此外，人形機(jī)器人更友好的人機(jī)交互方式也可以被工業(yè)機(jī)器人借鑒。例如，歐姆龍?zhí)岢鲆环N新的制造理念，機(jī)器人能夠接受人類(lèi)語(yǔ)言指令自主生成一套生產(chǎn)流程對(duì)零部件進(jìn)行加工，編程和調(diào)試由機(jī)器人自行完成，不需要人參與。

人形機(jī)器人有助于推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人可移動(dòng)化發(fā)展。除了用于貨物搬運(yùn)的自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)和在有限范圍內(nèi)移動(dòng)的導(dǎo)軌式機(jī)器人，絕大多數(shù)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人固定不可移動(dòng)，一點(diǎn)局部的位置調(diào)整都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的論證和驗(yàn)證，這雖然確保了工業(yè)大規(guī)模制造的安全可靠，但也極大犧牲了柔性，難以滿(mǎn)足低成本大規(guī)模定制化生產(chǎn)要求。人形機(jī)器人有高度自主移動(dòng)特征，其無(wú)線(xiàn)定位、軌跡規(guī)劃、防碰撞等成熟技術(shù)以及可移動(dòng)的設(shè)計(jì)理念，可以推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的可移動(dòng)化發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)未來(lái)工廠(chǎng)的柔性化和可重組化。當(dāng)然，在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主移動(dòng)，輪式或履帶式要優(yōu)于人形機(jī)器人的雙足式。近幾年，整合了多關(guān)節(jié)機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人與自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人得到快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了中小型工業(yè)機(jī)器人的可移動(dòng)化。

總之，在諸多機(jī)器人類(lèi)型中，工業(yè)機(jī)器人和人形機(jī)器人分屬不同技術(shù)路線(xiàn)，適用于不同場(chǎng)景，人形機(jī)器人雖然短期內(nèi)不會(huì)大規(guī)模應(yīng)用于工廠(chǎng)，但能夠提供相關(guān)技術(shù)和理念，讓未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)更加高效、柔性、安全和智慧。

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