中國人形機器人產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)與對策

ROBOT INDUSTRY

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

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”等一批關鍵技術取得突破，確保核心部組件安全有效供給。到2027年，人形機器人技術創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈體系，構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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人形機器人領域三大企業(yè)技術實力分析

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)技術標桿，持續(xù)引領運動控制與智能決策領域的前沿突破。

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、任務規(guī)劃；“小腦”掌管運動協(xié)調、動態(tài)平衡與復雜地形適應；“肢體”關乎機械結構與運動執(zhí)行，如關節(jié)設計等。

優(yōu)必選的技術優(yōu)勢

優(yōu)必選擁有顯著的技術和量產(chǎn)優(yōu)勢。技術優(yōu)勢主要集中在智慧“大腦”、柔順控制、自適應控制和關節(jié)電機四大關鍵領域，尤其在智慧“大腦”和柔順控制方面形成了顯著的技術特色。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、極氪等主機廠應用。

優(yōu)必選在智慧“大腦”領域技術優(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。優(yōu)必選提出的群腦網(wǎng)絡（BrainNet）架構包含超級大腦和智能小腦，分別負責復雜任務決策和多機協(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)必選在視覺導航領域布局了270余項專利，形成技術優(yōu)勢。例如，專利CN111024100B能通過記錄關鍵幀數(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)必選在柔順控制領域處于行業(yè)領先，其通過全身柔順控制技術解決了傳統(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。目前，雖然優(yōu)必選在柔順控制技術上有較強實力，但未進行有效專利布局。

優(yōu)必選在自適應控制領域表現(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)必選在關節(jié)電機領域的技術優(yōu)勢是電機體積小、布局緊湊、集成度高。它在關節(jié)電機技術上布局170余項專利申請，構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、技術均衡、持續(xù)增長的特點，其中，全球專利申請中94.9%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)的關節(jié)電機配合人形機器人腿部設計，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。

宇樹科技自研的關節(jié)電機的動力性能較為領先，其關節(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，輕量化設計同步降低能耗。宇樹科技在關節(jié)電機領域布局了60余項專利申請，涵蓋集成關節(jié)結構、關節(jié)電機、減速機構等多個方面，形成了嚴密的專利壁壘，如專利CN116104913A可靈活調整輸出極速比等。

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

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。這背后是宇樹科技30余項專利技術保駕護航，如專利CN216209863U通過旋轉裝置實現(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，宇樹科技的技術布局僅覆蓋“大腦”和“肢體”兩大技術分支，重點集中于關節(jié)電機、激光等領域，而“小腦”控制算法分支尚未進行專利布局。

波士頓動力的技術優(yōu)勢

作為人形機器人領域的長期引領者，波士頓動力的技術演進軌跡清晰展現(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)必選全球專利申請的地域分布

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域的全球領先地位。波士頓動力在“小腦”控制算法領域實力雄厚，專利布局相對完善，我國企業(yè)在進行相關技術研發(fā)時，應運用專利規(guī)避策略，降低侵權風險。

近年來，波士頓動力將創(chuàng)新重心加速轉向“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、技術均衡的特點，專利申請地域分布較為廣泛，且其在美國國內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。相比之下，多數(shù)國內產(chǎn)品僅能執(zhí)行基礎功能，局限于單一場景任務，缺乏復雜任務執(zhí)行能力和動態(tài)環(huán)境適應能力，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)深度結合，這是打破人形機器人“四肢發(fā)達、頭腦簡單”困局的關鍵。

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)模化量產(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成人形機器人商業(yè)化的雙重瓶頸。國內企業(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人員，但科研成果轉化率不足，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、關節(jié)電機等領域構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，在腿部設計、靈巧手、足端設計等關鍵硬件上的專利儲備薄弱，在執(zhí)行復雜任務方面特別是在“智慧決策”和“小腦”領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)。一是硬件相關專利占比普遍偏高，而“大腦”智能決策相關專利占比偏低。這反映出國內企業(yè)在技術研發(fā)上遵循著“先解決運動能力，再突破智能決策”的技術路徑，導致復雜場景應用能力薄弱。

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)勢領域專利儲備數(shù)量不足，發(fā)明占比較低。這可能導致企業(yè)在核心技術領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優(yōu)勢和盈利能力。

四是前沿領域布局空白。這不利于國內企業(yè)在新興技術領域的創(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)領域，我國需建立“政府—企業(yè)—高校”協(xié)同機制，加速產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺規(guī)模化布局。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，聚焦底層技術和具身智能技術突破，打造了“天工”通用機器人母平臺，重點攻克全身協(xié)同控制、跨場景泛化等關鍵技術。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，培育技術沃土。

圖3 2015-2024年波士頓動力

主要技術分支專利申請數(shù)量的變化趨勢

另一方面，我國應政策性鼓勵人形機器人智能決策領域相關企業(yè)進行開源生態(tài)共建。開源生態(tài)建設可借鑒群核科技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，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。三是我國應建立嚴格的質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、科研機構合作，共同攻克技術難題。企業(yè)可提出關鍵技術需求，聯(lián)合高校或科研機構的科技園進行攻關。技術轉化后，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)新和轉化。

二是我國政府應引導企業(yè)和高校共同投資建設中試平臺，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、產(chǎn)業(yè)行業(yè)協(xié)會等布局建設中試平臺，支持重點領域20家中試平臺，按建設投入給予最高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。

三是我國應圍繞人形機器人領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的高價值專利，促進技術共享與創(chuàng)新。

四是我國應建立人形機器人“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化。例如，中國科學院深圳先進技術研究院建立的“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。

五是我國應優(yōu)化高校教育，提升科研轉化能力。一方面，科研人員需補充創(chuàng)新管理、商業(yè)設計等課程，提升成果轉化能力；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、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，技術攻關路徑更清晰；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)有供應鏈快速切入。此外，家居服務、康復輔助等消費級應用場景對“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，成為細分領域的先行者。

對策5：強化知識產(chǎn)權部署

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)交叉授權核心專利，并設立風險共擔基金應對海外訴訟。

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

三是建議我國向中小企業(yè)派出知識產(chǎn)權援助團隊，增強企業(yè)在專利布局、專利風險預警等方面的能力。同時，我國應加大對企業(yè)海外知識產(chǎn)權維權援助力度，提供海外知識產(chǎn)權糾紛應對指導服務，幫助企業(yè)防范化解知識產(chǎn)權風險，如貿(mào)易調查、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)應加強知識產(chǎn)權管理，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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