原文來源:Metaverse元宇宙
圖片來源:由無界AI生成
人形機器人是具有與人類類似的身體結構和運動方式(雙足行走、雙手協作等)的智慧機器人。人形機器人應當能「在人工作和居住的環境工作,操作為人設計的工具和設備,與人交換」。
無論是在科學幻想小說,或是影視劇中,人們從未停止對於人形機器人時代的想像。隨著科技的進步與應用程度的進一步加深,機器人產業技術交叉融合趨勢也逐漸清晰。
而就在近日,工業與資訊化部印發了《人形機器人創新發展指導意見》,提出,到2025年,我國人形機器人創新體系初步建立,「大腦、小腦、肢體」等一批關鍵技術取得突破,確保核心部組件安全有效供給;到2027年,人形機器人技術創新能力顯著提升,形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系,建構具有國際競爭力的產業生態,綜合實力達到世界先進水準。
人形機器人整合人工智慧、高階製造、新材料等先進技術,可望成為繼電腦、智慧型手機、新能源汽車後的顛覆性產品,發展潛力大、應用前景廣,是未來產業的新賽道。
《指導意見》部署了5方面任務:在關鍵技術突破方面,打造人形機器人「大腦」與「小腦」、突破「肢體」關鍵技術、健全技術創新體系。在產品培育方面,打造整機產品、夯實基礎部組件、推動軟體創新。在場景拓展方面,服務特種領域需求、打造製造業典型場景、加速民生及重點產業推廣。在生態營造方面,培育優質企業、完善創新載體及開源環境、推動產業集聚發展。在支撐能力方面,健全產業標準體系、提升檢驗檢測及中試驗證能力、加強安全治理能力。
《指導意見》也結合任務安排,設立關鍵技術攻關、重點產品及部組件攻關、拓展場景應用等3個專欄,確保各項任務落實。
《指導意見》如下(上下滑動查看全文):
關於印發《人形機器人創新發展指導意見》的通知
工信部科〔2023〕193號
各省、自治區、直轄市及計畫單列市、新疆生產建設兵團工業及資訊化主管部門,相關行業協會、企業單位:
現將《人形機器人創新發展指導意見》印發給你們,請結合實際,認真貫徹。
工業與資訊化部 2023年10月20日
人形機器人創新發展指導意見
人形機器人整合人工智慧、高端製造、新材料等先進技術,可望成為繼電腦、智慧型手機、新能源汽車後的顛覆性產品,將深刻變革人類生產生活方式,重塑全球產業發展格局。目前,人形機器人技術加速演進,已成為科技競爭的新高地、未來產業的新賽道、經濟發展的新引擎,發展潛力大、應用前景廣。為推動人形機器人產業高品質發展,培育形成新質生產力,高水準賦能新型工業化,有力支撐現代化產業體系建設,制定本指導意見。
一總體思路
(一)指導思想
以領導新時代中國特色社會主義思想為指導,深入貫徹黨的二十大精神,完整、準確、全面貫徹新發展理念,加速建構新發展格局,統籌發展與安全,以大模型等人工智慧技術突破為引領,在機器人已有成熟技術基礎上,堅持應用牽引、整機帶動、軟硬協同、生態培育的路徑,採取技術分級、產品分代、任務分期的方式,發揮製造業門類齊全、應用場景豐富、市場規模龐大以及新型舉國體制優勢,加速推動我國人形機器人產業創新發展,為建設製造強國、網路強國和數位中國提供支援。
(二)發展目標
2025年,人形機器人創新體系初步建立,「大腦、小腦、肢體」等一批關鍵技術突破,確保核心部組件安全有效供給。整機產品達到國際先進水平,並實現大量生產,在特種、製造、民生服務等場景中得到示範應用,探索形成有效的治理機制和手段。培育2—3家全球影響力的生態型企業及一群專精特新中小企業,打造2—3個產業發展集聚區,孕育開拓一批新業務、新模式、新業態。
2027年,人形機器人技術創新能力大幅提升,形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系,建構具有國際競爭力的產業生態,綜合實力達到世界先進水準。產業加速實現規模化發展,應用情境更豐富,相關產品深度融入實體經濟,成為重要的經濟成長新引擎。
二突破關鍵技術
(一)打造人形機器人“大腦”與“小腦”
開發基於人工智慧大模型的人形機器人“大腦”,增強環境感知、行為控制、人機互動能力,推動雲端和邊緣端智慧協同部署。建置大模型訓練資料庫,創新資料自動化標註、清洗、使用等方法,擴充高品質的多模態資料。科學佈局人形機器人算力,加速大模型訓練迭代和產品應用。開發控制人形機器人運動的“小腦”,建造運動控制演算法庫,建立網路控制系統架構。面向特定應用場景,建構模擬系統和訓練環境,加快技術迭代速度,降低創新成本。
(二)突破「肢體」關鍵技術
善用現有機器人技術基礎,系統部署「機器肢」關鍵技術群,創新人體運動力學基礎理論,打造仿人機械手臂、靈巧手與腿足,突破輕量化與剛柔耦合設計、全身協調運動控制、手臂動態抓取靈巧作業等技術。攻關「機器體」關鍵技術群,突破輕量化骨骼、高強度本體結構、高精度感測等技術,研發高整合、長續航力的人形機器人動力單元與能源管理技術。
(三)健全技術創新體系
建構完善人形機器人製造業技術創新體系,凝練關鍵技術、物料、企業、製造業設備、品質、標準、關鍵軟體等清單,精準推進「補短鍛長」。支持龍頭企業主導聯合產學研用組成創新聯合體,加強關鍵技術與產品攻關,凝聚各方力量加速創新進程。加速人形機器人與元宇宙、腦機介面等尖端技術融合,探索跨領域、跨領域的創新模式。
專欄1 關鍵技術攻關
機器人「大腦」關鍵技術群。圍繞動態開放環境下人形機器人感知與控制,突破感知-決策-控制一體化的端對端通用大模型、大規模資料集管理、雲端一體運算架構、多模態感知與環境建模等技術,提升人形機器人的人-機-環境共融互動能力,支撐全場景落地應用。
機器人「小腦」關鍵技術群。面向人形機器人複雜地形通過、全身協同精細作業等任務需求,進行高保真係統建模與模擬、多體動力學建模與線上行為控制、典型仿生運動行為表徵、全身協同運動自主學習等關鍵技術研究,提升人形機器人非結構化環境下全身協調魯棒移動、靈巧操作及人機互動能力。
機器肢關鍵技術群。面向人形機器人高動態、高爆發及高精準度等運動性能需求,研究人體力學特性及運動機理、人形機器人動力學模型及控制等基礎理論,突破剛柔耦合仿生傳動機構、高緊湊機器人四肢結構與靈巧手設計等關鍵技術,為人形機器人靈活運動夯實硬體基礎。
機器體關鍵技術群。面向人形機器人本體高強度和高緊湊結構需求,研究人工智慧驅動的骨架結構拓撲優化、高強度輕量化新材料、複雜身體結構增材製造、能源-結構-感知一體化設計以及惡劣環境防護等關鍵技術,打造具有高安全、高可靠、高環境適應性的人形機器人本體結構。
三培育重點產品
(一)打造整機產品
打造基礎版整機,建構人形機器人通用整機平台,支援後續個人化功能開發。面向不同應用場景需求,開發低成本互動型、高精度型以及極端環境下高可靠型等人形機器人整機產品。針對不同動力需求,推出電力驅動、液壓驅動或混合式驅動人形機器人。強化人形機器人整機的大量生產製造能力,持續提升整機產品的品質與可靠性。
(二)夯實基礎部組件
聚焦人形機器人專用感測器,突破視、聽、力、嗅等高精度感測關鍵技術,提升環境綜合感知能力。發展高功率密度執行器,滿足本體高爆發移動和高精度作業需求。開發面向人形機器人的專用晶片,提升運動控制、認知決策等運算效能。結合新能源產品發展趨勢,研發適用於人形機器人特色的高能源效率專用動力組件。
(三)推動軟體創新
建構人形機器人高即時、高可靠、高智慧的專用作業系統,推動與通用大模型等技術深度整合,提供安全、穩定、易用的系統平台。開發面向各類場景的應用軟體,建置完善人形機器人應用開發平台與工具包,建構豐富的軟體賦能應用生態。探索「機器人即服務」的新模式,加速人形機器人低成本、靈活部署應用。
專欄2 重點產品與部組件攻關
基礎版整機。面向類人外觀、雙腿行走和雙臂雙手靈巧操作的基本形態功能,建立人形機器人基礎軟硬體架構,打造「公版」通用平台,支援不同場景需求下的結構改造、演算法最佳化以及特定能力強化。
功能型整機。開發低成本互動型人形機器人,強化人類生活環境適應能力、多模態人機互動能力。開發高精度人形機器人,強化雙臂雙手精細操作、工件穩健辨識、軌跡智慧規劃等上肢作業能力。開發高可靠型人形機器人,強化惡劣環境生存、複雜地形適應、外力衝擊防護等能力。
感應器.面向複雜環境感知需求,開發整合高精度仿生眼與類腦處理演算法的視覺感測器,推出寬頻響、高靈敏的仿生聽覺感測器,開發高解析度和具有多點接觸檢測能力的仿人電子皮膚,推出高靈敏偵測多種氣體的仿生嗅覺感測器,形成人形機器人專用感測器產品譜系。
執行器。面向人形機器人高爆發移動需求,突破高功率密度液壓伺服執行器,打造高緊湊液壓馬達、汽缸、暴漲、閥及一體化單元系列產品。突破高力矩密度減速器、高功率密度馬達、伺服驅動器等融合的高精度電驅動致動器,打造電力驅動旋轉關節、電推桿產品。
控制器。面向高即時協調運動控制需求,研發具有高動態運動驅動、高速通訊等功能的專用晶片,研發「感-算-控」一體化的高性能運動控制器。面向人形機器人認知與決策需求,研發具有多模態空間感知、行為規劃建模與自主學習等能力的智慧晶片,提升人形機器人協調控制能力。
動力能源。面向人形機器人高動態、長續航力需求,突破高能量密度電池、智慧電源管理、電池組最佳化配對等關鍵技術,開發高能源效率、高緊湊動力能源總成產品,提升人形機器人的續航力與環境適應能力。
四拓展場景應用
(一)服務特種領域需求
加速人形機器人在特種環境應用,面向惡劣條件、危險場景作業等需求,強化複雜環境下本體控制、快速移動、精確感知等能力,打造特種應用場景下高可靠人形機器人解決方案。面向要地警戒守衛場景,強化人形機器人在複雜地形高機動魯棒行走能力、態勢感知與智慧決策能力。面向民爆、救援等特殊環境,強化人形機器人本體安全防護能力、複雜任務智慧生成與高精度操作能力,降低作業人員危險。
(二)打造製造業典型場景
聚焦3C、汽車等製造業重點領域,提升人形機器人工具操作與任務執行能力,打造人形機器人示範產線與工廠,在典型製造場景實現深度應用。面向結構化生產製造環節,推動人形機器人在組裝、轉運、偵測、維護等工序的應用與推廣。面向非結構化生產製造環節,加強人形機器人與設備、人員、環境協作互動能力,支撐彈性、客製化生產製造。
(三)加速民生及重點產業推廣
拓展人形機器人在醫療、家事等民生領域服務應用,重點提升人機互動可靠性與安全性,開發具有複雜區域引導、靈活操作、穩健行走、多模態人機互動的解決方案,滿足生命健康、陪伴照護等高品質生活需求。推動人形機器人在農業、物流等重點產業應用落地,提升人機互動、靈巧抓取、分類搬運、智慧配送等作業能力。
專欄3 拓展場景應用
開展試點示範。組織人形機器人創新任務揭榜掛帥,探索賦能製造業的路徑與模式,遴選優秀成果進行試點應用,定期評估評估。以業界特色場景為牽引,培育一批優質解決方案,遴選產業標竿應用,推動人形機器人新技術新產品落地應用。
加強供需對接。打造人形機器人賦能供需對接平台,引導傳統製造業企業、工業園區釋放需求,組織人形機器人企業精準服務對接。加強產業鏈上下游協同,強化全國統一大市場下的標準互認、產品配套、研發協同,加速市場共建、資源共享、利益共贏。
加速成果轉化。建造人形機器人創新成果產業化服務平台,打造一批人形機器人成果孵化創新中心,加速共通技術轉移與推廣應用,提升人形機器人工程化效率,促進成熟產品與解決方案規模化落實。舉辦賦能成果展,促進產學研用交易所合作。
完善應用機制。增加特定場景的深度挖礦和共性場景的規模化推廣,定期遴選發布典型應用場景清單和推薦目錄。鼓勵重點產業和地區主動探索開放應用場景,開拓新模式、新服務、新業態。鼓勵企業探索以應用場景為導向的技術創新研發模式,加強技術與場景深度融合。
五營造產業生態
(一)培育優質企業強化企業創新主體地位,培育具有生態主導力與全球競爭力的人形機器人「鏈主」企業,帶動產業創新資源集聚。針對人形機器人的部組件配套、特色化整合及場景化應用等,加大對優質企業的培育力度,激發湧現一批專精特新「小巨人」企業、製造業單項冠軍企業和獨角獸企業。促進大中小企業融通協同發展,營造有利於企業成長的良好環境,打造安全可靠的產業生態。 (二)完善創新載體及開源環境支援建置人形機器人重點實驗室、製造業創新中心,凝聚產學研各界優勢力量,提升關鍵共通技術供給能力。成立人形機器人百人會等產業組織,促進技術交易所、供需對接、國際合作,深化創新鏈產業鏈資金鏈人才鏈融合。建造人形機器人開源社區,推動開源基金會能力建設,加強對重點企業開源專案的支持力度,匯集全球開發者協同創新。 (三)推動產業集聚發展引導人形機器人創新要素向基礎好、潛力大的地區匯聚,立足各地特色及產業優勢建設孵化器及產業園等,打造創新能力強、應用場景佳的優勢集聚區,推動產業鏈上下游集聚發展。建構產業協同生態,推動機器人、人工智慧、新材料等企業跨領域合作,進行技術應用聯合攻關,增強軟硬協同適配能力,提升產業鏈供應鏈韌性。
六強化支撐能力
(一)健全產業標準體系進行人形機器人標準化路線圖研究,全面整理產業鏈標準化需求,建立健全人形機器人產業標準體系,分級分類推動標準制定。圍繞基礎共通點、系統性評測、安全可信、產業應用等重點方向,加速國家標準、產業標準和團體標準的發展。深入標準宣貫推廣,促進標準落地實施。大力推動我國標準“走出去”,積極參與國際標準制定。 (二)提升檢驗檢測及中試驗證能力製定人形機器人產品檢驗檢測方法,建立智慧化、可靠度、安全性等關鍵指標體系,建構可實施、可度量、可擴展的評測基準。打造權威檢驗檢測機構,完善評測配套工具,滿足企業及使用者的檢測認證需求。支援企業聯合大學院所等建設人形機器人中試驗證平台,強化軟硬耦合適配,提供中試熟化、工程開發、製程改善、軟體升級等服務,加速相關技術成果的工程化落地及產業化應用,推動產品品質提升。 (三)加強安全治理能力提升人形機器人功能安全性能,確保相關技術產品對人及環境友善。強化網路安全防護,提升資訊取得、資料互動、資料安全等技術保障能力。強化整機、關鍵部元件、核心軟體、演算法等重點環節安全風險評估,促進安全能力提升。深化科技倫理風險研判,加速推廣相關倫理標準規範研究訂,促進技術創新與科技倫理協調發展。
七保障措施
(一)加強統籌協同強化部門協同,統籌推動技術攻關、產業發展、整合應用、安全治理等工作,促進人形機器人與人工智慧、機器人等領域整合發展。深化央地協作,優化產業佈局,鼓勵地方結合實際制定針對性、可操作的政策措施,因地制宜推動人形機器人技術創新與產業發展。 (二)完善產業政策推動執行人形機器人創新工程,圍繞專用軟體、核心部組件、整機及應用示範等重點任務加大投入。發揮製造業轉型升級基金等帶動作用,引導產業資本與金融資本積極參與。用好國家產融合作平台,支持領導企業上市融資,推動形成「科技-產業-金融」良性循環。主辦人形機器人大賽、展會等活動,激發各界創新活力。 (三)加速人才引育加強人形機器人相關學科專業人才培養,鼓勵人形機器人企業與高等院校、科研院所等合作,創新產研合作培養模式,共同培養跨領域的交叉Compound型人才及工程型人才,增強高水準人才供給。加強職業教育、技術再訓練等,大力培養產業應用人才。強化高端人才海外交易所引進,健全人才服務體系,確保人才引得來、留得住。 (四)深化交易所合作拓展人形機器人國際合作空間,集聚全球創新資源,加強產業發展交易所,鼓勵國外企業和機構在國內設立研發中心及製造基地等,推動產業國際化發展。鼓勵國內企業走出去,推動新技術、新產品邁向國際市場,拓展跨國業務。深度參與國際規則和標準制定,為全球人形機器人產業發展貢獻中國智慧。
這次《意見》首次對人形機器人技術給予全面規劃,包括關鍵技術、適用場景以及三年、五年清晰目標等。更關鍵的是,工信部對人形機器人產業給予了明確定位。
而哪些技術關乎人形機器人技術演進? 《意見》給了四個面向:機器人「大腦」關鍵技術群、「小腦」關鍵技術群、機器肢關鍵技術群和機器體關鍵技術群:
值得注意的是,此次《意見》也明確要求,培育2-3家有全球影響力的生態型企業及一批專精特新中小企業,打造2-3個產業發展集聚區,孕育開拓一批新業務、新模式、新業態。而且要求聚焦3C、汽車等製造業重點領域,提升人形機器人工具操作與任務執行能力,打造人形機器人示範產線與工廠,在典型製造場景實現深度應用。
從國內看來,不少廠商的人形機器人近期紛紛亮相。在10月24日,小鵬發布首款人形機器人PX5。該機器人在無人攙扶的情況下走上前台並揮手,完成首秀。影片顯示,小鵬人形機器人已實現越障行走、踢足球、平衡車、倒水、抽紙巾、拿物品等動作。
同一天,科大訊飛也在1024開發者節上發布了其人形機器人。早在去年1月,科大訊飛便啟動了“訊飛超腦2030計畫”,而這也是科大訊飛進軍機器人領域第一個長線計畫。依照這個計劃,2025-2030年實現懂知識、會學習、能進化的陪伴機器人、自主學習的虛擬人,讓擁有機器人擁有互動、動作,推動機器人進入家庭。
比亞迪則是入股了智元機器人,這是比亞迪在人形機器人領域的首個公開投資項目。不久前,智元機器人剛發布了第一代通用型人形雙足機器人「遠徵A1」。這個身高175cm、重53kg的人形機器人,可以參與外觀偵測流程、進行組裝底盤等,在繁忙的汽車組裝線上作業。資料顯示,上海智元新創技術有限公司成立於今年2月,經營範圍含智慧機器人的研發、人工智慧理論與演算法軟體開發、人工智慧硬體銷售、電子產品銷售等。
同時,越來越多的大學研究機構孵化公司將人形機器人從實驗室轉向商業化應用。這背後的原因之一就是人工智慧大模型技術的發展,為人形機器人的產業落地提供了技術支撐。
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