人形機器人，從科幻走進現實

在2024年世界人工智能大會上，位于展廳入口的“十八金剛”機器人團隊尤為引人注目。十八臺人形機器人以整齊一致的動作向觀眾揮手示意，充分展現了機器人技術的卓越魅力和無限潛力。

在這“十八金剛”中，有一款特別的機器人首次公開亮相，它就是由國家地方共建人形機器人創新中心自主研發的首款開源全尺寸通用人形機器人一一“青龍”機器人。

科幻作家艾薩克·阿西莫夫1950年出版的小說《我，機器人》，對人類與機器人之間的道德界限進行了深入探索。由此小說改編的同名電影2004年上映，所呈現的故事背景設定在2035年的芝加哥，彼時，人工智能技術已在社會得到全面推廣和應用，深入滲透至人類生活的方方面面。

在“Quantic Dream”游戲工作室于2018年推出的人工智能主題游戲《底特律：化身為人》中，我們同樣可以看到類似的場景：故事背景設定在2038年的美國底特律，這座城市因廣泛引入仿生機器人而呈現出一派繁榮景象，這些具備人類外貌的智能仿生人承擔著保姆、建筑工、保安等多種角色。

“青龍”，全球首款！

“青龍”機器人身高185厘米，體重80千克，最大關節扭矩396牛·米，擁有高度仿生的軀干構型和擬人化的運動控制，全身多達43個自主自由度，搭載了高達400TOPS的具身智能控制器，集成了“視、聽、觸、嗅、動”五感融合設計，可實現更為智能的決策和控制，代表了目前人形機器人領域的頂尖硬件設計水平。

“青龍”機器人的硬件結構分為行走與驅動系統、操作與作業系統和具身智能操作系統。

1 行走與驅動系統

“青龍”機器人搭載了輕量化、高剛度、低慣量的高機動仿生腿足，且針對機動能力和負載能力要求更高的腿部系統，采用高扭矩密度的軸向磁通電機，搭配低減速比行星減速器作為腿部的動力系統，來保證機器人腿部擁有足夠的動力輸出和在各種環境下的運動能力。

為了提高地形適應能力，“青龍”機器人搭載了2自由度的腳踝，擁有快速行走、敏捷避障、穩健上下坡和抗沖擊干擾的運動功能。在演示中，“青龍”機器人展現出卓越的地形適應能力，能夠在上坡、臺階、草地等多種復雜環境中穩定行走。同時，在行走過程中，即便遭遇人為踢擊，機器人也能迅速恢復平衡，保持穩定的運行狀態。

2 操作與作業系統

對于更為注重交互能力和作業能力的上肢，“青龍”機器人采用高功率密度電機和高精度諧波減速器，搭配質量輕、作業精度高的7自由度機械臂與五指靈巧手，為機器人的模仿學習和多模態大模型提供了完善的硬件支撐。

3 具身智能操作系統

以上兩個系統為“青龍”機器人提供了“強健”的身體，它還需要一個擁有感知、規劃、決策、控制能力的“腦”。對此，“青龍”機器人搭載了多模態“朱雀”大腦和任務執行模型“玄武”小腦，構建了具身智能操作系統。

“朱雀”大腦：機器人的指揮調度中心，輸入文字信息、圖像信息，經過大腦處理后，輸出語音交互以及任務決策信息。

“玄武”小腦：負責具體的任務執行，以機載視覺作為輸入，以人類的作業作為模仿對象進行輸出。

在現場演示中，“青龍”機器人充分展示了其強大的交互和執行能力。通過先進的視覺系統和決策系統，它能夠與在場的工作人員流暢地對話，并在工作人員的指導下，從一堆水果中精準辨別出香蕉、葡萄，將其交至工作人員手中。這充分證明了“青龍”機器人在人機交互和任務執行方面的卓越性能。

同時，創新中心還打造了全球首個全尺寸人形機器人開源社區平臺Openloong．org.cn，為全球的機器人開發者、研究者和愛好者提供了一個全面的資源庫。

技術加速進化

人形機器人一直被視為適應人類環境、模仿人類行為、實現人機互融的最佳載體，因此，人形機器人被描繪于各類影視和文學作品中，作為展現未來科技與人類生活交織融合的重要元素。在當前科技進步的洶涌浪潮中，人形機器人已不再是科幻小說、電影和游戲世界的專有名詞，而是逐步融入現實生活。

當前，人形機器人不僅具備奔跑、跳躍的能力，甚至部分機器人能夠做出后空翻、倒立等高難度動作。通過對視覺、力矩、觸覺、IMU（慣性測量單元）、雷達等傳感器的集成應用，機器人的識別系統為其賦予了卓越的感知能力。機器人不僅具備了精確識別物體和有效區分距離的“視覺”功能，還擁有了識別語音指令的“聽覺”以及感知觸碰物體外形的“觸覺”等能力。隨著近年來AI技術的迅速發展，機器人已經具備了處理外部信息的核心智能技術，標志著機器人技術體系正在逐步完善和整合。

現在國內外已有大量公司推出了電驅版的人形機器人產品。以波士頓動力公司為例，該公司曾在2013年推出以液壓為動力源的人形機器人Atlas。在今年4月，波士頓動力宣布液壓版Atlas退役，并發布其全新研發的電機驅動的Atlas機器人。與液壓版相比，電機驅動的機器人有著出色的運動能力，且在多個關節上增加了旋轉自由度，使其在搬運重物及轉身時展現出優異性能。宇樹科技推出的Unitree H1是國內全尺寸通用人形機器人實現奔跑的先鋒之作，其運動速度高達3.3米／秒。今年5月，宇樹科技發布的第二款人形機器人Unitree G1擁有更為小巧的外觀和更低的成本，將人形機器人的制作成本下探到了10萬元人民幣。

未來值得期待

從當前技術的發展趨勢來看，智能化技術將使人形機器人具備更高級別的自主決策、學習和適應復雜環境的能力。例如，人形機器人可能會通過深度學習、自然語言處理等AI技術，實現與人類更自然、流暢的交互。同時，擬人化設計將得到進一步推進，使機器人在外觀、運動和行為上更接近人類。

在應用領域，未來，人形機器人的應用場景將涵蓋服務行業、醫療衛生、家庭輔助以及教育培訓等多個領域，不僅會極大地提升工作效率，還將給用戶帶來前所未有的便利與舒適體驗。例如在醫療衛生領域，人形機器人可以作為醫護助手，協助行動不便的病人進行日常活動，如起床、行走等，可以大大減輕醫護人員的工作負擔。它們還能寸步不離地看護高危病人，一旦遇到突發狀況，它們能迅速通知醫生，甚至在醫生抵達之前采取必要的急救措施。

而在某些特定領域，尤其是人類難以長期駐留的高風險環境，如航空航天和災難現場，人形機器人將展現其無可替代的價值。在航空航天領域，它們能在太空中有效協助航天員執行太空探索和設備維護等任務；在災難救援工作中，人形機器人能“奮不顧身”地進入危險區域，承擔搜救、救援和物資運輸等關鍵職責。

未來，或許人形機器人將成為我們生活中不可或缺的一部分。有人形機器人深度參與的世界，你有哪些期待？

作者單位

秦建軍 阮云昊 北京建筑大學

邢伯陽 國家地方共建人形機器人創新中心