当前人形机器人技术正在加速演进,已成为全球科技创新与产业升级的新高地。在“人本智造”理念下,人形机器人 作为具身智能的重要代表,具有广阔的发展前景。针对人形机器人技术多学科交叉、体系复杂与高度集成的特点,结合该领 域的最新研究成果与发展动态,综述人形机器人的技术现状及发展趋势。
首先,介绍人形机器人的定义与发展历程,从技术 水平、产业格局、政策支持等方面描述国内外现状,对比总结典型技术发展特征与产品特色。重点剖析了核心零部件、环境 感知与场景理解、步态控制与灵巧操作、具身智能与大模型、人机共融与交互、操作系统与工具链等关键核心技术,讨论其 实现途径与当前研究进展。进而,介绍人形机器人在特殊服役环境、智能制造、家庭及社会服务等领域的典型应用,并探讨 其在新兴应用领域的拓展潜力。进一步,围绕技术瓶颈和应用难题,分析当前人形机器人发展面临的主要挑战。

最后,针对 以人形机器人为代表的具身智能在多模态垂直大模型、高算力仿真训练平台以及安全与伦理等方面的发展趋势进行了展望。 希望在总结把握人形机器人前沿技术发展动态的同时,为相关研究人士提供参考与启发,助力推动我国人形机器人技术进步 与产业化发展。
人形机器人是一类具有人类外形、模仿人类功 能和智能的仿生通用机器人。工业和信息化部发 布的《人形机器人创新发展指导意见》中,将人形 机器人定义为“集成人工智能、高端制造、新材料 等先进技术,有望成为继计算机、智能手机、新能 源汽车后的颠覆性产品,将深刻改变人类生产生活 方式”。与其他传统机器人相比,它拥有更贴近 人类的外形,并逐步具备了与人类相近的自主思维 与运动控制能力,包括由双足、双臂、头部及其连 接件组成的“躯干”,以及拥有认知智能的“大脑” 和控制灵巧平稳运动的“小脑”。这种外形和技 能使得它在人类的工作和生活环境中具有更强的通 用性和适应性,能够适应人类环境的不连续性,并 且可像人类一样灵活使用工具,实现人与机器人的 无缝衔接和替换。此外,人形机器人的类人外形也 可在人机交互过程中发挥更为舒适自然的功用, 更加遵循智能机器人以人为本、协作智融的“人本 智造”新范式。
因此,人形机器人已逐渐成为“人 本智造”理念下的具身智能理想载体。 人形机器人涉及机械、电气、材料、传感、控制、人工智能等多个学科的交叉与融合,被国际公 认是机器人技术的集大成者和技术竞争的制高点。

从系统角度看人形机器人是一个高自由 度的复杂系统,其制造、设计、建模和规划都涉及 到许多问题,如驱动和传动的实现、感知与决策的 融合,以及软硬件的有效协同等。从运动的角度看, 人形机器人是以双足为支撑点与地面进行间断性接 触的,与地面接触空间小、时间短,导致稳定控制 的时空域非常有限;
同时,人形机器人面临建模 的不准确性、地面的不平整性以及作业过程中各种 位置干扰等问题,由于其动态不稳定性,在应用中 面临着许多难点和挑战
人形机器人的发展给机器人技术的各个方面都 带来了发展机遇,既推动了机器人自身相关零部件
和核心技术的发展与突破,又促进了具身智能、 大模型、多模态融合等快速发展的新兴技术在机器 人层面的融合发展。

从电机、传动到高精度执 行器,从驱动、控制到自主任务规划,它对机器人 领域和产业的发展,均发挥了重要的推动和支持作用,并已然成为具身智能应用部署的最佳形态。
目前,人形机器人产业的全球市场规模据测算 已达 32.8 亿美元层面对于人形机器人的需求不断增强

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