人形机器人，从科幻走进现实

在2024年世界人工智能大会上，位于展厅入口的“十八金刚”机器人团队尤为引人注目。十八台人形机器人以整齐一致的动作向观众挥手示意，充分展现了机器人技术的卓越魅力和无限潜力。

在这“十八金刚”中，有一款特别的机器人首次公开亮相，它就是由国家地方共建人形机器人创新中心自主研发的首款开源全尺寸通用人形机器人一一“青龙”机器人。

科幻作家艾萨克·阿西莫夫1950年出版的小说《我，机器人》，对人类与机器人之间的道德界限进行了深入探索。由此小说改编的同名电影2004年上映，所呈现的故事背景设定在2035年的芝加哥，彼时，人工智能技术已在社会得到全面推广和应用，深入渗透至人类生活的方方面面。

在“Quantic Dream”游戏工作室于2018年推出的人工智能主题游戏《底特律：化身为人》中，我们同样可以看到类似的场景：故事背景设定在2038年的美国底特律，这座城市因广泛引入仿生机器人而呈现出一派繁荣景象，这些具备人类外貌的智能仿生人承担着保姆、建筑工、保安等多种角色。

“青龙”，全球首款！

“青龙”机器人身高185厘米，体重80千克，最大关节扭矩396牛·米，拥有高度仿生的躯干构型和拟人化的运动控制，全身多达43个自主自由度，搭载了高达400TOPS的具身智能控制器，集成了“视、听、触、嗅、动”五感融合设计，可实现更为智能的决策和控制，代表了目前人形机器人领域的顶尖硬件设计水平。

“青龙”机器人的硬件结构分为行走与驱动系统、操作与作业系统和具身智能操作系统。

1 行走与驱动系统

“青龙”机器人搭载了轻量化、高刚度、低惯量的高机动仿生腿足，且针对机动能力和负载能力要求更高的腿部系统，采用高扭矩密度的轴向磁通电机，搭配低减速比行星减速器作为腿部的动力系统，来保证机器人腿部拥有足够的动力输出和在各种环境下的运动能力。

为了提高地形适应能力，“青龙”机器人搭载了2自由度的脚踝，拥有快速行走、敏捷避障、稳健上下坡和抗冲击干扰的运动功能。在演示中，“青龙”机器人展现出卓越的地形适应能力，能够在上坡、台阶、草地等多种复杂环境中稳定行走。同时，在行走过程中，即便遭遇人为踢击，机器人也能迅速恢复平衡，保持稳定的运行状态。

2 操作与作业系统

对于更为注重交互能力和作业能力的上肢，“青龙”机器人采用高功率密度电机和高精度谐波减速器，搭配质量轻、作业精度高的7自由度机械臂与五指灵巧手，为机器人的模仿学习和多模态大模型提供了完善的硬件支撑。

3 具身智能操作系统

以上两个系统为“青龙”机器人提供了“强健”的身体，它还需要一个拥有感知、规划、决策、控制能力的“脑”。对此，“青龙”机器人搭载了多模态“朱雀”大脑和任务执行模型“玄武”小脑，构建了具身智能操作系统。

“朱雀”大脑：机器人的指挥调度中心，输入文字信息、图像信息，经过大脑处理后，输出语音交互以及任务决策信息。

“玄武”小脑：负责具体的任务执行，以机载视觉作为输入，以人类的作业作为模仿对象进行输出。

在现场演示中，“青龙”机器人充分展示了其强大的交互和执行能力。通过先进的视觉系统和决策系统，它能够与在场的工作人员流畅地对话，并在工作人员的指导下，从一堆水果中精准辨别出香蕉、葡萄，将其交至工作人员手中。这充分证明了“青龙”机器人在人机交互和任务执行方面的卓越性能。

同时，创新中心还打造了全球首个全尺寸人形机器人开源社区平台Openloong．org.cn，为全球的机器人开发者、研究者和爱好者提供了一个全面的资源库。

技术加速进化

人形机器人一直被视为适应人类环境、模仿人类行为、实现人机互融的最佳载体，因此，人形机器人被描绘于各类影视和文学作品中，作为展现未来科技与人类生活交织融合的重要元素。在当前科技进步的汹涌浪潮中，人形机器人已不再是科幻小说、电影和游戏世界的专有名词，而是逐步融入现实生活。

当前，人形机器人不仅具备奔跑、跳跃的能力，甚至部分机器人能够做出后空翻、倒立等高难度动作。通过对视觉、力矩、触觉、IMU（惯性测量单元）、雷达等传感器的集成应用，机器人的识别系统为其赋予了卓越的感知能力。机器人不仅具备了精确识别物体和有效区分距离的“视觉”功能，还拥有了识别语音指令的“听觉”以及感知触碰物体外形的“触觉”等能力。随着近年来AI技术的迅速发展，机器人已经具备了处理外部信息的核心智能技术，标志着机器人技术体系正在逐步完善和整合。

现在国内外已有大量公司推出了电驱版的人形机器人产品。以波士顿动力公司为例，该公司曾在2013年推出以液压为动力源的人形机器人Atlas。在今年4月，波士顿动力宣布液压版Atlas退役，并发布其全新研发的电机驱动的Atlas机器人。与液压版相比，电机驱动的机器人有着出色的运动能力，且在多个关节上增加了旋转自由度，使其在搬运重物及转身时展现出优异性能。宇树科技推出的Unitree H1是国内全尺寸通用人形机器人实现奔跑的先锋之作，其运动速度高达3.3米／秒。今年5月，宇树科技发布的第二款人形机器人Unitree G1拥有更为小巧的外观和更低的成本，将人形机器人的制作成本下探到了10万元人民币。

未来值得期待

从当前技术的发展趋势来看，智能化技术将使人形机器人具备更高级别的自主决策、学习和适应复杂环境的能力。例如，人形机器人可能会通过深度学习、自然语言处理等AI技术，实现与人类更自然、流畅的交互。同时，拟人化设计将得到进一步推进，使机器人在外观、运动和行为上更接近人类。

在应用领域，未来，人形机器人的应用场景将涵盖服务行业、医疗卫生、家庭辅助以及教育培训等多个领域，不仅会极大地提升工作效率，还将给用户带来前所未有的便利与舒适体验。例如在医疗卫生领域，人形机器人可以作为医护助手，协助行动不便的病人进行日常活动，如起床、行走等，可以大大减轻医护人员的工作负担。它们还能寸步不离地看护高危病人，一旦遇到突发状况，它们能迅速通知医生，甚至在医生抵达之前采取必要的急救措施。

而在某些特定领域，尤其是人类难以长期驻留的高风险环境，如航空航天和灾难现场，人形机器人将展现其无可替代的价值。在航空航天领域，它们能在太空中有效协助航天员执行太空探索和设备维护等任务；在灾难救援工作中，人形机器人能“奋不顾身”地进入危险区域，承担搜救、救援和物资运输等关键职责。

未来，或许人形机器人将成为我们生活中不可或缺的一部分。有人形机器人深度参与的世界，你有哪些期待？

作者单位

秦建军 阮云昊 北京建筑大学

邢伯阳 国家地方共建人形机器人创新中心