不同类型机器人各自领域应用情况如何？

不同类型的机器人在各自的应用领域中展现出重要的功能和价值。

1.固定基座机器人：全面赋能实验室与工业场景

固定式机器人由于其精度和稳定性，广泛应用于实验室自动化、教育和工业制造。 它们在需要高精度的任务中表现出色，但受限于固定位臵，成本高且维护要求高。其中 一个新颖的框架被称为机器人操作网络（Robotic Manipulation Network ROMAN）。 ROMAN 是一种机器人操作网络，通过混合层次学习（HHL）来解决复杂的顺序任务。 它结合了模仿学习和强化学习，能够执行多种复杂的操作任务，比如按按钮、拾取物品、 旋转、插入等。ROMAN 的优势在于它可以处理长时间任务，适应随机的任务顺序，并 且在出错时能够自动恢复，继续完成任务。

HHL 结合了行为克隆（BC）、生成对抗模仿学习（GAIL）和近端策略优化（PPO） 等算法。首先，行为克隆用于初始化策略，通过学习专家演示的动作来引导机器人。然 而，单独依赖模仿学习存在局限性，因此 HHL 还利用 GAIL 和 PPO 来增强学习过程。 GAIL 通过对比机器人生成的轨迹与专家轨迹，进一步优化机器人行为，而 PPO 则提供 了一个外部奖励信号，帮助机器人在探索中找到更优的策略。通过这种方式，HHL 框架 能够在长时间任务中适应新情况，并具有从错误中恢复的能力。

ROMAN 具备识别错误的能力，且能快速进行动态恢复。当 ROMAN 在执行“拾取 和放臵”以及“拾取和丢弃”子任务时出现错误的情况下，系统迅速调整策略，以重新抓取 物品并完成任务。这些错误可能包括抓取对象不准确、执行轨迹出错或激活了错误的任 务顺序，但 ROMAN 通过其中央操控网络，能够在任务失败时激活不同的专家网络，进 行调整和修正。这种能力展示了 ROMAN 框架的强大适应性，不仅能够执行预设的任务 序列，还能够在遇到新的或意外的情况时进行调整，恢复并继续完成任务。通过平衡探索和利用，ROMAN 生成了超越原始示范的行为，体现了在面对复杂和动态环境时的灵 活性。 目前工业机械臂市场规模稳步增长，国产品牌份额提升。根据中国报告大厅发布的 文章表示，2022 年中国机械臂市场规模接近 178.3 亿元，同比增长 6.26%。到 2023 年， 市场规模增至 186.4 亿元，预计 2024 年将达 193.4 亿元，2025 年将超过 200 亿元。2022 年，国内品牌工业机械臂市场份额显著提升，达到 71.2 亿元。到 2023 年，国产工业机 器人市场份额为 52.45%，首次超过外资品牌，显示出国产品牌市场竞争力的增强。

2. 轮式/履带式机器人：高机动性适应复杂道路环境

移动机器人适应复杂多样的应用场景。轮式机器人因其高效机动性，广泛应用于物 流、仓储和安全检查。其优点包括结构简单、成本较低、高能效及在平坦表面快速移动 的能力，但在不平坦地形中表现有限。与此不同，履带式机器人在复杂地形中表现出色， 适合农业、建筑和军事领域，但能效较低且在平坦表面上移动较慢。两种机器人各有优 劣，适用于不同环境和任务。 在物流领域，亚马逊的 Kiva 机器人较为成熟。自 2012 年收购 KIVA 以来，亚马逊 探索各类机器人及智能化技术在仓储物流领域的应用，截至目前，亚马逊内部使用的机 器人数量已超 75 万，是全球最大的机器人使用主体之一。

KIVA 机器人能够提升仓库拣货效率。Kiva 开发了一套系统，包括可移动货架、二 维码地板网格、智能包装站、橙色机器人和强大的软件系统。我们认为，Kiva 彻底改变 了仓库内部的物流方式。创新想法是让货架移动到工人面前，而非让工人走到货架前。 这一系统大幅提高了配送中心的效率，减少了人工错误和操作成本。

Kiva 机器人通过精巧的设计提升了仓库自动化的安全性和效率，同时优化了制造成 本和操作可靠性。Kiva 部署的仓库地面上每隔大约 1 米就有一个二维码，Kiva 就根据这 些标记进行定位和误差补偿。它的每一个动作都来自于云端的指令。在它到达目标货架 底部后，其使用一个滚珠丝杠升降梯结构，通过原地旋转来升高自己，将货架顶起约 10 厘米。从外面看，Kiva 机器人外壳的每一侧都有红外传感阵列，以及气动保险杠，用于 检测和缓冲碰撞。外壳上还有充电接口和一系列状态指示灯。每一台 Kiva 机器人有三个 独立的自由度：两个驱动轮，加上一个用于起重的旋转电机。起重电机转动时，两个驱 动轮反方向旋转，结果是托盘相对于地面没有旋转，只在滚珠丝杠的作用下升高。相比 于传统的大负载直线驱动方案比如液压、剪式升降台，Kiva 的这种利用轮子的结构显然 更加简单可靠。

受益于制造业自动化、服务业升级以及技术创新，我国移动机器人市场一直处于迅 速发展阶段。2021-2022 年，国外深陷疫情泥潭时，我国疫情得到有效防控，企业复工 复产已成常态化，因此国内机器人成为众多海外市场的选择；根据搜狐援引观研天下的 文章中指出，预计随着随着机器人技术的快速发展、应用场景的多样化，未来我国移动 机器人行业将有千亿级别空间。搜狐援引观研天下的数据显示，2018-2022 年我国移动 机器人市场规模从 34.96 亿元扩大到 96.73 亿元。目前我国移动机器人行业主要集中在 华东地区，占比达到了 30.11%；其次为华北地区，其市场规模占比为 16.14%。

3.四足机器人：龙头制造商占据大量市场份额

四足机器人以其稳定性和适应性而广泛应用于复杂地形的探索、救援任务和军事行 动。它们的设计灵感来源于四足动物，通过多关节设计实现生物运动的模拟，并能够自 动调整姿态，以适应不断变化的地形。传感系统如激光雷达和摄像头则为机器人提供环 境感知，使其能够自主导航和避障。当前，几种四足机器人被广泛使用，包括 Unitree Robotics 的 Unitree A1 和 Go1、Boston Dynamics 的 Spot 以及 ANYbotics 的 ANYmal C。Unitree A1 和 Go1 因成本效益和灵活性广受欢迎，具有强大的机动性和智能避障能 力。Boston Dynamics 的 Spot 则以其出色的稳定性、负载能力和操作灵活性著称，适 用于工业检查和救援任务。尽管四足机器人技术先进，但其高昂的制造成本和电池续航 限制了其在某些领域的广泛应用。

例如 AIRS 团队的麒麟机器人，团队引入仿生设计思路来优化设计四足机器人整体 结构。基于对中型犬解剖骨骼结构的仔细研究，合理设计每个部位的尺寸。机器人整体 结构具备较高负载能力，同时大大提升了越障性能。团队结合复杂地形感知技术，提出 了一种能够让四足机器人在通过崎岖 3D 地形时实现高能效的运动。 根据 AIRS 援引 QYR（恒州博智）的统计及预测，2023 年全球腿式机器人市场销 售额为 6.02 亿美元，预计 2030 年将达到 15.11 亿美元，CAGR 为 14.3%（2024-2030）。 全球主要的的腿式机器人（Legged Robot）生产商包括索尼、优必选、蔚蓝智能科技和 乐聚机器人，市场占比超过 68%。其中，索尼以约 28% 的市场份额领先。亚太地区是 最大的市场，占比约 57%；其次是北美和欧洲，分别约占比 24%和 12%。从产品类型 来看，四足机器人占市场份额最大，约 56%。在产品应用方面，最大的应用领域是教育 和娱乐，其次是科学研究。

4.人形机器人：未来拥有强大潜力，技术仍需探索

人形机器人因其类人形态在服务业、医疗保健和协作环境中越来越普及。它们模仿 人类的动作和行为，提供个性化服务，特别是在医疗手术和精密制造等需要复杂操作的 领域。人形机器人的灵巧手设计拥有多个自由度和高精度传感器，使其具备出色的抓握和操纵能力。例如，Boston Dynamics 的 Atlas 以其卓越的机动性和稳定性闻名，能够 执行复杂动态动作。AIST 的 HRP 系列在研究和工业应用中表现出色，具有高稳定性和 灵活性，适合复杂环境下与人类协作任务。Honda 的 ASIMO 能够行走、跑步、爬楼梯， 还能识别面部和手势，适用于接待和导游服务。Softbank Robotics 的 Pepper 是一种小 型社交机器人，能够识别情绪并进行自然语言交流，广泛应用于客户服务和教育环境。 尽管人形机器人在复杂环境中的稳定性和可靠性方面仍面临挑战，但通过引入电机驱动 系统和整合大语言模型（LLMs），人形机器人有望在制造业、医疗保健和服务行业中填 补劳动力缺口，提高效率和安全性。

各大厂商合作打造具身智能，本体集成仍存在技术瓶颈。AI 软件相关厂商通过提供 AI 算力、大模型和算法软件，推动人形机器人实现视觉分析、语义理解、任务分解和动 作规划等功能；核心零部件厂商则提供各类传感器、电机、减速器等硬件设备，构建机 器人所需的感知、控制、动力和运动模块；机器人本体厂商负责将这些硬件和软件整合， 打造完整的人形机器人产品。然而，人形机器人商用化进程仍面临技术瓶颈，特别是在 本体集成、运动控制、感知系统和智能分析等关键技术方面，需要进一步突破才能实现 自主导航和任务执行。

人形机器人的市场普及需要产品价格的逐步下降。目前相较于商用服务机器人和工 业机器人，人形机器人的价格仍然高达数十万至百万级，这限制了用户的采纳意愿。然 而，随着技术突破、产业链发展和应用规模扩大，价格有望持续下探，从而提高用户的 购买意愿。产品的核心优势在于其场景通用性，特别适用于复杂、多变的环境和需要高 度人机协同的任务。为了实现这一目标，软硬件的解耦设计至关重要，即在坚实的硬件 基础上，根据不同需求动态加载各领域的大型模型。

人形机器人的商业化进程需要循序渐进。首先在商用服务领域，如酒店、商场等场 所提供智能交互服务。随着技术迭代，机器人将逐步进入灾害救援和极限环境作业等特 种应用领域。在工业制造中，人形机器人会率先在精密装配和物料搬运等环节实现自动 化作业。最终，随着技术和市场的成熟，人形机器人将进入家庭市场，承担陪伴、教育 和家务等多种角色，满足家庭日常生活需求。

人形机器人行业的快速发展受到政策支持、技术进步和成本控制等多方面因素的推 动。未来三年，人形机器人产业的年增长率预计将维持在 40%以上。政策方面，北京亦 庄将出台人形机器人三年行动计划，进一步打造国内领先的机器人技术创新策源地、高 端制造集聚地、集成应用新高地和产业生态示范地。同时，上海举办的 2024 中国人形 机器人开发者大会，围绕人形机器人创新中心建设、核心技术壁垒突破、产业链成本降 低、应用落地场景、投资赛道方向等议题展开。根据证券时报援引赛迪顾问发布的《2024 中国人形机器人产业生态发展研究》显示，2023 年人形机器人产业进入爆发期，预计到 2026 年中国人形机器人产业规模将突破 200 亿元，未来功能型整机将逐步占据主流， 发展潜力巨大。