人形机器人作为智能制造领域的重要组成部分，近年来受到了广泛关注。这种人形机器人不仅具有类似人类的外形结构和运动方式，如双足行走和双手协作，而且还能在人类工作和居住的环境中执行任务，操作为人设计的工具和设备，甚至与人进行交流。人形机器人的技术难点在于模拟人类的“感知-认知-决策-执行”过程，这涉及到仿生感知认知技术、生机电融全技术、人工智能技术、大数据云计算技术、视深导航技术等多个尖端技术领域的综合应用。
在传统机器人的三大类型中，工业机器人主要应用于汽车、航空航天、轨道交通等领域，提供高精度、高可靠性的焊接、搬运、存储等自动化服务。协作机器人则是一种新型的工业机器人，它能够与人类在生产线上协同工作，提高生产效率并发挥人类的智能。服务机器人则更加多样化，涵盖了农业、矿业、建筑、医疗、养老助残、家用服务、公共服务等多个领域，执行从采摘、巡检到手术、护理、教育、娱乐等一系列复杂任务。特种机器人则是为特定危险环境或特殊任务设计的机器人，如水下探测、安防巡逻、消防救援等。
1.3节中提到的人形机器人产业链，是指从上游的核心零部件和软件系统供应商，到中游的人形机器人本体制造商，再到下游的终端应用市场的整个链条。产业链的上游包括电机、关节、传感器、控制器、操作系统等关键零部件和软件系统的提供商，这些部件和系统的质量和技术水平直接影响到机器人的性能和稳定性。中游是负责组装和质检的机器人制造商，而下游则是医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个应用领域。
人形机器人产业链的上游主要是硬件（零部件）和软件系统供应商。零部件包括精密减速器（谐波减速器、RV减速器、行星减速器）、伺服电机（无框力矩电机、空心杯电机）、丝杠、传感器（视觉传感器、力传感器、IMU）等；软件部分则包括感知软件（语音识别、视觉识别、位置识别、运动识别）、认知软件（语言处理、深度语义、知识图谱）、决策软件（路径规划、行为决策）等。Tesla AI day的数据显示，一台人形机器人通常包括线性系统、旋转系统、灵巧手、感知系统和芯片、锂电等组成。
在执行部分，减速器、丝杠、电机等是关键组件。减速器用于降低转速、放大扭矩，精密减速器在机器人的小臂、腕部或手部等轻负载领域有广泛应用。丝杠作为传动元件，分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，前者具有高摩擦力小、传动效率高、精度高等特点；后者则具有高承载、耐冲击、体积小、高速度、噪音低、寿命长等特点。电机方面，无框力矩电机和空心杯电机是人形机器人中常用的电机类型，无框力矩电机具有体积小、精度高、响应速度快等优点，而空心杯电机则因其体积小、控制精度高、寿命长等特性，在机器人、无人机、航空航天器等高端领域有广泛应用。
感知控制部分，包括IMU、力传感器、3D视觉、编码器等，是人形机器人的“感官”，负责采集和处理环境和自身的各种信息，为机器人的决策和控制提供数据支持。力传感器能检测张力、拉力、压力等力学量，直接影响机器人的力控制性能。触觉传感器则连接机器人触觉感知系统与物理世界，实现对外界物体的感知和反馈。IMU（惯性传感器）用于测量物体三轴姿态角及加速度，是机器人导航和平衡控制的关键部件。3D视觉和编码器则为机器人提供精确的空间定位和运动控制能力。
人形机器人行业的兴起标志着智能制造领域的一个重要转折点。特斯拉作为行业的领航者，已经将其战略重心从汽车转向了AI领域，包括全自动驾驶（FSD）、Robotaxi和人形机器人。特斯拉的这一转变凸显了人形机器人在未来发展中的战略地位。除了特斯拉，包括英伟达、苹果、波士顿动力等在内的多家海内外知名企业也在积极布局人形机器人领域，推出了各自的产品和解决方案。
例如，英伟达的CEO黄仁勋对生成式AI和人形机器人的发展前景持续看好，而苹果公司则在研发一款家居智能机器人，并预计于2025年发布。波士顿动力公司则宣布退出液压方案，转而推出电动的Atlas机器人，并预计于2025年在现代汽车进行测试。在中国，机器人行业的进展同样如火如荼，涌现出了优必选、宇树、智元、傅利叶等众多优秀的机器人整机制造商，以及三花智控、拓普集团等优秀的Tier1供应商。
这些企业的人形机器人产品在技术上不断突破，应用场景也在不断拓展。
从工业生产线的自动化到家庭服务、医疗辅助、教育娱乐等多个领域，人形机器人的潜力正在逐渐被挖掘。随着技术的成熟和成本的降低，人形机器人的商业化进程有望加速，市场需求预计将持续增长。
3.2节中详细介绍了特斯拉机器人的发展历程和特点。特斯拉在2022年发布了Optimus人形机器人，并在2023年的世界人工智能大会上展示了其最新进展。特斯拉CEO埃隆·马斯克强调了Optimus的战略意义，并透露了特斯拉在机器人领域的技术布局，包括将FSD算法应用于机器人，以及在机器人的感知、力控和运动性能上的持续优化。特斯拉的Optimus Gen2在硬件、运控能力和轻量化方面都有显著提升，展现了特斯拉在人形机器人领域的技术实力和未来发展方向。
3.3节则关注了人形机器人行业的投融资情况。随着人形机器人技术的不断成熟和应用场景的拓展，该行业的投资热度持续上升。2022年，中国智能机器人行业的投资事件数量和金额均达到了较高水平，涉及人形机器人、智能仿生机器人、智能机械手等多个细分领域。这些投融资事件不仅为人形机器人的研发和产业化提供了资金支持，也反映了市场对人形机器人未来发展的乐观预期。
人形机器人的应用场景广泛，因其通用性强和易于接受的人形设计，有潜力打破工厂、商用和家用的界限，成为一个真正通用的产品。人形机器人可作为商业入口，反映未来商业价值，其终端应用市场包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域。
在工业领域，人形机器人被用于生产线上的操作、维护和检测等工作，通过模拟人类工人的动作和决策，提高生产效率和质量。在医疗领域，人形机器人协助医生进行手术，利用其高精度和稳定性，减少手术风险。教育型人形机器人则作为教学辅助工具，帮助学生理解编程逻辑，增加实践经验。
军事型人形机器人在战场上执行任务，如驾驶汽车、持枪射击等，俄罗斯的“费多尔”机器人士兵已能完成此类任务。娱乐型人形机器人则作为玩具和表演道具，提供娱乐体验。人形机器人的设计需要考虑关节自由度、运动能力和智能感知程度，以满足不同应用场景的需求。
人形机器人的发展前景广阔，但同时也面临资金投入大、设计挑战等问题。为了避免人类产生不安感，人形机器人的外形设计应类人而非复制人。此外，人形机器人的肌肉力量和活动能力也是设计时需要考虑的重要因素。随着技术的不断进步和市场的逐渐成熟，人形机器人有望在未来发挥更大的作用，成为人类生活和工作中不可或缺的伙伴。
