从科幻走向现实,谁将成为人形机器人的王者?

从科幻走向现实,谁将成为人形机器人的王者?

具身人工智能(Embodied AI) 指的是拥有物理形态并能与现实世界互动的人工智能。与传统仅存在于软件中的 AI 不同,具身 AI 结合了感知、运动和决策能力,使其能够在现实环境中自主行动和适应。

关于智能机器的构想,早在人类历史上便已出现。达·芬奇和伊斯梅尔·杰扎里曾设计机械自动装置,而雅克·德·沃康松在 18 世纪创造了复杂的自动机。进入 20 世纪,科幻作家如艾萨克·阿西莫夫 (I, Robot) 和导演詹姆斯·卡梅隆 (终结者) 则进一步描绘了人形机器人可能对社会带来的变革。这些作品不仅探讨了机器人技术的发展,还深入思考了它们的社会影响——从忠实的助手到潜在的威胁。

如今,这些幻想正在逐步成为现实。AI 技术的突破、制造成本的降低,以及全球范围内的劳动力短缺,正在推动人形机器人技术的飞速发展。以 特斯拉 Optimus 为代表的新一代机器人正在改变工业格局,我们正处于一场机器人革命的前夜,这场革命或将重塑商业、经济乃至日常生活。

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我相信擎天柱将比特斯拉的其他所有东西加起来更有价值,因为一个有知觉的人形机器人能够在现实中导航并按要求执行任务,对经济规模没有有意义的限制。

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— 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 谈特斯拉 Optimus 人形机器人的潜力,特斯拉财报电话会议,2024 年 4 月

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双足机器人可以从根本上改变各个领域——从家政服务到老年护理——并将人类从最不受欢迎的工作中解放出来。25 年后,可能会有 10 亿个机器人执行各种任务,最终重塑 GDP、生产力和人类幸福感。

— Vinod Khosla,AI:反乌托邦还是乌托邦?,2024 年 9 月

一、概览

人形机器人技术仍处于早期发展阶段,但其潜力不容忽视。近年来,众多初创公司和成熟企业正在加速推进这一领域的创新。这些企业在技术进展、团队规模和资金投入上各不相同,但它们的目标一致——让人形机器人真正投入使用,并赋予其接近人类的能力

虽然目前很难预测哪些企业将成为未来行业的领导者,但有一点是明确的——工业应用正在成为推动类人机器人发展的核心力量。人形机器人最有可能在以下行业率先产生深远影响

在这些领域,劳动力短缺高危作业为人形机器人创造了绝佳的应用场景。通过接管重复性、危险性高的任务,机器人不仅可以提高安全性,还能优化工作效率,降低企业运营成本。

过去几年,人形机器人产业吸引了数十亿美元的投资,这些资金流向了机器人开发商、基础设施提供商和研究实验室。从风险投资基金(VCs)、企业风投(Corporate VCs)到天使投资人,各方资本都在争相布局,试图在这一前景广阔的市场中占据一席之地。

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2000年11月,本田 ASIMO 正式发布,具备行走、爬楼梯及执行简单任务的能力。

2004年3月,DARPA 大奖赛(DARPA Grand Challenge)在加利福尼亚州莫哈韦沙漠举办,旨在推动半自动机器人发展。

2011年2月,NASA 和 通用汽车(GM) 共同开发的 Robonaut 2 被送往国际空间站(ISS),用于协助宇航员工作。

2021年6月,现代汽车集团(Hyundai Motor Group)8.8 亿美元 收购 波士顿动力(Boston Dynamics) 80% 的股份。

2022年10月,特斯拉(Tesla) 发布其首款人形机器人 Optimus

2023年7月,Google DeepMind 推出 RT-2 视觉语言模型(VLM),可以将视觉和语言信息转换为行动指令。

2024年3月,NVIDIA 推出 Project GR00T,这是一个支持机器人 AI 研究的平台。

2024年4月,宇树科技(Unitree Robotics) 发布全尺寸人形机器人 H1,展示原地后空翻高难度步态稳定性,成为全球运动能力最强的机器人之一。

2024年6月,Agility Robotics 宣布其首批 5 台 Digit 人形机器人亚特兰大(Atlanta)GXO 物流设施中投入商业化部署。

2024年8月,OpenAI 支持的 1X Robotics 宣布其 Neo 人形机器人 已开始部署到部分家庭,并计划在 2025 年实现大规模生产Figure AI 发布 Figure 02 机器人,并在宝马南卡罗来纳工厂进行测试,成功完成汽车装配任务。该机器人由 OpenAI、微软、英伟达 共同支持,公司估值达 26 亿美元

2024年10月,特斯拉(Tesla) 发布Optimus 机器人的更新版本,并透露其量产后售价预计在 20,000 - 30,000 美元 之间。波士顿动力(Boston Dynamics) 展示其人形机器人 Atlas 在模拟工厂环境中的自主操作能力,标志着机器人智能化应用迈出重要一步。

2025年2月,众擎机器人(ZQ Robots) 发布视频,展示其人形机器人完成全球首例机器人前空翻特技,标志着人形机器人运动能力的突破。

二、需求

随着全球劳动力市场的变化高风险行业的安全挑战日益严峻,对机器人和自动化的需求比以往任何时候都更加迫切。全球人口老龄化加剧,关键岗位人才短缺,同时,许多行业的高危工作仍在威胁人类生命安全。在这一背景下,人形机器人成为了一种引人注目的解决方案,能够填补劳动力空缺提升高风险工作的安全性,并拓展人类探索未知领域的能力

当前的劳动力短缺并非短期现象,而是长期人口趋势的结果。麦肯锡(McKinsey) 的研究表明,全球范围内年轻劳动力减少,而老龄化人口大规模退休,导致许多行业面临严重的用工缺口。

美国制造业,这一问题尤为突出。据 德勤(Deloitte) 预测,到2030年,美国制造业将面临210万工人短缺。随着自动化技术的提升,人形机器人可以承担一部分制造业的重复性、体力密集型任务,从而填补劳动力不足的问题,保持产业链的正常运转。这也是美国资本追捧机器人初创企业的重要原因之一。

在许多行业中,工人的生命安全正面临极高的风险,尤其是采矿、废物管理和核反应堆维护等领域。这些行业的死亡率较高,许多工人因长期接触有害物质而患上职业病。机器人可以替代人类执行危险作业,例如处理放射性废料、进入矿井深处或清理有害化学物质,从而大幅降低工人直接暴露于危险环境的风险。此外,虽然这些行业的工作通常薪资较高,但它们的风险也极为严重。机器人技术的发展将有助于人类在经济收益和安全之间找到平衡。

人形机器人能够进入高危区域,承担这些原本由人类执行的任务,从而在不牺牲人类安全的情况下,维持这些行业的正常运行。

地球上的许多区域仍未被充分探索,包括:

在这些探索任务中,人形机器人将成为人类的“远程代理”,帮助人类突破生理限制,到达更远的未知领域

三、技术

人形机器人的功能性和适应性依赖于多个关键组成部分,从高精度的硬件到人工智能驱动的控制系统,每一环节都至关重要。根据高盛证券研究的估算,2023年制造一台人形机器人的平均成本约为15万美元。然而,随着技术的快速进步和规模化生产的推进,制造成本已大幅下降。目前,一台人形机器人的造价大约在3万至12万美元之间。预计未来几年,生产成本将进一步降低,使这类机器人在各行业的应用更加普及。

要理解人形机器人的发展,就必须了解其核心技术。它们结合了先进的电机(模拟人类肌肉运动)、人工智能系统(赋予机器人环境感知和决策能力)、传感器(收集数据并优化机器人交互能力)等多个重要部分。这些技术协同作用,使机器人更具灵活性和智能性。

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在推动人形机器人发展的核心组件基础上,人工智能(AI)和基础设施的最新进展正在重塑这些机器的学习和运作方式。AI 基础模型(Foundation Models)正处于技术革新的前沿,使人形机器人能够更智能地导航、适应环境,并与世界进行交互。这些模型显著提升了机器人的自主性和精准度,使其能在复杂、不确定的环境中高效执行任务。随着AI驱动系统的进化,人形机器人在各个行业的应用正变得愈加广泛,为未来智能化发展带来了无限可能。

NVIDIA 推出的 Project GR00T 是一个开创性的计划,旨在为人形机器人构建通用 AI 基础模型。该项目采用多模态学习(Multimodal Learning)和自我观察(Self-Observation)技术,使机器人能够根据指令和过往经验执行任务,并实现实时适应与自主反应

Project GR00T 依托 NVIDIA 三计算机机器人架构(Three-Computer Robotics Stack),将 AI 智能推理(Reasoning)与高速反应性运动(Reactive Motion)结合,大幅提升了机器人在真实世界中的功能性。这一突破性技术使机器人具备更灵活的学习和操作能力,为智能机器人未来的发展奠定了坚实基础。

Google 推出的 RT-2 模型 通过视觉-语言-动作集成(Vision-Language-Action Integration),赋予机器人理解抽象概念的能力,并能将这些知识应用于现实任务。

与传统编程不同,RT-2 通过知识迁移(Knowledge Transfer)技术,使机器人能够直接从互联网学习,并将所获取的信息转化为实际行动。这意味着机器人可以在陌生环境中自主导航和操作,而无需为每个具体场景进行额外编程,大大增强了它们的适应能力。

在工业领域,Field AI 推出了现场基础模型(Field Foundation Models, FFM),专门针对非结构化环境(Unstructured Environments)设计。FFM 目前已广泛应用于建筑、石油天然气、农业等行业,使机器人能够自主应对复杂和不可预测的作业条件。

这些模型使机器人可以执行各种动态环境中的任务,例如:

FFM 的发展使机器人在户外和复杂环境中的应用成为可能,助力多个行业提升作业效率和安全性。

Skild AI 通过开发 Skild Brain 推进具身智能(Embodied Intelligence),该基础模型可支持多种机器人形态,包括四足机器人、移动机械手等。Skild Brain 以现实世界学习(Real-World Learning)为核心,使机器人能够自主适应不同环境,快速作出反应,推动工业自动化向更广泛的领域扩展。

四、市场

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人形机器人正逐步被应用于各个行业,在自动化进程中发挥重要作用。

仓库自动化方面,亚马逊(Amazon)和GXO Logistics 已部署 Agility RoboticsDigit 机器人,用于搬运和分拣包裹,自动执行传统上由人类完成的重复性任务。这不仅提高了物流效率,还降低了人为错误的风险。

制造业宝马(BMW)和梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz) 也开始在生产线上使用人形机器人,以减少工人在危险或重复性岗位上的劳动强度,提高生产安全性和效率。这些企业正逐步将机器人整合到智能制造体系中,以优化生产流程。

在人形机器人进入消费市场的尝试中,挪威公司 1X 已开始在特定家庭中试点家用人形机器人,探索其在家庭辅助护理方面的应用。例如,机器人可以协助老年人、帮助家庭成员完成日常任务,甚至在紧急情况下提供支持。

值得注意的是尽管消费市场的人形机器人前景广阔,但短期内仍需数年时间才能成熟。在现阶段,工业应用提供了最直接、最具影响力的市场机会,尤其是在劳动力短缺高风险工作环境的行业。我们认为未来十年内最有可能大规模采用人形机器人的关键行业,这些行业高度依赖非监督性、重复性和体力密集型工作,包括:

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总体来看:

当前,人形机器人的价格差异较大,不同开发商的定价策略各异,部分厂商尚未公布具体售价。根据现有信息,人形机器人的价格范围从 16,000 美元到超过 150,000 美元,具体取决于机器人的复杂性、功能和应用场景

除了直接购买,机器人租赁(劳动力即服务,LaaS)模式也在兴起。这一模式降低了企业的前期投入,尤其适用于面临劳动力短缺的行业,例如制造、物流和医疗。我们深度交流的Agility RoboticsSanctuary AI 等公司推出按小时计费的机器人租赁服务,费用低至 30 美元/小时

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五、创新者

随着人形机器人从科幻概念走向现实应用,一批创新企业正引领这一变革。这些开发商正利用人工智能(AI)、先进机器人技术以人为本的设计来解决全球最紧迫的劳动力问题,包括劳动力短缺以及危险或重复性任务的自动化

一年前,根据硅谷科技评论AI创投库曾盘点过全球风头正劲的人形机器人。一年之后的今天,这些公司不仅在技术创新上不断突破,还在物流、制造、零售等行业塑造未来,在推动人形机器人商业化落地方面发挥着关键作用。

今天,我们系统梳理了人形机器人的产业链,并且根据去年评选榜单和硅谷科技评论AI 100社区提名情况,从全球30家人形机器人评选出十大领先企业。文末阅读原文,获取全球30家人形机器人公司详情。

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1X Technologies 是一家由 OpenAI 和 EQT Ventures 支持的挪威机器人公司,在人形机器人领域迅速崛起。最近,该公司推出了Neo,一款专为家庭使用设计的人形机器人,能够执行日常任务,并为行动不便的人群提供帮助。在最新发布的视频中,Neo 以自然、友好的方式与人互动,突出了 1X 打造“亲近人类”的机器人愿景

此外,1X 已获得迄今为止最大的人形机器人合同之一,将向美国商业安全提供商 Everon 提供140 台服务机器人,这一订单标志着人形机器人在真实商业应用中的规模化部署迈出了关键一步。

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Agility Robotics 由俄勒冈州立大学孵化,现已成为人形机器人技术的领导者。其旗舰产品 Digit 专为仓库自动化重复性任务设计,致力于解决全球劳动力短缺问题。

行业突破:首次商业化部署

Amazon 也将 Digit 作为其物流自动化的核心机器人之一,进一步推动其在仓储行业的应用。

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Apptronik德克萨斯大学奥斯汀分校孵化,专注于开发高灵活性的人形机器人。其旗舰产品 Apollo 设计用于与人类协作,在物流、制造、患者护理等多个行业发挥作用。在NASA SBIR 支持下,Apptronik 计划将人形机器人技术应用于地球任务,同时探索未来太空任务的潜在可能性

行业应用

技术优势

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Boston Dynamics 作为全球机器人技术的先驱,因其高度动态的人形与四足机器人而闻名。其代表产品包括:

2021 年被 现代汽车(Hyundai)收购后,Boston Dynamics 进一步拓展其机器人商业化进程。目前专注于通过 Boston Dynamics AI 研究院 提升机器人认知智能,使其适用于物流、制造等行业

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Figure AI 是一家致力于通用人形机器人开发的初创公司,其最新型号 Figure 02 已成功完成测试,并计划于 2025 年 开始商业化部署。

目前Figure 02宝马集团(BMW)斯帕坦堡工厂成功测试,能够自主执行复杂工业任务。机器人配备先进的灵巧性、传感器接近人类力量的执行能力,适用于多种工业场景。主要目标是解决劳动力短缺问题,并提高危险环境的自动化程度。

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Fourier Intelligence 作为中国领先的机器人公司,最初专注于医疗机器人和外骨骼技术,目前正进军AI 赋能的人形机器人领域。其最新产品 GR-2GRx 系列 的重要成员,具备高度灵活性和精密控制能力,可应用于医疗、工业和服务领域。

公司 GR-2 机器人亮点包括

2023 年底实现批量生产,预计 2024 年交付数千台机器人,进入大规模应用阶段。将 AI 驱动的机器人引入医疗康复、工业制造和服务行业,拓展市场应用。

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Neura Robotics 是德国领先的认知机器人(Cognitive Robotics)公司,专注于开发协作机器人(Cobots)、移动机器人平台以及AI 赋能的人形机器人

最新产品 4NE-1 机器人

公司宣布从中国迁回德国生产,确保“德国制造(Made in Germany)”的高品质标准。结合 AI 与传感技术,提升机器人在复杂环境中的适应能力,推动制造业与医疗领域的智能化转型。

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Sanctuary AI 是加拿大领先的人形机器人公司,专注于开发具备类人智能(Human-Like Intelligence)的通用机器人,以解决全球劳动力短缺问题。公司第七代 Phoenix 机器人2024 年 4 月 在零售试点中成功完成 110 项任务。机器人设计用于执行复杂任务,目标是在多个行业替代人类劳动。目前已在 15 个不同行业 测试,涉及 400 项任务,显示出高度适应能力。

市场应用案例包括:

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Optimus特斯拉(Tesla) 在 2021 年正式公布的人形机器人项目,由埃隆·马斯克(Elon Musk)主导,旨在彻底改变劳动力市场,并推动经济变革。马斯克预测:Optimus 机器人有望推动特斯拉的市值达到 25 万亿美元超越所有其他业务线的价值。其目标是解决全球劳动力短缺问题,并为制造、物流、家庭服务等领域提供全新的自动化解决方案。2025 年计划实现小规模生产,逐步测试市场需求。2026 年目标是实现大规模量产,让 Optimus 成为广泛可用的劳动力替代方案。

技术亮点

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Unitree Robotics 以其高性能四足机器人(如 Go1 和 B1)闻名,近期已进军人形机器人领域,推出 H1G1 两款新型人形机器人。主要面向机器人研究机构,为高校和科研单位提供低成本、高性能的研发平台。

H1 机器人(入门级):

G1 机器人(高端):

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六、参考资料