人形机器人是具身智能的重要载体，融合机电、软件算法、控制系统、新材料等高端技术于一体，代表了世界机电一体化技术的最高水平，是引领新一轮技术革命和产业变革的关键，具有颠覆性影响和战略意义。 自2024年以来，中国人形机器人产业呈现出爆发式增长，产业规模不断增长，从事人形机器人本体开发的企业超过150，占据全球人形机器人本体企业数量的半壁江山。这场由资本、技术、政策协同驱动的产业变革，正推动中国从 “机器人应用大国”向“机器人创新强国”迈进。

在看到我国人形机器人快速、爆发式增长的背后，也应该充分认识到人形机器人开发的技术难度、复杂性等挑战。在人形机器人开发产业链上游环节的芯片、大模型、算法和零部件构成了技术突破的核心维度，其重要性和挑战可从以下四个层面进行认识：

一、核心在芯片：硬件架构决定智能上限

芯片作为机器人的“大脑”与“小脑”，直接决定其计算能力、实时响应速度和能效比。例如，特斯拉Optimus采用自研Dojo芯片（7nm工艺，集成CPU/GPU/NPU），实现每秒数万亿次运算，支撑视觉处理与运动控制的实时协同。国内企业如黑芝麻智能推出华山?A2000芯片作为“大脑”平台，通过异构计算架构支持多模态感知融合；武当?C1236芯片作为“小脑”，通过分时操作系统实现AI决策与运动控制的并行处理，系统时延降低40%。兆易创新的GD32 MCU系列则针对运动控制优化，其EtherCAT接口支持μs级通信，硬件电流环技术将电机控制精度提升至100ps，成为国内人形机器人关节控制器的主流选择。

芯片的核心地位还体现在：

1. 算力需求指数级增长：双足机器人每关节需独立PID控制，配合视觉SLAM和力觉反馈，单台设备算力需求达100TOPS以上，远超工业机械臂的1TOPS水平。

2. 能效比严苛约束：电池容量限制下，芯片需在20W功耗内完成复杂任务。例如，宇树科技H1机器人采用高通骁龙平台，通过边缘计算架构将续航延长至4小时。

3. 国产化替代加速：尽管特斯拉、波士顿动力依赖定制芯片，但国内地平线征程6、瑞芯微RK3588等产品已实现70%以上性能对标，成本降低30%。

二、难度在大模型：从认知到具身智能的跨越

大模型赋予机器人环境理解与任务规划能力，但其落地需突破三大瓶颈：

1. 多模态实时推理：阿加犀与高通合作的端侧大模型方案，在人形机器人“通天晓”上实现语音交互、视觉识别与运动控制的毫秒级联动。但将GPT-4级模型压缩至边缘设备，需通过模型剪枝（参数量减少80%）和知识蒸馏（推理速度提升5倍）技术，这对算法团队提出极高要求。

2. 具身智能适配：传统大模型擅长文本生成，而机器人需解决“如何用手抓取鸡蛋不破碎”等具身任务。阿里云在哈啰出行案例中采用RAG技术，将知识库与大模型结合，使机器人能根据实时环境调整策略，但工业场景下仍需解决泛化能力不足问题。

3. 伦理与安全边界：人形机器人需在动态环境中自主决策，如核电站巡检时避开辐射区域。这要求大模型具备因果推理能力，而当前主流模型仍依赖相关性分析，存在决策风险。

国内企业正通过“大模型+小模型”的架构破局：主模型处理通用认知，轻量级模型（如MobileNet）专注实时控制。例如，优必选Walker S通过这种方式将响应延迟控制在200ms内，工厂作业效率提升30%。

三、挑战在算法：动态平衡与精准控制的极限突破

算法是连接芯片与硬件的神经中枢，其难点集中在：

1. 双足运动控制：宇树科技H1机器人采用零力矩点（ZMP）算法优化步态，但在楼梯攀爬时仍需依赖惯性导航系统（INS）进行动态补偿，导致能耗增加25%。

2. 灵巧手操作：武汉华威科的电子皮肤集成超千个压力传感器，配合神经网络算法实现豆腐抓取，但力控精度（±0.1N）仍低于人类水平（±0.02N）。

3. 多机协作调度：深圳众擎科技的四足机器人通过分布式算法实现群体协同救灾，但通信时延超过50ms时会出现动作失序，需5G专网支持。

国内企业的创新路径包括以下三个方面：

1. 数据驱动优化：银河通用Galbot G1机器人采集超10万小时运动数据，通过强化学习将摔倒概率从30%降至5%。

2. 仿生算法融合：逐际动力借鉴昆虫运动模式，开发出能耗降低40%的蠕动式行走算法，已应用于灾害救援机器人。

3. 开源生态构建：北京人形机器人创新中心发布OpenWalker开源框架，吸引超200家企业贡献算法模块，推动行业标准建立。

四、关键在零部件：从材料到工艺的全面攻坚

核心零部件占整机成本的60%-70%，其国产化进程直接决定产业竞争力：

1. 精密传动：绿的谐波的谐波减速器精度达1arcmin，寿命突破1万小时，已进入特斯拉供应链，但行星滚柱丝杠仍依赖英国Rolls-Royce，国内某品牌传动的产品寿命仅为进口件的60%。

2. 传感器：柯力传感的六维力传感器精度达0.1%FS，价格较基恩士同类产品低40%，但在-40℃环境下漂移率超过5%，限制了极地应用。

3. 伺服电机：禾川科技的无框力矩电机功率密度达5kW/kg，接近日本安川水平，但在过载150%时温升比进口件高15℃，影响连续作业。

零部件产业链协同效应正在显现：武汉构建“芯片-关节-传感器”完整链条，本土配套率达80%；深圳实现“上午设计、下午打样”的24小时研发闭环，将灵巧手开发周期从6个月缩短至45天。政策层面，工信部专项基金对国产化率超过50%的零部件企业给予15%研发补贴，预计2027年核心部件自给率将突破70%。

以上四个维度的突破呈现非线性依赖关系：芯片算力提升可缓解算法压力（如Dojo芯片使Optimus运动控制算法复杂度降低30%），大模型泛化能力增强能降低对高精度传感器的依赖（如阿加犀方案减少20%力觉传感器使用），而零部件性能突破又能释放芯片潜力（如华威科电子皮肤使主控芯片利用率提升40%）。当前行业正处于“单点突破-系统集成-生态重构”的关键转折期，企业需在技术路线选择（如仿人双足vs轮式类人）、供应链管理（国产替代vs国际协作）和场景落地（工业优先vs消费先行）上做出战略取舍。未来3-5年，具备“芯片-算法-硬件”全栈能力的企业将会主导市场，而单纯依赖某一环节的企业则可能面临被整合风险。

（注：文中涉及企业产品的技术参数均为根据公开资料整理、对比和分析，无不良引导）

作者简介：

王继宏，男，1977年1月生，九三学社社员、教授级高工，现任中国机电一体化技术应用协会常务副会长兼执行秘书长。主要从事制造业自动化、智能制造、智能机器人、智能工厂、制造集成系统等研究。