人形機(jī)器人形態(tài)日益復(fù)雜，正處于落地場景的重大技術(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。其中，機(jī)器人的自主性是一個核心挑戰(zhàn)。

近期，優(yōu)必選科技公司開發(fā)了Walker S2機(jī)器人，Walker S2 身高 5 英尺 3 英寸（約 160 厘米），體重 95 磅（約 43 公斤），場景適配性更強(qiáng)，且配備了一套巧妙的自主換電系統(tǒng)，可以讓人形機(jī)器人采用雙電池自主熱插拔換電方式自行更換電池，無需人工干預(yù)，同時配合群體協(xié)同技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)7x24小時廠內(nèi)作業(yè)，為人形機(jī)器人落地工業(yè)場景的行業(yè)痛點(diǎn)交出了突破性答案，從而引發(fā)全球熱議。

自主換電技術(shù)到底怎么實(shí)現(xiàn)的？背后需求和技術(shù)原理是什么？

機(jī)器人大講堂采訪到了優(yōu)必選科技相關(guān)負(fù)責(zé)人，挖到了部分獨(dú)家信息。這篇文章從技術(shù)細(xì)節(jié)、研發(fā)邏輯、應(yīng)用價值三個維度，揭開Walker S2自主換電技術(shù)的神秘面紗。

▍換電技術(shù)的核心

Walker S2的自主換電技術(shù)，最核心的突破在于雙電池自主熱插拔。

據(jù)悉，與傳統(tǒng)人形機(jī)器人單電池設(shè)計不同，Walker S2搭載了兩塊由比亞迪提供的標(biāo)準(zhǔn)化的磷酸鐵鋰電池，雙電池協(xié)同約能提供約2小時的續(xù)航。

更關(guān)鍵的是，這兩塊電池支持帶電熱插拔，當(dāng)其中一塊電池電量不足時，機(jī)器人可自主將其換下并換上滿電電池，整個過程中另一塊電池持續(xù)供電，確保機(jī)器人不會因換電而停機(jī)。

“我們采用了原創(chuàng)的雙電池動力平衡技術(shù)，通過實(shí)時電量監(jiān)測和動態(tài)平衡控制，實(shí)現(xiàn)了雙電池的同充同放�！�優(yōu)必選副總裁兼研究院院長焦繼超博士在采訪中解釋道，這項技術(shù)不僅能精準(zhǔn)把控兩塊電池的電量分配，還能通過特殊的電路設(shè)計杜絕換電過程中的電流沖擊，從硬件層面保障換電安全。

相較于行業(yè)內(nèi)部分廠家采用的大小電池方案（小電池維持機(jī)器人待機(jī)，大電池負(fù)責(zé)供電，換電時依賴小電池支撐），Walker S2的標(biāo)準(zhǔn)化雙電池設(shè)計優(yōu)勢顯著：一方面，兩塊電池規(guī)格統(tǒng)一，可降低生產(chǎn)和維護(hù)成本；另一方面，通過靈巧的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，機(jī)器人能靈活切換“雙電池續(xù)航”或“單電池工作”模式，適應(yīng)不同場景下的電量需求。

此外，標(biāo)準(zhǔn)化的電池設(shè)計也降低了維護(hù)難度，電池的統(tǒng)一規(guī)格使更換、檢修更便捷，進(jìn)一步減少了運(yùn)維工作量。

▍軟硬件協(xié)同創(chuàng)新

除了電池，自主換電的核心挑戰(zhàn)之一，是如何讓機(jī)器人在無人干預(yù)的情況下，精準(zhǔn)完成電池的插拔動作。焦繼超博士介紹，Walker S2主要通過雙臂協(xié)同精準(zhǔn)換電技術(shù)與實(shí)時視覺定位的組合，攻克了這一難題。

從硬件來看，為了實(shí)現(xiàn)自主換電所需的靈活性，Walker S2的腰部擁有±162°的旋轉(zhuǎn)自由度，配合新增的兩個操作自由度，其工作范圍可覆蓋從地面到1.8米高處，這意味著它既能彎腰抓取地面的電池，也能抬手將電池插入高處的換電倉。

更重要的是，盡管增加了自由度，Walker S2通過3D打印技術(shù)和新型復(fù)合材料的應(yīng)用，整機(jī)重量從Walker S1的76公斤降至70公斤，結(jié)構(gòu)更緊湊，動作靈活性反而提升，為精準(zhǔn)換電提供了硬件基礎(chǔ)。

機(jī)器人大講堂還獲悉，因為搬運(yùn)產(chǎn)品、換電時需要旋轉(zhuǎn)腰部，對機(jī)身結(jié)構(gòu)的負(fù)荷較大，這對機(jī)身結(jié)構(gòu)的輕量化、結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度提出了更多要求。

Walker S2就采取了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件由優(yōu)必選自主設(shè)計研發(fā)，攻克了部分結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工難題，保證了腰部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、壽命等要素，并通過材料學(xué)革新，從而不僅確保機(jī)器人能支撐幾十公斤的負(fù)載，還實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人輕量化，以確保在換電過程中機(jī)器人的整體穩(wěn)定性。

有機(jī)構(gòu)指出，這種大型結(jié)構(gòu)件的打印難度遠(yuǎn)超小型零件，因為傳統(tǒng)3D打印技術(shù)在打印大尺寸部件時，容易出現(xiàn)應(yīng)力不均、精度不足等問題，導(dǎo)致零件強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。

因此從結(jié)構(gòu)設(shè)計層面而言，優(yōu)必選這款部件，可能通過拓?fù)鋬?yōu)化算法，在非受力區(qū)域減少材料用量，實(shí)現(xiàn)按需分配材料，既實(shí)現(xiàn)了輕量化目標(biāo)，又滿足了工業(yè)場景的強(qiáng)度要求。

在軟件算法層面，Walker S2背部搭載的實(shí)時視覺定位相機(jī)是保證精準(zhǔn)度的關(guān)鍵之一。當(dāng)機(jī)器人靠近換電站時，相機(jī)會實(shí)時捕捉電池倉的位置信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給本體控制系統(tǒng)。這結(jié)合機(jī)器人自身的定位算法和柔順控制技術(shù)，雙臂能根據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整動作軌跡，確保夾爪以毫米級精度對準(zhǔn)電池接口。

“整個過程就像人類用手插拔U盤，既需要力量控制，也需要精準(zhǔn)對準(zhǔn)�！苯估^超形象地比喻道。

這種硬件靈活性與軟件精準(zhǔn)度的組合，讓W(xué)alker S2實(shí)現(xiàn)了從自主走到換電站到插拔電池 再到返回工作崗位的全流程無人化。據(jù)相關(guān)人士消息，Walker S2的自主換電成功率已經(jīng)比較穩(wěn)定，可以滿足工業(yè)場景的應(yīng)用要求。

▍自主換電技術(shù)始末

優(yōu)必選S2的全新落地，可以說為工業(yè)人形機(jī)器人的行業(yè)應(yīng)用打了個樣。在工業(yè)制造的智能化浪潮中，目前大多人形機(jī)器人都嘗試從實(shí)驗室走向生產(chǎn)車間，成為填補(bǔ)勞動力缺口、提升生產(chǎn)效率的關(guān)鍵力量，而作為國內(nèi)首家成功落地工業(yè)場景和實(shí)際客戶的企業(yè)，優(yōu)必選一直試圖以各種方式真正將人形機(jī)器人技術(shù)向下落地，而非炒概念。

在工業(yè)場景中，一臺人形機(jī)器人的續(xù)航能力直接決定其實(shí)際價值。2023年起，優(yōu)必選陸續(xù)調(diào)研了20余家車企及3C工廠發(fā)現(xiàn)，續(xù)航瓶頸、場景適配性、整廠自動化協(xié)同等核心難題長期制約人形機(jī)器人的規(guī)�；瘧�(yīng)用。例如大多人形機(jī)器人進(jìn)入工廠后，工作3～4小時后就需充電40分鐘，但工廠的生產(chǎn)節(jié)奏是連續(xù)的，哪怕停機(jī)1小時，也會嚴(yán)重打亂產(chǎn)線節(jié)奏。

更關(guān)鍵的是，人工充電需要專門的運(yùn)維人員，這與工廠降本增效的目標(biāo)相悖，尤其是在搬運(yùn)、分揀等人力密集型崗位，企業(yè)本就希望通過機(jī)器人降低運(yùn)維人員數(shù)量，減少人力投入，若人形機(jī)器人反而需要專人伺候充電，其商業(yè)價值便會大打折扣，但現(xiàn)實(shí)情況是大多人形機(jī)器人落地工廠成了“機(jī)器爹”。

另一項核心訴求來自投資回報率。焦繼超坦言，目前人形機(jī)器人的工作效率與人類相比還有差距，如果機(jī)器人因為充電頻繁停機(jī)，效率可能只有人類的50%。若不能解決續(xù)航問題，人形機(jī)器人的規(guī)�；涞貙⑹艿较拗�。

正是這些一線反饋，讓優(yōu)必選在2024年9月就將自主換電列為Walker S2的核心研發(fā)目標(biāo)。 “我們從10月正式立項，整個團(tuán)隊圍繞如何讓機(jī)器人7x24小時連續(xù)工作這一目標(biāo)，拆解技術(shù)難點(diǎn)，最終拿出了雙電池自主換電方案�！苯估^超說。

▍換電技術(shù)的系統(tǒng)思維

基于客戶的真實(shí)需求和痛點(diǎn)，Walker S2作為優(yōu)必選從Walker S1深度迭代而來的新產(chǎn)品，其自主換電技術(shù)因此不僅是硬件層面的升級，更是軟件算法、群體智能與工業(yè)場景需求深度融合的必然成果。

因為在優(yōu)必選的技術(shù)藍(lán)圖中，自主換電并非孤立存在，而是與群體智能深度融合的系統(tǒng)工程。2025年3月，優(yōu)必選推出了群體智能技術(shù)，開啟了多機(jī)器人進(jìn)廠打工的新范式。

而Walker S2在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自主與群體協(xié)同的AI雙驅(qū)動，這意味著，單臺機(jī)器人能自主完成換電，多臺機(jī)器人則能通過云端大腦協(xié)同調(diào)度，在流程上實(shí)現(xiàn)整廠工作效率的最大化。

“云端大腦就像調(diào)度中心，負(fù)責(zé)給機(jī)器人分配換電任務(wù)和規(guī)劃最優(yōu)路徑�！苯估^超解釋道。比如，當(dāng)多臺Walker S2在工廠不同區(qū)域工作時，云端大腦會實(shí)時監(jiān)測每臺機(jī)器人的電量，像滴滴打車一樣，為電量低的機(jī)器人規(guī)劃最近的換電站和最優(yōu)路線，避免換電站排隊擁堵。這種群體協(xié)同能力，讓自主換電技術(shù)的價值得到進(jìn)一步放大，最終讓不僅單臺機(jī)器人能連續(xù)工作，整個機(jī)器人團(tuán)隊的作業(yè)效率也能得到統(tǒng)籌優(yōu)化。

與此同時，Walker S2搭載的工業(yè)智能體技術(shù)Co-Agent，讓機(jī)器人具備了更強(qiáng)的自主決策能力。比如，當(dāng)機(jī)器人檢測到自身電量低于閾值時，會主動向云端大腦申請換電，在換電過程中，若遇到電池倉位置偏移等突發(fā)情況，本體智能系統(tǒng)能快速調(diào)整動作，無需等待云端指令。這種云端大腦+本體小腦的模式，既保證了群體協(xié)同的高效性，又確保了單機(jī)操作的靈活性。

▍結(jié)語與未來

當(dāng)前，人形機(jī)器人行業(yè)的供應(yīng)鏈尚未成熟，各家企業(yè)的技術(shù)方案差異較大，導(dǎo)致零部件難以通用，這在一定程度上制約了行業(yè)的規(guī)�；l(fā)展。Walker S2的自主換電技術(shù)，不僅是優(yōu)必選的一次產(chǎn)品迭代，更代表了工業(yè)人形機(jī)器人向?qū)嵱没~進(jìn)的重要一步。

從行業(yè)發(fā)展的角度來看，這項技術(shù)的突破具有多重意義。據(jù)廣東省統(tǒng)計，2025-2030年全省勞動力缺口將達(dá)3000萬，全國范圍內(nèi)的用工缺口更為龐大。在搬運(yùn)、分揀等重復(fù)勞動崗位，年輕人不愿從事、企業(yè)招工難的問題尤為突出。人形機(jī)器人的規(guī)模化應(yīng)用，被視為填補(bǔ)這一缺口的重要手段，而自主換電技術(shù)則賦予人形機(jī)器人全天候作業(yè)能力，也為其提供了續(xù)航保障。

假設(shè)一臺人形機(jī)器人每天工作24小時，再配合群體智能調(diào)度，多臺機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，整體效率可以極大提升。這種效率提升可以直接轉(zhuǎn)化為成本優(yōu)勢。以汽車工廠的搬運(yùn)崗位為例，一臺Walker S2若能實(shí)現(xiàn)24小時連續(xù)工作，且無需支付薪資、社保等成本，長期來看，優(yōu)必選Walker S2機(jī)器人的投資回收期將大幅縮短。