人形机器人拥有聪明的“大脑”、敏捷的“小脑”和灵活的“四肢”，是通用人工智能的理想载体，蕴含着巨大的市场空间和发展机遇。本届机器人博览会上，共有27台人形机器人亮相，让观众感受到距离未来又近了一步。
人形机器人发展还面临哪些挑战？未来其最终的应用场景是什么？就此，新京报记者采访了北京邮电大学人工智能学院教授方斌，北京航空航天大学副教授、博士生导师陶勇，北京赋能智能机器人创新中心数据智能负责人李光宇。
8月22日，2024世界机器人大会机器人博览会上，“天宫”人形机器人被人们团团围住。新京报记者 李牧毅 摄
问题 1
人形机器人有哪些特点？与具身智能有何关系？
方斌表示，人形机器人在形态上类似人，一方面具备可动性，像人的下肢；另一方面具备人类手臂的灵巧操作能力。具身智能是机器人本体与人工智能结合形成的物理闭环系统，人形机器人是具身智能非常典型的应用，由于人工智能只依赖数据和算力，迭代速度比机器人本体更快。
陶勇认为，更通用的人形机器人还具备环境感知能力、人机交互能力。
李光宇介绍，人形机器人是具身智能机器人的典型应用示范，首先技术先进，如果人形机器人的技术难题全部解决，可以向后兼容其他类型的机器人，比如把腿换成轮式底盘，这就是现在流行的轮臂机器人。
在通用性方面，全球大多数设计都是以人为核心使用者，因此人形机器人在细分场景中的效率可能不是最高的，但通用性和通用性是最好的。从伦理道德角度看，人形机器人更能与人产生情感共鸣。
问题 2
人形机器人的“大脑”和“小脑”起什么作用？
陶勇介绍，人形机器人拥有聪明的“大脑”、敏捷的“小脑”和灵活的“四肢”。“大脑”作为人形机器人控制系统的中枢，承担着类似人脑的复杂认知和决策功能。基于通用大模型、数据集、高效计算架构、多模态融合感知等关键技术，“大脑”使人形机器人具备学习能力和自适应能力，使人形机器人能够完成基本操作、图像处理、视觉识别、决策规划和智能决策等任务。
小脑在仿生机器人的运动控制与协调中起着重要作用，是实现精确运动的保证。小脑由传感器融合模块、动力学模型和控制器组成，制定运动策略，保证机器人运动的流畅性和稳定性。
问题 3
为什么近年来人形机器人如此受欢迎？
陶勇表示，特斯拉等公司开发的人形机器人已经向公众展示了潜力，引起了关注。人形机器人构建了一个通用平台，可以将人工智能、大模型技术转移到人形机器人上进行验证。比如，汽车上基于视觉的环境识别、避障、路径规划等功能转移到机器人上后，将发挥更大的作用。
在相关龙头企业的推动下，人形机器人技术正在加速迭代、快速发展，硬件成本不断下降，有望在巡检、搬运等场景更加广泛地出现。
李光宇认为，这很大程度上得益于大模型的快速发展，尤其是近两三年来，从ChatGPT的发布，到近期多模态大模型的进展，都远远超出了业界的预期，进入了大众的视野。但大模型毕竟是软件层面的，缺少与现实物理世界的交互媒介，因此业界希望在通用人工智能上再加一个躯体，即具身智能。
另外这也得益于国内多年来产业链的发展，包括传感器技术、电机技术等，降低了人形机器人发展的门槛。同时国家在政策引导方面对人形机器人产业给予了很大的支持。
问题 4
人形机器人与工业机器人相比有哪些优势？
陶勇认为，人形机器人可以适应复杂的地形，比如在电力巡检中，轮式机器人可以爬人形机器人爬不到的楼梯，而且人形机器人上肢的自由度更大，可以进行精准作业。
李光宇表示，工业机器人重复定位精度非常高，但通用性不强，基本按照编程重复工作。人形机器人兼具移动能力和操作能力，通用化带来通用能力的期待，可以在物料分拣、上下料等方面与工业机器人形成互补。
GALBOT G1人形机器人演示超市工作场景。新京报记者李牧毅摄
问题 5
人形机器人研发还需要突破哪些技术？
人形机器人不仅采用了计算芯片、存储芯片、控制芯片、触觉传感器等，还应用了各种软件、各种关节、伺服电机、人工皮肤等新材料。
方斌表示，经过本轮人形机器人热潮，微型化电机、一体化驱控关节等技术已经相对成熟，但局限在于关键传感器部件，包括类似人体皮肤的触觉传感器、类似人手的灵巧手操作终端等，与人类相比还存在欠缺。比如在手机组装线上，工人可以熟练地进行精细的工业组装，但人形机器人却无法完成这些工作。
陶勇还表示，硬件方面，高能量密度小体积关节、低成本传感器等还有待完善。软件方面，要实现人形机器人在草地、沙地、粗糙路面等稳定行走，目前已有基于步态的虚拟仿真训练平台取得了较快进展，但仍需不断完善。
他表示，目前人形机器人价格较高，未来随着硬件价格、软件开发成本的下降以及应用场景的日趋成熟，人形机器人有望实现量产，价格也将下降。
李光宇表示，“大脑”部分由于大模型的发展，比“小脑”和“躯体（四肢）”更加成熟，主要负责人机交互、日常任务的规划和分解，“小脑”负责具体的执行，目前业界正在尝试不同的技术路线，还需要进行一些探索。
“属性（肢体）”包括上肢、下肢和传感器。上肢方面，多关节、多自由度的机械臂已经发展比较成熟，但上肢末端的灵巧手的精细操控需要快速迭代。随着近年来四足机器人的发展，下肢的研发进展很快。传感器方面，视觉传感器相对成熟，末端的触觉传感器也在不断迭代。未来人形机器人将走多模态传感器融合的路线，因此不同类型的传感器需要快速发展。
问题 6
人形机器人距离实现成熟应用还面临哪些挑战？
方斌表示，人形机器人整体敏捷性还存在不足，在一般场景下执行任务的作业能力有待提高，人工智能与主体的系统集成能力有待进一步发展。
要增加仿人机器人运动的感知能力，通过深度强化学习增加抗干扰能力，使人工智能算法与机器人本体的结构控制更加紧密耦合。
李光宇表示，具身智能数据相对匮乏，这是制约行业发展的关键因素。目前，北京具身智能机器人创新中心正在牵头建设全球规模最大、信息密度最高、通用性最强的人形机器人高质量具身智能数据集。为推动行业加速发展，创新中心还公布了“百台天工计划”，将向重点科研机构、高校提供100台以上“天工”系列机器人，共同探索机器人如何在各个细分场景中更好地落地。
小孩与可陪伴的人形机器人对话。新京报记者李牧毅摄
问题 7
人形机器人的最终应用场景是什么？需要多久才能实现？
陶勇认为，人形机器人正处于核心技术快速突破的阶段，未来10年，人形机器人有望替代人类在严酷、特殊环境下进行守卫、巡逻和作业。同时，随着关键技术的突破，人形机器人或将在智能工厂中承担巡检、加工、检测等工作。此外，人形机器人或将应用于教育领域，成为高校的实验平台。更远的未来，人形机器人还可能进入公共场所或家庭，承担看护等工作。
方斌认为，人形机器人作为普适性的具身智能实体，未来可以应用到不同的场景中，就像人类的职业分工一样。有的机器人可以当医生，有的可以当厨师，有的可以当生产线上的工人，有的可以当家政护理员。在家庭应用方面，由于老人、小孩对人形机器人的安全性要求更高，因此在中青年家庭中，清洁、扫地等功能可能会率先被应用到人形机器人上。
问题 8
科幻电影中逼真的仿生人形机器人何时能实现？需要突破哪些关键技术？
陶勇表示，这一场景目前还比较遥远。比如仿生机器人的手眼协调能力还有待提升。做饭、折叠衣服、组装零部件，这些都是人类轻而易举的日常操作，但对机器人来说，涉及到视觉、手臂末端触觉力量、运动控制协调等，都需要类似人类的智能才能实现。还有很多关键技术需要突破。
比如仿生人机器人的面部表情如果做得不好，就会给人一种恐怖感。电子皮肤也必须具备和人类皮肤一样的感知和交互功能。这些都需要一点一点去克服。未来，仿生人机器人有望首先在展览、科普场馆等场合得到应用。
新京报记者 张璐
