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人形機(jī)器人 又名:仿人機(jī)器人

       直到最近,人型機(jī)器人的概念還主要停留在科學(xué)幻想領(lǐng)域,常見(jiàn)于電影、電視、漫畫(huà)、小說(shuō)等。機(jī)器人學(xué)方面的進(jìn)展已經(jīng)可以設(shè)計(jì)出功能化擬真化的人形機(jī)器人(humanoid robot)。

       仿生人擬真的程度有很多,有些可以從外觀上識(shí)別,也沒(méi)有真人的思想和感情。反過(guò)來(lái)說(shuō)亦有開(kāi)發(fā)外觀不似人,但能夠有似真人行為的機(jī)器人,如2001年美國(guó)麻省理工學(xué)院研發(fā)了號(hào)稱世界上第一個(gè)有類似人類感情的機(jī)器人。

       2023年12月,入選2023年十大科技熱詞。 

構(gòu)成

  現(xiàn)代的人形機(jī)器人一種智能化機(jī)器人,例如 ROBOT·X人形機(jī)器人,在機(jī)器的各活動(dòng)關(guān)節(jié)配置有多達(dá)17個(gè)伺服器,具有17個(gè)自由度,特顯靈活,更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動(dòng)作。它還配以設(shè)計(jì)優(yōu)良的控制系統(tǒng),通過(guò)自身智能編程軟件便能自動(dòng)地完成整套動(dòng)作。

特點(diǎn)

  人形機(jī)器人隨音樂(lè)起舞、行走、起臥、武術(shù)表演、翻跟斗等雜技以及各種奧運(yùn)競(jìng)賽動(dòng)作,。ROBOT·X人形機(jī)器人采用世界著名的日本FUTABA伺服器,具有高扭力、高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定 、反應(yīng)靈敏、無(wú)抖動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)角度大等優(yōu)點(diǎn),超快速高精度金屬齒輪,耐沖擊。

發(fā)展

  人形機(jī)器人集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門(mén)學(xué)科于一體,是一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志,因此,世界發(fā)達(dá)國(guó)家都不惜投入巨資進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。日、美英等國(guó)都在研制仿人形機(jī)器人方面做了大量的工作,并已取得突破性的進(jìn)展。

  人形機(jī)器人的發(fā)展歷史可以追溯到古代,但具體的現(xiàn)代科技應(yīng)用則起始于近現(xiàn)代。

  公元前4世紀(jì):古希臘科學(xué)家亞里士多德提出了“機(jī)器人”的設(shè)想,這是關(guān)于人形機(jī)器人最早的記載。

  500多年前:意大利畫(huà)家、科學(xué)家達(dá)·芬奇繪制了西方文明世界的第一款人形機(jī)器人。這款機(jī)器人以風(fēng)能和水力為驅(qū)動(dòng)力,能夠揮舞胳膊,進(jìn)行坐或站立的簡(jiǎn)單動(dòng)作。

  19世紀(jì):瑞士的鐘表匠發(fā)明了會(huì)寫(xiě)字的機(jī)器人,展示了機(jī)器人技術(shù)的初步應(yīng)用。

  1927年:美國(guó)西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機(jī)器人“Televox”,裝有無(wú)線電發(fā)報(bào)機(jī),但該機(jī)器人不能行走。

  1928年:

  W. H. Richards發(fā)明出第一個(gè)人形機(jī)器人,內(nèi)置了馬達(dá)裝置,能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及聲頻控制。

  日本生物學(xué)家Makoto Nishimura研發(fā)出了本土的第一個(gè)機(jī)器人Gakutensoku。

  1972年:早稻田大學(xué)在加藤一郎的帶領(lǐng)下研發(fā)出了WABOT-1,這是世界上第一款全尺寸人形智能機(jī)器人。它能夠執(zhí)行搬運(yùn)物體等任務(wù),智力水平相當(dāng)于一歲半的嬰兒。

  1986年至2010年:人形機(jī)器人進(jìn)入系統(tǒng)高度集成發(fā)展階段。日本公司如本田和軟銀開(kāi)始研發(fā)和推出人形機(jī)器人,如本田的ASIMO和軟銀的NAO。這些機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景較為簡(jiǎn)單,主要用于展覽和娛樂(lè)。

  日本本田公司于1997年10月推出了仿人形機(jī)器人P3,美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出了仿人形機(jī)器人科戈(COG),德國(guó)和澳洲共同研制出了裝有52個(gè)汽缸,身高2米、體重150公斤的大型機(jī)器人。本田公司最新開(kāi)發(fā)的新型機(jī)器人“阿西莫”,身高120厘米,體重43公斤,它的走路方式更加接近人。

  美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出了一種有著像人一樣眼睛的新型機(jī)器人,它能與人類進(jìn)行交流,能對(duì)周圍的環(huán)境做出回應(yīng),并能協(xié)助人類完成許多工作。我國(guó)也在這方面作了很多工作,國(guó)防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制出了雙足步行機(jī)器人,北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)研制出了多指靈巧手等。

  2010年6月16日日本東京大學(xué)和大阪大學(xué)組成的科研小組向公眾展示了一款仿真嬰兒機(jī)器人,它就是一款最新的人形機(jī)器人。 這個(gè)名叫“野尾”的嬰兒娃娃身高71厘米,在柔軟的仿真皮膚下面共有600個(gè)傳感器,可以做出伸手、轉(zhuǎn)頭等動(dòng)作。當(dāng)被擁抱時(shí),忽閃著大眼睛好奇地看著世界,十分可愛(ài)。

  2015年4月28日,在北京國(guó)家會(huì)議中心,全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)(GMIC)進(jìn)行中,日本大阪大學(xué)智能機(jī)器人研究所教授石黑浩展示了以真人為原型的人形安卓機(jī)器人“陽(yáng)揚(yáng)”,該機(jī)器人原型也一同亮相。該機(jī)器人具有高度仿真的外形,在講話過(guò)程中,會(huì)帶有動(dòng)作和表情。

  2023年11月,據(jù)工信部網(wǎng)站消息,工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》。其中提出,到2025年,人形機(jī)器人創(chuàng)新體系初步建立,“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破,確保核心部組件安全有效供給。整機(jī)產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),在特種、制造、民生服務(wù)等場(chǎng)景得到示范應(yīng)用,探索形成有效的治理機(jī)制和手段。培育2-3家有全球影響力的生態(tài)型企業(yè)和一批專精特新中小企業(yè),打造2-3個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚區(qū),孕育開(kāi)拓一批新業(yè)務(wù)、新模式、新業(yè)態(tài)。 

  2023年11月17日,深開(kāi)鴻與樂(lè)聚宣布,首款基于開(kāi)源鴻蒙系統(tǒng)的專業(yè)級(jí)人形機(jī)器人正式發(fā)布。 

  到2027年,人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升,形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系,構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài),綜合實(shí)力達(dá)到世界先進(jìn)水平。產(chǎn)業(yè)加速實(shí)現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展,應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富,相關(guān)產(chǎn)品深度融入實(shí)體經(jīng)濟(jì),成為重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎。 

  當(dāng)?shù)貢r(shí)間2023年12月12日,特斯拉CEO馬斯克發(fā)布人形機(jī)器人Optimus的最新視頻,視頻中披露,Optimus第二代機(jī)器人(Gen 2)將于2023年12月發(fā)布,步行速度提升30%,平衡感和身體控制能力有所改善。

  2024年1月,2024年美國(guó)拉斯維加斯消費(fèi)電子展(CES)上,開(kāi)普勒研發(fā)的先行者系列通用人形機(jī)器人、傲鯊智能自研BES-HV腰部外骨骼機(jī)器人等形態(tài)各異的人形機(jī)器人亮相。

  2024年1月,工業(yè)和信息化部、教育部、科技部、交通運(yùn)輸部、文化和旅游部、國(guó)務(wù)院國(guó)資委、中國(guó)科學(xué)院等七部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》,提出面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和人民美好生活需要,加快實(shí)施重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程,突破人形機(jī)器人等高端裝備產(chǎn)品,以整機(jī)帶動(dòng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地,打造全球領(lǐng)先的高端裝備體系。 

  2024年4月27日,北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心在北京亦莊舉行“天工發(fā)布會(huì)”,發(fā)布全球首個(gè)純電驅(qū)擬人奔跑的全尺寸人形機(jī)器人“天工”,能以6公里/小時(shí)的速度穩(wěn)定奔跑,人形機(jī)器人發(fā)展史再迎里程碑時(shí)刻。

語(yǔ)源

  Android一詞,源自希臘語(yǔ)詞根andro-(人、男性)和后綴-oid(形似的)兩者組合而來(lái)。鑒于“andro-”具有男性的意味,一些作品中將女性android稱為Gynoid以示區(qū)別。

  牛津英語(yǔ)詞典中將這個(gè)詞的最早使用追溯到1728年Ephraim Chambers所編撰的《百科全書(shū)》(這本書(shū)是以英文編撰的最早的百科全書(shū)之一),是關(guān)于一種據(jù)稱是艾爾伯圖斯·麥格努斯(約1200年-1280年)制作的自動(dòng)機(jī)。

  Android這個(gè)術(shù)語(yǔ)早在1863年就出現(xiàn)在美國(guó)專利文獻(xiàn)中,指代小型的人形玩具自動(dòng)機(jī)。Android這個(gè)術(shù)語(yǔ)更具現(xiàn)代意義的用法出現(xiàn)在法國(guó)作家維利耶·德·利爾-阿達(dá)姆的小說(shuō)《未來(lái)夏娃》(1886年),小說(shuō)描述了一種人造的女性機(jī)器人。 自杰克·威廉森的《The Cometeers》(1936年)開(kāi)始,android這個(gè)術(shù)語(yǔ)很大程度上影響了英文科幻雜志《pulp雜志》。而機(jī)械感的機(jī)器人(robot)和肉感的人型機(jī)器人(android)之間的差異則由Edmond Hamilton的《未來(lái)艦長(zhǎng)》(1940–1944年)普及開(kāi)來(lái)。

應(yīng)用場(chǎng)景

  人形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛,可以滲透到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。以下是人形機(jī)器人的一些主要應(yīng)用場(chǎng)景:

服務(wù)行業(yè):

  酒店、餐廳、商場(chǎng)等場(chǎng)所的客戶服務(wù),如接待客人、提供信息、引導(dǎo)方向等。人形機(jī)器人可以24小時(shí)不間斷地工作,提高服務(wù)效率和質(zhì)量。

教育領(lǐng)域:

  教育機(jī)器人可以通過(guò)語(yǔ)音交互和動(dòng)作演示來(lái)幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí),特別是在語(yǔ)言、數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科的教學(xué)中。它們還可以作為互動(dòng)學(xué)習(xí)工具,吸引學(xué)生參與課堂互動(dòng),從而提升學(xué)習(xí)效果。

醫(yī)療保健:

  人形機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用,如協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)、照顧病人、提供康復(fù)訓(xùn)練等。它們能夠減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān),同時(shí)為患者提供更精確、個(gè)性化的醫(yī)療服務(wù)。

工業(yè)制造:

  在工業(yè)制造領(lǐng)域,人形機(jī)器人可以協(xié)助完成生產(chǎn)任務(wù),如裝配、搬運(yùn)、焊接等。這不僅能提高生產(chǎn)效率,減少人力成本,還可以避免工人在危險(xiǎn)環(huán)境中工作,增加工作安全性。

家庭服務(wù):

  人形機(jī)器人還可以用于家庭服務(wù),如照顧老人、兒童,以及執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的家務(wù)任務(wù),如打掃衛(wèi)生、做飯等。它們能夠?yàn)榧彝コ蓡T提供更多的便利和支持。

  此外,人形機(jī)器人還可以在災(zāi)難救援、空間探索、娛樂(lè)和社交等領(lǐng)域發(fā)揮作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,人形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)更加廣闊和多樣化。

  總的來(lái)說(shuō),人形機(jī)器人憑借其獨(dú)特的仿人形態(tài)和智能化功能,正在逐漸滲透到我們生活的方方面面,為人們的生活帶來(lái)便利和革新。

發(fā)展前景

  人形機(jī)器人作為一種集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的智能化裝備,其發(fā)展前景被廣泛看好。以下是對(duì)人形機(jī)器人發(fā)展前景的詳細(xì)分析:

一、產(chǎn)業(yè)規(guī)模與增長(zhǎng)預(yù)測(cè)

  市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大:賽迪研究院預(yù)測(cè),在政府引導(dǎo)和投資驅(qū)動(dòng)下,2024年和2025年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將持續(xù)高速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2026年我國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破200億元。另有市場(chǎng)研究報(bào)告預(yù)測(cè),到2029年,中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約750億元,占全球總量的32.7%。

  全球出貨量增長(zhǎng):Omdia的最新研究《機(jī)器人硬件市場(chǎng)預(yù)測(cè)》表明,到2027年全球人形機(jī)器人出貨量預(yù)計(jì)將超過(guò)10000臺(tái),到2030年將達(dá)到38000臺(tái),期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率為83%。

二、技術(shù)創(chuàng)新與突破

  硬件系統(tǒng)升級(jí):未來(lái)的人形機(jī)器人將配備高爆發(fā)電機(jī)、高算力芯片、精密減速器、高精度傳感器和長(zhǎng)續(xù)航電池,構(gòu)建起更加穩(wěn)定、高性能的硬件系統(tǒng)。

  AI技術(shù)融合:利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖語(yǔ)法、進(jìn)化算法等AI技術(shù),根據(jù)場(chǎng)景和任務(wù)需求自動(dòng)構(gòu)建人形機(jī)器人的腿足、手臂、軀干等模塊,實(shí)現(xiàn)形態(tài)和控制的協(xié)同優(yōu)化。

  多模態(tài)信息融合:融合語(yǔ)音、圖像、文本、傳感信號(hào)、3D點(diǎn)云等多模態(tài)信息,提升人形機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景任務(wù)中的泛化能力。

  “軟補(bǔ)硬”技術(shù):在硬件性能不足時(shí),通過(guò)軟件系統(tǒng)彌補(bǔ)硬件不足,實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)任務(wù)執(zhí)行。

三、應(yīng)用領(lǐng)域拓展

  工業(yè)制造:人形機(jī)器人可以替代人類完成繁重、危險(xiǎn)或重復(fù)性高的工作,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。特別是在汽車、電氣設(shè)備生產(chǎn)和零部件加工等領(lǐng)域,人形機(jī)器人正成為提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量的重要工具。

  醫(yī)療健康:作為輔助醫(yī)療設(shè)備,為患者提供康復(fù)訓(xùn)練和日常護(hù)理等服務(wù)。隨著人口老齡化和勞動(dòng)力短缺問(wèn)題的加劇,人形機(jī)器人在家庭護(hù)理、醫(yī)療輔助等領(lǐng)域的需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。

  服務(wù)業(yè):用于接待、導(dǎo)覽、送餐等場(chǎng)景,提升服務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度。此外,人形機(jī)器人還可以應(yīng)用于商超、酒店引導(dǎo)與迎賓場(chǎng)景,以及養(yǎng)老社區(qū)的下棋、伴舞等娛樂(lè)場(chǎng)景。

四、政策支持與產(chǎn)業(yè)環(huán)境

  政策扶持:各地政府高度重視人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,紛紛出臺(tái)相關(guān)政策和規(guī)劃,加大扶持力度。例如,設(shè)立專項(xiàng)扶持資金、搭建產(chǎn)學(xué)研用合作平臺(tái)等。

  產(chǎn)業(yè)集聚:北京、上海、深圳等地方政府積極跟進(jìn),相繼推出了人形機(jī)器人發(fā)展相關(guān)政策,以推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聚集。這些地區(qū)已形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈,為人形機(jī)器人的發(fā)展提供了有力支撐。

  資本市場(chǎng)關(guān)注:多家投資機(jī)構(gòu)表示,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力和成長(zhǎng)空間,是未來(lái)的投資熱點(diǎn)之一。隨著政策的持續(xù)支持和技術(shù)的不斷進(jìn)步,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。

五、國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)

  全球競(jìng)爭(zhēng)格局:從產(chǎn)業(yè)布局及發(fā)展情況來(lái)看,中日美三國(guó)在人形機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展較為領(lǐng)先,三者有著共同的優(yōu)勢(shì),包括強(qiáng)大的科研實(shí)力、充足的資金支持以及廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。此外,法國(guó)、德國(guó)、意大利等歐洲國(guó)家也擁有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。

  國(guó)際合作:人形機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用需要全球范圍內(nèi)的合作與交流。未來(lái),隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,國(guó)際合作將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重要力量。

  綜上所述,人形機(jī)器人發(fā)展前景廣闊,將在工業(yè)制造、醫(yī)療健康、服務(wù)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展,人形機(jī)器人將成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。


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