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人形機器人產業:國際比較與中國發展現狀及趨勢分析
隨著人工智能、傳感器、機器人硬件制造等技術的進步,人形機器人正逐漸從概念階段走向實用化。2024世界人工智能大會上,人形機器人專區共展示出了25款人形機器人,成為全場“最靚的仔”。
人形機器人產業是中央確定的未來產業的重要方向之一,也是國家競爭的熱點領域,集中體現人工智能、新材料、大數據、大模型等領域的最新科技成果,是未來能出現現象級產品和萬億級產業的重要賽道,未來發展前景廣闊。
一、人形機器人的界定和分類
(一)人形機器人定義
人形機器人是一種仿生機器人,指形狀及尺寸與人體相似,能夠模仿人類運動、表情、互動及動作的機器人,并具有一定程度的認知和決策智能。
人形機器人通常由環境感知模塊、決策控制模塊、運動控制模塊、機械本體模塊等多個模塊組成,各模塊間協同工作,以實現人形機器人的智能運作。相比其他機器人,對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高。
(二)人形機器人的類別
一是根據人形機器人的形態來分類,可以將其分為輪式人形機器人、足式人形機器人、全能型人形機器人,其中全能型人形機器人的靈敏度和智能化程度是最高的,與現實中的人最為接近。
表1 三類人形機器人的區別和特點
二是根據應用場景來分類,可以將人形機器人分為醫療型人形機器人、軍事型人形機器人、教育型人形機器人、娛樂型人形機器人、服務型人形機器人、工業型人形機器人、通用型人形機器人。可見人形機器人主要應用于服務業,主要為人類活動提供輔助和幫助。
表2 七類人形機器人的區別和特點
二、人形機器人產業創新研發能力國別比較
人形機器人的研究涉及機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多門學科,是一個國家高科技實力和發展水平的重要標志,因此,世界發達國家都不惜投入巨資進行開發研究。
當前全球人形機器人市場處于早期階段,主要集中在日本、美國、歐洲、中國等機器人產業鏈較為領先的國家和地區;多數產品還處于原型或者概念驗證階段,尚未實現大規模量產和廣泛商業化應用。已實現推出原型機/產品的公司包括日本本田、美國波士頓動力、美國敏捷機器人、中國優必選、中國宇樹科技、中國小米和美國特斯拉等。
表 3 全球主要人形機器人對比
(一)從專利申請量看,我國申請量世界第一,但核心專利布局欠缺
根據《專利分析報告》,美國、日本和韓國具有高技術價值的發明專利占專利總量的比重達90%以上,歐洲則維持在80%以上,而我國的占比僅在60%~70%;同時,我國人形機器人領域的專利多為重點專利和一般專利,技術布局較為單一。
表4 全球前十人形機器人專利申請國情況
(二)從專利申請主體看,美日韓以企業為主體,我國以企業和院校為主
根據《專利分析報告》,日本、美國、韓國企業申請的專利占總量的比重分別為93.3%、89.8%和72.2%,而我國企業和院校、科研機構申請的專利量則分別為56.3%和38.1%。同時,我國企業掌握重點專利較多,而院校和科研機構則核心專利和重點專利數量都較多,院校和科研機構在我國人形機器人領域的前沿引領作用更加明顯。
表5 中、日、美、韓四國專利申請主體分布情況
可見,我國在專利申請和授權量上具有優勢,但是與美日等國相比,我國在高端芯片、傳感器等核心零部件,人形機器人算法、模型等核心技術,以及軟硬件集成等方面都還有差距。
三、國內人形機器人產業發展現狀及趨勢
(一)國內人形機器人市場發展潛力巨大
中國在工業機器人推廣使用領域全球領先。中國已經連續多年穩居全球最大的工業機器人消費國和生產國的位置。在工業自動化、智能制造戰略的推動下,中國市場需求旺盛,尤其是在汽車制造、電子設備、金屬制品、食品加工等眾多領域中,工業機器人的應用大幅度增加。
中國人形機器人市場未來發展空間巨大。GGII預測,中國在人形機器人賽道的年均增速將高于全球平均水平,2024年中國人形機器人市場規模為21.58億元,到2030年將達到近380億元,2024-2030年CAGR將超過61%,中國人形機器人銷量將從0.40萬臺左右增長至27.12萬臺。
(二)國內人形機器人產業主要布局于三大城市群
從區域發展布局上來看,京津冀、長三角、粵港澳是我國機器人產業發展的三大高地,目前也已成為我國人形機器人產業發展的先行地區。其中,北京、深圳、上海產業實力最強,尤其是上海,我國具備人形機器人整機能力的企業超過25家,其中約一半來自上海。
(三)國內已發展起一批具有一定實力的人形機器人企業
人形機器人本體設計、制造與集成是產業鏈的核心環節,是人形機器人產業化、商業化的關鍵。現階段我國人形機器人軟硬件技術研發均取得顯著成果,硬件發展稍快于軟件,已有優必選、宇樹科技、小米、科大訊飛等一批優質企業躋身行業前沿。
表6 各類型人形機器人廠商代表企業
當前,人形機器人正處于從實驗室邁向產業化的關鍵節點,2024年有望成為人形機器人量產元年。其中,優必選Walker S、宇樹H1、達闥XR—4、小鵬PX5、小米CyberOne……都是國內企業推出的人形機器人。2024年4月,北京人形機器人創新中心,還發布全球首個純電驅擬人奔跑的全尺寸人形機器人“天工”,它能以6公里/小時的速度穩定奔跑。
(四)國內人形機器人應用場景不斷豐富
工業制造、商用服務和家庭陪伴,是人形機器人的三大應用場景。其中,智能制造將是首個大規模應用的領域,工業人形機器人三年內有望大規模放量。而家庭和商業場景更復雜的環境和靈活多元的人機交互需求,使得人形機器人大規模商業化尚有不確定性。從人形機器人廠商在產品研發和市場布局上也能看出這一趨勢走向。
從各家廠商應用規劃來看,中短期內,人形機器人將主要集中應用于工業制造、倉儲物流、民生服務及特種應用領域,當前人形機器人開始走進新能源汽車等工業場景生產線;中長期內,人形機器人的目標將是走進千家萬戶,為家庭場景提供相關服務,如家政機器人。
四、結論
整體來看,人形機器人已經成為全球科技和產業競爭的前沿新賽道,人形機器人大規模加快商業化落地也成為可能。從滲透率的角度來看,人形機器人在工業制造領域的應用前景呈現出積極態勢。盡管目前人形機器人技術主要還在研發階段和特定場景試用中,但隨著技術的不斷進步、成本的降低以及應用場景的拓展,預計未來幾年內將在家庭服務等多個下游領域的滲透率將逐步提升。
從人形機器人產業發展的國際比較看,該產業主要在中美日韓及歐洲間進行競爭,美日處于第一梯隊,無論在技術研發,還是應用推廣方面,都領先于我國,如日本的人形機器人已廣泛的運用于家庭服務中。中國的優勢在產業化和應用場景,中國是世界上最大的工業國,為人形機器人在工廠中的應用提供了最大的市場;而14億人、第二大消費國,則為人形機器人在服務業中的運用提供了無限可能。
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