2024年人形机器人产业发展研究：迈向万亿级市场的新终端

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自中国信息通信研究院泰尔系统实验室于2025年1月6日发布的报告《人形机器人产业发展研究报告（2024年）》，如需获得原文，请前往文末下载。

人形机器人作为未来产业的重要赛道，正在迅速崛起。其融合了人工智能、机械工程、电子工程等领域的前沿技术，具备类人的感知交互能力、肢体结构和运动方式，能够在多种环境中替代或辅助人类完成任务。本文将深入分析人形机器人的技术演进、产业现状、未来展望以及面临的挑战，探讨其在不同应用场景中的潜力和价值。

关键词：人形机器人、人工智能、机械工程、产业发展、市场潜力、技术演进、应用场景

一、技术演进推动人形机器人快速发展

人形机器人的技术演进是其快速发展的关键驱动力。从技术角度来看，人形机器人主要由“大脑”、“小脑”和“肢体”三个部分组成，各部分的技术进步共同推动了人形机器人的整体发展。

“大脑”技术以大模型为核心，为人形机器人提供任务级交互、环境感知、任务规划和决策控制能力。目前，大模型技术路线正处在并行探索阶段，并逐渐向端到端的大模型演进。例如，谷歌的SayCan模型通过预训练技能的价值函数对齐大语言模型，实现任务理解与推理分解；清华大学的CoPa模型利用视觉语言模型生成自由度末端执行器姿势，生成的操控任务分为任务导向抓取和感知运动规划。这些技术的发展使得人形机器人在任务交互、环境感知、任务规划和决策控制等方面具备了更强的能力。

“小脑”技术主要负责控制人形机器人的运动，目前主要基于人工智能、自动控制、机器人操作系统等技术，实现复杂环境下的运动控制。传统的基于模型的控制方法通过建立机器人的运动学和动力学模型进行运动轨迹规划和平衡控制，而基于学习的控制方法则使用端到端的人工智能技术，代替复杂的运动学模型，大幅度降低了开发难度、提升了迭代速度。例如，强化学习通过奖励设计和仿真环境设计，实现了受控步态、奔跑、转弯、上下台阶等运动学习，提升运动的鲁棒性；模仿学习采用非线性最优化求解的动作映射，以人机关节轨迹相似为目标，规划运动方案。

“肢体”技术则负责实现高动态、高爆发、高精度运动，集成了人体运动力学、机械结构设计、新材料、传感器等诸多技术。目前，“肢体”执行机构的核心驱动技术路线已由传统的液压驱动方式全面转为电驱动。电驱动技术以各类电机作为动力输出机构，具有成熟可靠、寿命长、鲁棒性好、成本相对较低、易于控制、响应速度快、能量转化效率高等优点。例如，特斯拉的Optimus机器人采用电驱动技术，其线性执行器采用了反向行星滚柱丝杠技术，承载能力强，寿命长。

二、产业现状分析

人形机器人产业正处于快速发展阶段，市场规模巨大，产业链初步形成，并受到资本市场的高度关注。

从市场规模来看，人形机器人处于发展初期，未来市场规模巨大。目前全球绝大多数全能型人形机器人产品处于Lv1等级，少部分头部企业最新产品和轮式机器人等其他形态的人形机器人正在逐步向Lv2等级探索。预计从现在到2028年，全能型人形机器人将整体处于Lv1等级，以科学研究为主要落地场景，市场规模约在20至50亿元；2028年到2035年，人形机器人整体进入Lv2等级，以特种场景应用为主，工业场景逐步落地，市场规模达到约50至500亿元；2035年到2040年，人形机器人整体进入Lv3等级，在工业场景形成规模，服务场景逐步落地，市场规模达到约1千至3千亿元；2040年到2045年，人形机器人整体进入Lv4等级，实现工业场景和服务场景规模应用，市场规模达到约5千至1万亿元；2045年后，人形机器人整体进入Lv5等级，市场规模可达约10万亿元级别。

从产业链来看，人形机器人产业链主要由上游零部件、中游人形机器人本体以及下游终端应用等环节构成。我国已基本形成了覆盖人形机器人全产业链的供给体系，但由于人形机器人尚未在下游终端应用领域实现规模化商业化落地，且随着人形机器人技术的不断成熟，其核心零部件的技术选型也在持续探索，我国人形机器人产业链仍在不断构建和优化中。

从资本市场来看，人形机器人是近年的融资热点，受到各界资本的青睐。2014年到2024年第3季度，涉及我国人形机器人企业投融资事件共176起，占全球40%，投融资金额超55亿美元，占全球52%；涉及美国人形机器人企业投融资事件共106起，占全球24%，投融资金额超34亿美元。国外企业融资单体金额平均高于我国，Figure AI及波士顿动力均获50亿美元级投资。

三、未来展望与挑战

人形机器人产业的未来发展具有广阔的前景，但也面临着诸多挑战。

从未来展望来看，人形机器人有望在多个领域实现广泛应用。在生产制造领域，人形机器人可以有效解决人口老龄化问题，缓解未来的劳动力短缺，如农业采摘、汽车和3C领域制造业生产等。在社会服务领域，可以代替人类从事公共服务员、家政服务员、物流配送员、安保巡逻员等岗位，为人类提供各方面的服务。特种作业场景主要是指在危险的作业环境中对人类进行替代，如在深海、民爆、核电站等危险工作场景替代人类完成生产、巡检、探测、排爆等工作；在航空航天领域代替人类长期驻守空间站，执行航空器维护和空间科研任务，放大、延长外太空的工作时间，甚至直接登录地外行星进行探索任务。

人形机器人产业的发展也面临着诸多挑战。首先，技术上仍需突破。目前人形机器人的“大脑”刚刚具备初阶人类脑力，仅能完成人的部分工作，无法形成人类大脑全能力闭环。同时，其情感表现属于模拟层面，不具备情感理解能力。其次，成本问题亟待解决。目前人形机器人的发布价格仍在几十万至数百万，需在工业装备领域重点发力降低成本。此外，安全伦理问题也备受关注，需要加强政策引导及规范预研，以应对就业问题、隐私问题、操控问题等。