ROBOT INDUSTRY

人形機器人是人工智能與機器人技術(shù)融合的前沿領(lǐng)域，具有巨大發(fā)展?jié)摿蛷V泛應(yīng)用前景，是推動我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的重要支撐。人形機器人的技術(shù)突破不僅關(guān)乎產(chǎn)業(yè)升級，更是搶占全球科技競爭制高點的關(guān)鍵。

我國高度重視人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2023年10月，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，明確提出到2025年，人形機器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，確保核心部組件安全有效供給。到2027年，人形機器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系，構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實力達到世界先進水平。

此外，2025年《政府工作報告》首次明確提及“具身智能”，將其與生物制造、量子科技、6G一起列為需要重點培育的未來產(chǎn)業(yè)，并提出“建立未來產(chǎn)業(yè)投入增長機制”。

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人形機器人領(lǐng)域三大企業(yè)技術(shù)實力分析

人形機器人產(chǎn)業(yè)正迎來爆發(fā)式增長，《人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2024年）》預測，2028年到2035年，人形機器人整機市場規(guī)模將達到50億元至500億元。

目前，在人形機器人領(lǐng)域，優(yōu)必選、宇樹科技、波士頓動力三大企業(yè)發(fā)展迅猛。優(yōu)必選憑借量產(chǎn)落地與多場景應(yīng)用能力優(yōu)勢成為產(chǎn)業(yè)化先鋒；宇樹科技通過高運動性能和成本控制優(yōu)勢開辟新賽道；波士頓動力作為行業(yè)技術(shù)標桿，持續(xù)引領(lǐng)運動控制與智能決策領(lǐng)域的前沿突破。

這場重塑未來的產(chǎn)業(yè)競賽，聚焦于人形機器人的三大核心技術(shù)分支：“大腦”負責環(huán)境感知、智能決策與交互，如視覺識別、任務(wù)規(guī)劃；“小腦”掌管運動協(xié)調(diào)、動態(tài)平衡與復雜地形適應(yīng)；“肢體”關(guān)乎機械結(jié)構(gòu)與運動執(zhí)行，如關(guān)節(jié)設(shè)計等。

優(yōu)必選的技術(shù)優(yōu)勢

優(yōu)必選擁有顯著的技術(shù)和量產(chǎn)優(yōu)勢。技術(shù)優(yōu)勢主要集中在智慧“大腦”、柔順控制、自適應(yīng)控制和關(guān)節(jié)電機四大關(guān)鍵領(lǐng)域，尤其在智慧“大腦”和柔順控制方面形成了顯著的技術(shù)特色。同時，優(yōu)必選率先實現(xiàn)了人形機器人量產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，目前，其Walker S系列產(chǎn)品已進入比亞迪工廠實訓，并已經(jīng)先后進入蔚來、大眾、極氪等主機廠應(yīng)用。

優(yōu)必選在智慧“大腦”領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢明顯。2025年3月，優(yōu)必選Walker S1機器人在極氪5G智慧工廠開展人形機器人協(xié)同實訓，完成多場景下的分揀、搬運和裝配任務(wù)。優(yōu)必選提出的群腦網(wǎng)絡(luò)（BrainNet）架構(gòu)包含超級大腦和智能小腦，分別負責復雜任務(wù)決策和多機協(xié)同控制。同時，優(yōu)必選基于DeepSeek-R1研發(fā)的大模型讓人形機器人具備高效協(xié)同能力。此外，優(yōu)必選在視覺導航領(lǐng)域布局了270余項專利，形成技術(shù)優(yōu)勢。例如，專利CN111024100B能通過記錄關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)和位姿實現(xiàn)地圖的自動更新，專利CN110955242B可實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下的高效路徑規(guī)劃與避障。

優(yōu)必選在柔順控制領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先，其通過全身柔順控制技術(shù)解決了傳統(tǒng)剛性末端交互的痛點。優(yōu)必選的人形機器人Walker X可以進行柔順物理交互，具備全身柔順控制能力，感應(yīng)外力沖擊，保證人機交互安全；還能完成按摩、擰瓶蓋、端茶倒水等家居任務(wù)。目前，雖然優(yōu)必選在柔順控制技術(shù)上有較強實力，但未進行有效專利布局。

優(yōu)必選在自適應(yīng)控制領(lǐng)域表現(xiàn)出色，實現(xiàn)了人形機器人的平穩(wěn)行走，在“小腦”控制算法上部署了370余項專利。

優(yōu)必選在關(guān)節(jié)電機領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢是電機體積小、布局緊湊、集成度高。它在關(guān)節(jié)電機技術(shù)上布局170余項專利申請，構(gòu)建了較為全面的專利保護體系。

優(yōu)必選的專利布局較為全面，專利申請量達2600余項，呈現(xiàn)出聚焦本土、技術(shù)均衡、持續(xù)增長的特點，其中，全球?qū)＠暾堉?4.9%集中于中國市場，海外布局僅占5.1%；而中國專利以發(fā)明專利為主，實用新型與外觀專利形成有效補充。優(yōu)必選的技術(shù)分支覆蓋“大腦”“小腦”和“肢體”三個方面，布局較為完整。

宇樹科技的技術(shù)優(yōu)勢

宇樹科技人形機器人的破局利器是速度與成本，其人形機器人產(chǎn)品H1和G1的運動速度分別能到達3.3m/s和2m/s，領(lǐng)先于優(yōu)必選同類產(chǎn)品。在成本控制方面，宇樹科技自主研發(fā)的關(guān)節(jié)電機配合人形機器人腿部設(shè)計，將整機成本壓縮至消費級市場可接受范圍，如G1人形機器人售價僅9.9萬元，推動人形機器人從實驗室走向真實場景。

宇樹科技自研的關(guān)節(jié)電機的動力性能較為領(lǐng)先，其關(guān)節(jié)電機M107是一款專為機器人研制的無刷電機，具有大功率密度、高扭矩的特點，同時體積小、重量輕，輕量化設(shè)計同步降低能耗。宇樹科技在關(guān)節(jié)電機領(lǐng)域布局了60余項專利申請，涵蓋集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)電機、減速機構(gòu)等多個方面，形成了嚴密的專利壁壘，如專利CN116104913A可靈活調(diào)整輸出極速比等。

宇樹科技在人形機器人的腿部設(shè)計方面展現(xiàn)了獨特優(yōu)勢，這為其出色的運動速度提供了基礎(chǔ)。例如，專利CN118289111A提供了一種緊湊的機器人腿部動力結(jié)構(gòu)，專利CN210180564U提供了一種穩(wěn)定性強且可測壓力的足底結(jié)構(gòu)。

宇樹科技的感知系統(tǒng)在成本和性能上具有優(yōu)勢，其自研的4D激光雷達基礎(chǔ)款僅999元，為傳統(tǒng)方案價格的1/10，以低成本實現(xiàn)360°全方位深度感知，為高速運動提供了可靠且經(jīng)濟的環(huán)境認知基礎(chǔ)。這背后是宇樹科技30余項專利技術(shù)保駕護航，如專利CN216209863U通過旋轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)三維環(huán)境掃描等。

宇樹科技的專利布局具有全球布局、硬件主導的特征，其專利申請量約110項，低于優(yōu)必選。在國內(nèi)的專利申請中，其發(fā)明專利占比約43%，同樣低于優(yōu)必選水平。此外，宇樹科技的技術(shù)布局僅覆蓋“大腦”和“肢體”兩大技術(shù)分支，重點集中于關(guān)節(jié)電機、激光等領(lǐng)域，而“小腦”控制算法分支尚未進行專利布局。

波士頓動力的技術(shù)優(yōu)勢

作為人形機器人領(lǐng)域的長期引領(lǐng)者，波士頓動力的技術(shù)演進軌跡清晰展現(xiàn)了從動態(tài)性能突破向智能決策升級的戰(zhàn)略跨越。

圖1 優(yōu)必選全球?qū)＠暾埖牡赜蚍植?/p>

圖2 優(yōu)必選中國專利申請的類型及數(shù)量占比

自2017年，波士頓動力的人形機器人Atlas陸續(xù)可以實現(xiàn)后空翻、復雜地形穿越等多項復雜運動，奠定了其在“小腦”高動態(tài)平衡與復雜運動控制領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。波士頓動力在“小腦”控制算法領(lǐng)域?qū)嵙π酆�，專利布局相對完善，我國企業(yè)在進行相關(guān)技術(shù)研發(fā)時，應(yīng)運用專利規(guī)避策略，降低侵權(quán)風險。

近年來，波士頓動力將創(chuàng)新重心加速轉(zhuǎn)向“大腦”智能決策系統(tǒng)。2022年，人工智能研究所的成立是其重要里程碑，并在智能決策方面持續(xù)發(fā)力。2024年，波士頓動力的人形機器人Atlas已進入工廠場景，搭載融合強化學習與環(huán)境建模技術(shù)的智能中樞系統(tǒng)，可自主完成汽車發(fā)動機部件的搬運、分裝及精準放置，實現(xiàn)毫米級裝配精度。這種在復雜場景中進行多步驟、高精度操作的能力，正是當前絕大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)亟待攻克的核心課題。波士頓動力的專利布局同樣比較全面，申請量達650余項，呈現(xiàn)出全球覆蓋、技術(shù)均衡的特點，專利申請地域分布較為廣泛，且其在美國國內(nèi)與海外的布局比例接近1:1，體現(xiàn)出全球均衡布局策略，技術(shù)分支覆蓋“大腦”“小腦”和“肢體”三大方向，“肢體”分支占比較高，整體布局完整。

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產(chǎn)業(yè)化進程中的核心挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)1：智慧決策能力的短板

國內(nèi)人形機器人企業(yè)研發(fā)存在“重運動、輕大腦”的傾向。盡管宇樹科技H1等產(chǎn)品可以完成后空翻等高動態(tài)動作，但在“大腦”層面的智慧決策與多模態(tài)交互能力上，與國際標桿企業(yè)存在明顯差距。例如，波士頓動力Atlas能自主完成汽車發(fā)動機部件的搬運、分裝及精準放置任務(wù)。相比之下，多數(shù)國內(nèi)產(chǎn)品僅能執(zhí)行基礎(chǔ)功能，局限于單一場景任務(wù)，缺乏復雜任務(wù)執(zhí)行能力和動態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，這主要是由于大模型與具身智能的融合不足。

盡管優(yōu)必選通過接入DeepSeek大模型實現(xiàn)了部分工程任務(wù)執(zhí)行，但其他多數(shù)企業(yè)尚未突破多模態(tài)感知與決策算法的技術(shù)瓶頸。如何將語言大模型的邏輯推理能力與機器人的物理執(zhí)行系統(tǒng)深度結(jié)合，這是打破人形機器人“四肢發(fā)達、頭腦簡單”困局的關(guān)鍵。

挑戰(zhàn)2：核心零部件本土化進程受阻

近年來，雖然核心零部件，如精密減速器、無框電機、空心杯電機、觸覺傳感器等，本土化率持續(xù)提升，但在精度、穩(wěn)定性、使用壽命等方面與先進產(chǎn)品還存在差距。例如，當前RV減速器的本土化程度不足30%，六維力矩傳感器、觸覺傳感器依賴進口，本土產(chǎn)品精度不足。

挑戰(zhàn)3：規(guī)�；慨a(chǎn)與成本控制雙重瓶頸

量產(chǎn)能力不足與成本居高不下構(gòu)成人形機器人商業(yè)化的雙重瓶頸。國內(nèi)企業(yè)如優(yōu)必選、宇樹科技等量產(chǎn)規(guī)模普遍不能超過千臺級，有的企業(yè)還停留在原型機狀態(tài)；而特斯拉計劃在2025年實現(xiàn)1萬臺量產(chǎn)目標，其規(guī)模效應(yīng)帶來的成本優(yōu)勢將形成巨大競爭力。

數(shù)據(jù)顯示，當前，國產(chǎn)人形機器人生產(chǎn)成本約為40萬至50萬元，高端產(chǎn)品成本更高，難以打開消費市場。此外，核心零部件進口依賴推高整機成本，售后體系薄弱進一步削減市場份額。

挑戰(zhàn)4：創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈融合不足

我國高校和科研院所具有很強的研發(fā)實力，但成果轉(zhuǎn)化較少。國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、清華大學等多家高校取得了豐碩的研究成果，培養(yǎng)了大量科研團隊與技術(shù)人員，但科研成果轉(zhuǎn)化率不足，這凸顯出我國產(chǎn)學研割裂的問題。另外，中試環(huán)節(jié)的缺失導致技術(shù)成熟度提升緩慢。

挑戰(zhàn)5：企業(yè)專利布局能力亟待加強

我國人形機器人企業(yè)在專利布局上面臨系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。優(yōu)必選、宇樹科技的專利布局清晰揭示了短板所在：優(yōu)必選雖在視覺導航、關(guān)節(jié)電機等領(lǐng)域構(gòu)建了相對完善的專利體系，但其海外布局占比僅5.1%，且高級智能決策算法與柔順控制等優(yōu)勢技術(shù)尚未形成有效專利壁壘；宇樹科技申請總量偏少，發(fā)明專利占比較低，在腿部設(shè)計、靈巧手、足端設(shè)計等關(guān)鍵硬件上的專利儲備薄弱，在執(zhí)行復雜任務(wù)方面特別是在“智慧決策”和“小腦”領(lǐng)域存在專利布局空白。

優(yōu)必選和宇樹科技的案例，集中體現(xiàn)了國內(nèi)人形機器人企業(yè)在專利布局上的薄弱環(huán)節(jié)。一是硬件相關(guān)專利占比普遍偏高，而“大腦”智能決策相關(guān)專利占比偏低。這反映出國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)上遵循著“先解決運動能力，再突破智能決策”的技術(shù)路徑，導致復雜場景應(yīng)用能力薄弱。

二是海外專利申請數(shù)量不足。優(yōu)必選海外占比僅5.1%，宇樹科技雖海外占比近半但總量過小，這可能影響企業(yè)海外市場份額和國際競爭力。

三是優(yōu)勢領(lǐng)域?qū)＠麅鋽?shù)量不足，發(fā)明占比較低。這可能導致企業(yè)在核心技術(shù)領(lǐng)域的專利保護不夠全面，容易被競爭對手繞過專利壁壘，削弱其在市場競爭中的技術(shù)優(yōu)勢和盈利能力。

四是前沿領(lǐng)域布局空白。這不利于國內(nèi)企業(yè)在新興技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果得到及時保護，如多模態(tài)大模型、智能決策框架等。

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破局路徑與對策建議

對策1：智能決策系統(tǒng)攻堅

一方面，在智能決策系統(tǒng)領(lǐng)域，我國需建立“政府—企業(yè)—高�！眳f(xié)同機制，加速產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺規(guī)�；季�。例如，北京的國家地方共建具身智能機器人創(chuàng)新中心，是由優(yōu)必選、小米機器人等企業(yè)聯(lián)合共建，聚焦底層技術(shù)和具身智能技術(shù)突破，打造了“天工”通用機器人母平臺，重點攻克全身協(xié)同控制、跨場景泛化等關(guān)鍵技術(shù)。我們建議推廣此模式，建立多個區(qū)域性人形機器人協(xié)同創(chuàng)新中心，培育技術(shù)沃土。

圖3 2015-2024年波士頓動力

主要技術(shù)分支專利申請數(shù)量的變化趨勢

另一方面，我國應(yīng)政策性鼓勵人形機器人智能決策領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)進行開源生態(tài)共建。開源生態(tài)建設(shè)可借鑒群核科技SpatiaLM模型開源經(jīng)驗，該模型通過開放空間認知理解算法，吸引開發(fā)者貢獻訓練數(shù)據(jù)共建算法庫，并與其SpatialVerse仿真平臺形成“認知-交互”閉環(huán)訓練鏈。我們建議設(shè)立“機器人開源貢獻指數(shù)”，對代碼開源率較高的企業(yè)給予一定的資金、稅收政策支持。

對策2：核心部件本土化突圍

一是我國政府應(yīng)通過專項政策引導，支持人形機器人核心零部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。例如，提供研發(fā)補貼和稅收優(yōu)惠，對采用國產(chǎn)零部件的整機廠給予采購補貼。二是我國應(yīng)推動整機廠與零部件商共建定制產(chǎn)線，降低成本。例如，特斯拉通過一體化壓鑄技術(shù)，將ModelY的后底板零件數(shù)量從70個減少到1個，顯著降低了生產(chǎn)成本和制造復雜度。三是我國應(yīng)建立嚴格的質(zhì)量檢測標準和認證體系，確保核心零部件的精度、穩(wěn)定性和使用壽命，提升國產(chǎn)零部件的市場競爭力。

對策3：創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合

一是我國需要鼓勵企業(yè)與高校、科研機構(gòu)合作，共同攻克技術(shù)難題。企業(yè)可提出關(guān)鍵技術(shù)需求，聯(lián)合高�；蚩蒲袡C構(gòu)的科技園進行攻關(guān)。技術(shù)轉(zhuǎn)化后，科研團隊可持一定比例股份，打破以往“一錘子買賣”的模式。這種“企業(yè)出題，高校答題，收益共享”的機制，能夠融合產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈，促進科技成果的持續(xù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化。

二是我國政府應(yīng)引導企業(yè)和高校共同投資建設(shè)中試平臺，為科研成果提供驗證和優(yōu)化的環(huán)境，打通成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”。例如，南京市引導企業(yè)聯(lián)合高校、科研機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)行業(yè)協(xié)會等布局建設(shè)中試平臺，支持重點領(lǐng)域20家中試平臺，按建設(shè)投入給予最高200萬元資助。同時，我們提倡中試實驗室共享，降低儀器使用成本。

三是我國應(yīng)圍繞人形機器人領(lǐng)域建立專利開放許可平臺，充分運用開放許可制度，鼓勵高校和科研院所在該平臺上展示與人形機器人相關(guān)的高價值專利，促進技術(shù)共享與創(chuàng)新。

四是我國應(yīng)建立人形機器人“科研成果超市”，與企業(yè)需求直接對接，加速科研成果從實驗室到市場的轉(zhuǎn)化。例如，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院建立的“成果超市”，通過卡片式展示和掃碼查詢的方式，讓科技成果“觸手可及”，試運營首周成果簽約金額已達580萬元。這種模式為人形機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的思路和動力。

五是我國應(yīng)優(yōu)化高校教育，提升科研轉(zhuǎn)化能力。一方面，科研人員需補充創(chuàng)新管理、商業(yè)設(shè)計等課程，提升成果轉(zhuǎn)化能力；另一方面，教材編寫可適當融入企業(yè)工程師的實踐經(jīng)驗，助力科研成果高效轉(zhuǎn)化。

對策4：前瞻性布局靈巧手新賽道

人形機器人的下一競爭焦點，將從移動能力轉(zhuǎn)向操作能力。當前，機器人的運動性能進步顯著，但想要真正解決復雜任務(wù)、滿足實際需求，需要“大腦”智能決策與“靈巧手”精細操作的高效協(xié)同。未來，提升這種協(xié)同能力，實現(xiàn)人形機器人“大腦”指揮下的高靈巧性、自適應(yīng)操作，將是產(chǎn)業(yè)競爭的重點方向。

靈巧手模塊的開發(fā)與應(yīng)用具有低門檻、高潛力的雙重特性。相比高投入、長周期、強資源依賴的整機研發(fā)，靈巧手聚焦抓取、點觸等功能，對復雜系統(tǒng)整合要求較低，技術(shù)攻關(guān)路徑更清晰；其制造依賴精密加工、傳感集成等成熟工藝，工業(yè)城市可依托現(xiàn)有供應(yīng)鏈快速切入。此外，家居服務(wù)、康復輔助等消費級應(yīng)用場景對“輕量化、高性價比”靈巧手需求明確且迫切，這些場景可能會成為人形機器人技術(shù)中最快商業(yè)化的突破口。對非一線城市而言，這是開辟新增長極的黃金機遇，聚焦“輕量化、高性價比”的靈巧手通用模塊的企業(yè)，有望搶占市場先機，成為細分領(lǐng)域的先行者。

對策5：強化知識產(chǎn)權(quán)部署

一是建議我國組建人形機器人專利聯(lián)盟，推動優(yōu)必選、宇樹等科技企業(yè)交叉授權(quán)核心專利，并設(shè)立風險共擔基金應(yīng)對海外訴訟。

二是建議我國推動國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)加強知識產(chǎn)權(quán)布局，尤其是海外專利布局。人形機器人全球市場龐大，國內(nèi)人形機器人未來一定會出海，提前部署海外知識產(chǎn)權(quán)迫在眉睫。

三是建議我國向中小企業(yè)派出知識產(chǎn)權(quán)援助團隊，增強企業(yè)在專利布局、專利風險預警等方面的能力。同時，我國應(yīng)加大對企業(yè)海外知識產(chǎn)權(quán)維權(quán)援助力度，提供海外知識產(chǎn)權(quán)糾紛應(yīng)對指導服務(wù)，幫助企業(yè)防范化解知識產(chǎn)權(quán)風險，如貿(mào)易調(diào)查、海外展會專利糾紛等。

四是建議我國重視開源軟件的知識產(chǎn)權(quán)風險，營造良性的開源生態(tài)環(huán)境。在推動開源軟件發(fā)展的同時，企業(yè)應(yīng)加強知識產(chǎn)權(quán)管理，確保開源軟件的合法使用和創(chuàng)新。

作者：郝潔 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心

刊載：《軟件和集成電路》雜志2025年8月刊

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