距离转正上岗还差几步人形机器人

想象一下这个画面：一个凌晨的车间，几排整齐的人形机器人沙沙作响地做着流水线任务。这个场景放在几年前只在科幻电影里，不过在今天已经实现了。

前不久，人形机器人企业Figure推出第二代人形机器人Figure02，在软硬件上比起一代都有突破进展，更是搭载了“金主爸爸”OpenAI定制的语音推理模型，实现自然语言的交互。现在的它，已经进入宝马车厂开始“打工”了，可以无休止地狂干20个小时。

“炸裂”新品的发布又把人形机器人推到了舆论中心，从去年底优必选（9880.HK）上市到今年WAIC上特斯拉Optimus新一代的亮相，再到近期Figure02的推出，人形机器人的发展在这两年可谓进展神速。

但是，脱下“创新技术”这层外壳，人形机器人的量产难度到底在哪里？从研发到商业化应用又需要面对什么挑战呢？

为什么是“人形”

人形机器人，最近又火了。

被微软、英伟达和OpenAI投资的人形机器人企业Figure在前几天发布了号称“地表最强”新款人形机器人Figure02。和上一代相比，Figure02进行了外观的重构，机器人的外皮承担了压力，采用了外骨骼结构，这样子机器人的电源和算力布线就集成在机体内部，由此提高了机器人的性能；迭代后的Figure02手部具有16个自由度，能够承受与人类相当的力量。

软件方面，新一代机器人也搭载了投资人OpenAI定制的语音到语音推理模型，这样子人类就可以直接用语音和机器人交互。

其实机器人发展到现在，在我们日常生活中的渗透率已经非常高了，比如在商场里常见的大型清扫机器人、物流流水线上的物流机器人等；专项机器人如此完善的今天，我们为什么还要做人形机器人？

而且， 为什么一定要是“人形”？

答案其实很简单， 因为只有“人形机器人”才最有可能接近“全能机器人” 。

我们生活的世界中，所有的场景、设备、工具都是服务于人类的形态设计的，所以各种单项的机器人可以拆解某一种具体的场景去使用，比如物流机器人可以做扛、放重物，工业机器人可以拧螺丝、扫地机器人可以打扫，但是出了这个特定的领域，这个机器人就成了一块“高科技板砖”。

而只有人形机器人能够不受场景的限制，融入人类生活的各个方面。人形机器人最大的特点是自由度高，具备较强的自主性和多功能性；例如，在工业制造中，人形机器人可以替代人类从事重复、繁杂和危险的工作减少事故发生。我们可以将现在各种机器人理解成发展人形机器人的一个初级形态，而人形机器人才是终极形态。

为了实现这个终极形态，人形机器人需要做三件事：感知、运动、思考。

就拿跨越障碍物这件事情来说，得先“感知”到障碍物，然后“思考”是走过去、跳过去还是跨过去，最后“运动”或者说行动来实现跨越。这对普通人来说只是下意识的行为，对人形机器人就是一个复杂的训练过程。

现在大部分的人形机器人的问题都出在“思考”这个环节上 ，毕竟感知和运动可以通过传感器布局、机器人关节设计的完善来在硬件上下功夫，不过“思考”这件事情实在是太复杂了。

以往大家的训练方式都是“打标签”，比如教人工智能学习什么叫做“西瓜”就把各式各样的西瓜打上标签，人工智能在看到符合这个标签的物体的时候就可以给出相应的认知。不过这样的训练方式放在有局限性的领域中还好，放在更大的领域中就很难做到穷尽。

现在有了大模型，就打开了一种新的训练思路。 大模型加上传感器数据，可以训练机器人更好地了解世界的规律。

比如同样都是去冰箱里拿饮料，拿瓶装可乐和袋装牛奶的方式就不一样，大模型学习可以让机器人“理解”可乐可以直接捏起来而袋装牛奶就要轻轻拎起来的区别。

更重要的是， 大模型可以训练机器人对自然语言的理解 ，比如你说“我饿了”，现在的机器人未必懂它需要做什么，但大模型训练之后，机器人就可以为你跳转到外卖平台的界面，更甚者可以给你去炒盘菜。对自然语言的深入理解，帮助机器人更好地理解人类，也能更大地减轻人类与机器人的交互难度。

可以说， 大模型的应用又给人形机器人的发展推向了next level 。

多方入局

在大模型的加持下，2023年被称为“人形机器人元年”。

从融资表现来看，据“IT桔子”数据， 2023年人形机器人领域融资事件有23起，总金额达到54.71亿元，是过去十年以来的巅峰 。而截至当前，2024年人形机器人领域已经有14起融资事件，总金额接近24亿元。

从产品来看，2023年开始至今，不论是新锐的产品还是企业都在涌现。比如2023年成立的星动纪元，由清华大学交叉信息研究院孵化，致力于具身智能以及人形通用机器人技术和产品的研发；同年成立的开普勒，自研算法实现人形机器人预设动作与端到端全自主规划相结合模式及精准控制...

还有赶在今年元旦之前上市的机器人赛道老牌选手优必选，更是以“人形机器人第一股”的姿态给整个产业的资本化再次推上快车道。

以优必选为例， 这些三方供应商是整个领域的主力军 。这些企业基本都会以某种使用场景为切入来进行人形机器人的研发，比如优必选更专注于工业制造、达闼更多面向家庭服务。作为整个产业链的中游，三方供应商最重要的自然是争取下游的订单，趁早“进厂”；所以，市场化、商业化就对他们非常重要。比如，今年2月，优必选的Walker S已经在合肥蔚来汽车工厂进行“实调”；据“趣解商业”了解，已经和数十家国内头部新能源汽车企业接触，推进人形机器人需求对接。

而这些“被进厂”的下游企业当中，也有部分开始自己搞人形机器人的选手。

特斯拉，就是一个代表。机器人作为马斯克的“宏图计划”当中非常浓墨重彩的一笔，其机器人的代表作Optimus也一直都有进展，如今已经可以双臂与腿配合完成基础瑜伽动作，与此同时保持躯干的稳定性；还可以通过纯视觉输入，以正常的速度拿起积木，并能按照蓝、绿两类颜色正确分类，在对面发生人为移动积木的动作时，Optimus依旧能以自身原本的节奏顺利完成任务，且在积木摆放出错时，自主调整正面朝上，完成纠错。

小米也早在2022年就发布了“Cyber one”，近期又联手机器人泰斗王田苗，投资了一家名为"小雨智造"的具身智能科技公司，这也是小米首次对外投资具身智能领域公司；而本田入局机器人领域都已经三十多年的时间，推出的ASIMO甚至在2002年就跑去和纽交所董事长握手去了。

和中游供应商有差别的是，下游企业的研发出了实用性还有品牌效应 ，尤其是这几位都是现在典型的造车企业，在汽车智能化势不可挡的趋势下，对于智能机器人的研究能让车企更敏锐地捕捉前沿技术，也展现自己的技术实力。

在去年的 1024 小鹏汽车科技日上，何小鹏推出了小鹏汽车自研的人形态双足机器人 PX5；，小鹏团队耗时 5 个月，实现了自研双足机器人的稳定行走。

8月12日，何小鹏在微博上发布一则视频，展示了一只机器手订购MONA M03的过程。表示：“AI及大型硬件的新进展今年内我们将跟大家同步，敬请期待。”虽然微博透露的信息不多，但也能看出小鹏在积极布局机器人赛道。

在实用性上，中游厂商更重视“开源”，因为要“开张卖钱”，而下游厂家就更重视“节流”。 马斯克就表示Optimus量产之后也会率先进入到特斯拉的生产流水线。用人形机器人代替工人拧螺丝，可以收获一个24小时待机、不会疲劳、不会闹情绪的“完美打工人”，成本降低、效率提升，最终实现的就是生产成本的控制。

当然，下游厂商研发的人形机器人足够稳定后也可以进行商业化，从而成为整个企业收入的一个增长部分；不过从底层逻辑来说，虽然都是争先“进厂”，但中游和下游的侧重点还是略微不同。

何时量产

不论是中游还是下游选手，虽然都热热闹闹的，但也各有各的麻烦。

特斯拉的人形机器人已经开始拖延量产时间了。去年就表示Optimus要在2024年底前实现量产的马斯克在不久前发推称特斯拉明年会小批量的生产人形机器人，然后预期在2026年实现量产以及对其他企业客户的交付；也就是说整个机器人的进展推后了几乎一年。

小米的“Cyber One”在2022年亮相之后最后一次展示是在2023世界机器人大会上，而且展示的也是2022年的老版本，之后也没传来什么突破性的消息。

“预计优必选人形机器人进入汽车工厂将在2024年底实现小规模交付。”优必选董事会主席、执行董事兼行政总裁周剑表示。不过在交付之前，已经上市的优必选还要面对市值滑坡的困境。

截至8月14日，优必选的报收86.25港元/股，相比今年3月7日最高峰的股价328港元/股，不到半年时间跌幅已经超过了70%；市值也由高峰的超1300亿港元跌到了361.87亿港元，蒸发近千亿港元。

那么，人形机器人的困境到底在哪里？

内一线研发专家在人形机器人系列电话会上提出了人形机器人量产的四个技术痛点：

1.手部和腿部硬件集成难度大，需要更高的损失峰值功率和驱动能力；

2.腿部行走算法稳定性难以保证，学术界尚未出现真正意义上的类人走行算法；

3.手部精细化感知难度大，涉及到手的21-26个自由度；

4.双臂协同、混合智能操控和避让等算法难度大，需要高维度的规划。

其次是在成本层面 。机器人的量产还得考虑软硬件的成本控制，如何随规模效应逐渐均摊成本。

但这边成本控制都还不成熟，那边市场定价就已经卷起来了。今年5月，宇树科技发布的G1人形机器人售价只要9.9万元，用得着和用不着机器人的都沉默了，因为人形机器人的定价当时还动辄在百万元的区间。结果大家还没为9.9万元这个定价吃惊多久，3.65万元售价的众擎机器人发布的专业级双足机器人SA01整机或散件套装上市，主要面向科研教育市场发售。

这种两极分化的情况就让很多机器人厂商十分为难了，而这背后反应的实际是人形机器人下游市场需求不明确的情况。 这也是大部分高新技术产品市场化的问题，由于高新技术产品对技术创新有极高要求，结果满足要求的产品又太贵，所以中游厂家只能推出一个又一个便宜的版本。

还有就是， 人形机器人在非结构化场景中的应用受限 ；由于机器人通用性不足，无法灵活应对突发事件。人形机器人的商业化落地，最需要的是一个迫切又确切的场景；以现在的局面来看，高端制造需求下的工业化场景，以及人口老龄化趋势下的生活化场景是商业化价值最高的场景。但是市场上仍缺少一个产品的典范，让大家能更直观地看到人形机器人的商业价值。

人形机器人能否真正取代人类的部分重复劳作，还有很长一段路要走；但人形机器人必然是未来的趋势，谁能把这个“故事”具象化，谁才是赢家。

真·人机合一！MIT推出人形机器人“爱马仕”，远程遥控操作救援

大数据文摘出品

编译：王缘缘、李雷、宋欣仪

你是不是也做过机动战士高达梦，幻想过将人类意识植入机器？

麻省理工学院近日推出了人形机器人Hermes，它可以通过遥控操作实现灵活移动。

研究人员希望它可以代替人类去执行搜索和营救任务。在面对极度危险的环境时，操纵者可以通过头戴显示器以第一人称视角进行操作。

悲剧敲响的警钟：救援机器人的重要性

2011年日本大地震和海啸造成的福岛第一核电站的灾难为我们敲响了警钟。在灾难中，高危辐射阻止了工人采取紧急措施，他们甚至无法操作压力阀。这个任务其实交给机器人完成是最适合的，但在当时日本或世界的其他地方都没有能力使之变成现实。

福岛灾难让机器人学社区的许多人意识到，救援机器人需要从实验室走到世界各地。

此后，救援机器人开始不断取得重大进展。世界各地的研究小组已经展示了可以行驶在碎石中的无人地面车辆，可以挤过狭窄间隙的机器人蛇，以及在天上绘制站点的无人机。研究人员还在建造仿生机器人，可以测量损坏情况并执行关键任务，例如使用仪表盘或运输急救设备。

尽管取得了进步，但是打造跟应急工作人员具备一样运动和决策能力的机器人仍然是一个挑战。推开沉重的门，卸下灭火器，以及其他简单但艰巨的工作需要的一定的协调能力，还没有能制造出掌握这种能力的机器人。

把人脑放在机器里面

理想的救援机器人应该是灵活而自主性很强的。比如能够自主进入燃烧的建筑物中找到受害者，或者在受损的工业设施中找到需要关闭的阀门。

但是灾难现场是不可预测的，行走在这些复杂的环境中需要高度的适应性，而目前的救援机器人还无法做到。如果自主机器人遇到门把手，但在门把手数据库中找不到匹配，任务失败。如果机器人手臂卡住并且不知道如何自救，任务失败。

人类可以轻松应对这种情况：我们可以随时适应和学习，我们可以辨别物体形状的变化，应对糟糕的能见度，可以在现场临时学会如何使用新工具。我们的运动技能也是如此。比如负重跑步的时候，我们可能会跑得慢一些或者没那么远，但仍然可以跑，我们的身体可以轻松地适应新的变化。

把人脑放到机器里不就可以了吗？

针对这个短板的一种解决方案是使用远程操作，即让操作人员连续地或在特定任务期间远程控制机器人，以帮助其完成超出自身能力的操作。

遥控机器人长期以来一直用于工业、航空航天和水下环境。最近，有研究人员已经尝试使用动作捕捉系统将人的动作实时转移到仿生机器人：你挥动手臂，机器人模仿你的姿势。为了获得完全身临其境的体验，特殊的护目镜可以让操作员通过相机看到机器人看到的东西，触觉背心和手套可以为操作员的身体提供触觉。

在麻省理工学院的仿生机器人实验室，研究团队正在进一步推动人机融合，开发遥操作系统，希望加速实操型救援机器人的发展。他们正在建立一个遥控机器人系统，由两个部分组成：一个能够灵活、动态行为的仿生机器人，以及一种新的双向人机界面，可以将人和机器人的动作互相传递。

通过将机器人与人类联系起来，研究者充分结合了两者的优势：机器人的耐力和力量，以及人类的多功能性和感知力。如果机器人踩上碎片并开始失去平衡，操作员会感觉到同样的不稳定性并本能地做出反应以避免跌落。然后捕获该物理反应并将其发送回机器人，这有助于避免机器人坠落。通过这种人机交互，机器人可以利用操作员的先天运动技能和瞬间反应来保持站立。

比之前的仿生机器人进步在哪

现有机器人的一个特殊限制是它们无法执行我们所说的力量操纵，即费力的技能，比如将一大块混凝土敲开或将斧头挥舞向一扇门。大多数机器人只能进行一些精细和精确的动作。

而MIT实验室推出的仿生机器人HERMES可以进行重型操纵。该机器人重量只有45公斤，但是强壮有力。它的身型大约是普通人体的90％，这足以让它在人类环境中自然地演习。

为HERMES的关节提供动力的是定制执行器而不是使用常规直流电机，执行器包括将无刷直流电机融合到行星齿轮箱，这样取名是因为它的三个“行星”齿轮围绕“太阳”齿轮旋转，这可以为它们的重量产生大量的扭矩。机器人的肩部和臀部直接驱动，而膝盖和肘部由连接到执行器的金属杆驱动。这使得HERMES比其他仿生机器人更灵活，能够吸收机械冲击而不会使齿轮摔成碎片。

控制HERMES的人机界面也不同于传统，它是依赖于操作员的反应来提高机器人的稳定性，被称为平衡反馈界面，简称BFI。 BFI需要数月和多次迭代才能开发，最初的概念与2018年史蒂文•斯皮尔伯格执导的电影《头号玩家》中的全身虚拟现实服装有一些相似之处。

具体实验检测

与HERMES合作的时候，操作员站在一个边约90厘米的正方形平台上，由称重传感器测量平台表面的力，由此判断操作员的脚向下推的位置。一组连杆附着在操作员的四肢和腰部，并使用旋转编码器精确测量一厘米的范围内的位移。连杆不仅用于传感，其中还装有电机，用于向操作员的躯干施加力和扭矩。被绑在BFI上的时候这些连杆可以为操作员的身体施加推力。

研究人员准备了两台独立的计算机来控制HERMES和BFI。每台计算机都有自己的控制回路，双方不断交换数据。在每个回路开始时，HERMES收集自己的姿势数据，并将其与从BFI获得的有关操作员姿势的数据进行比较。根据两者的不同，机器人调整其执程序，并将新的姿势数据立即发送给BFI。然后BFI也执行类似的控制回路来调整操作员的姿势。如此重复，每秒执行1,000次。

为了使双方能够高速运作，必须压缩它们之间交换的信息。例如，BFI不会发送操作员姿势的详细数据，仅仅发送操作员的重心位置及其手脚的相对位置。然后，控制机器人的计算机将这些测量数据与HERMES的尺寸进行成比例地缩放，再由HERMES重现该参考姿势。

与任何其他的双向遥控操作回路一样，BFI和HERMES间的耦合可能导致振荡或不稳定，通过微调人体和机器人姿势间映射的缩放参数来使这种振荡或不稳定最小化。

在最初的实验中，研究人员给HERMES使用了早期平衡算法，以了解人类和机器人一起的行为方式。在测试中，一位研究人员使用橡皮锤击打HERMES的上半身。每次打击，BFI都会对研究人员自身也产生冲击，他会习惯性地侧转身体以找回平衡，机器人也能保持平衡。

在另一轮实验中，HERMES做到了挥动斧头和劈开石膏墙板。还在当地消防部门的监督下，实现用灭火器救火。救援机器人需要的不仅仅是蛮力，因此HERMES和还执行了一些需要更多灵活性的任务，比如用水壶往杯子中倒水。

在每种情况下，当佩戴BFI的操作员模拟执行任务时，研究人员观察机器人执行这些相同动作的到位程度，记录了操作员的哪些反应能帮助机器人更好地做动作。例如，当HERMES劈石膏墙板时，它的躯干会向后反弹。几乎同时，BFI将类似的推力作用于操作员，他会习惯性地向前倾斜身体，从而也帮助了HERMES调整姿势。

Little HERMES来助力

因为HERMES体型对于一些实验来说还是太大了，而且能力也过强。虽然HERMES可以执行实际的任务，但要移动它也很耗时，而且要让它动起来还要多加小心，因此研究人员给HERMES弄了个小兄弟。

Little HERMES是HERMES的缩小版。像它的大哥HERMES一样，Little HERMES也使用定制的高扭矩执行单元，装在靠近身体的地方而不是腿上，这样做可以使腿部摆动更灵活。要做到更紧凑的设计，用机器人术语来说，就是减少了运动轴或自由度的数量，每个肢体上从六个减到三个，并且用简单的橡胶球替换HERMES的两趾脚，每只脚都装有一个三向力传感器。

将BFI与Little HERMES连接需要进行调整。人类成年人和这个小型机器人的体型存在很大差异，因此当研究人员无法将两者的动作直接进行关联，比如将人膝盖的位置和机器人膝盖的位置相对应等等，会导致机器人运动很不平稳。

Little HERMES需要的是一个与HERMES不同的数学模型，在新的模型中研究人员加入了跟踪参数，如地面接触力和操作员的重心。这使得新模型可以预测操作员打算做的动作，从而控制Little HERMES执行这些动作。

在一次实验中，操作员一步一步地先慢走，然后再加快速度快走，可以看到Little HERMES也以同样的方式走路。当操作员跳起时，Little HERMES也跳了起来。现在仍然是初步进展阶段，Little HERMES还不能自由站立或四处走动。

研究人员还在进一步扩展它的功能，希望让它可以在实验室里漫步，甚至可以去户外，就像已经完成的另一对兄弟Cheetah和Mini Cheetah一样。

下一步研究目标

接下来还有一系列难题需要解决。一是操作员在长时间使用BFI或高度集中注意力的任务后导致的疲劳问题。实验表明，当操作员不仅要指挥自己的身体而且指挥机器的时候，大脑会快速疲劳。这对于需要精细操作的任务尤其明显，在连续三次重复实验后，操作员就必须休息一下。

目前解决方案是让操作员和控制器共同负责稳定机器人的动作。如果HERMES正在执行的任务需要操作员更多的注意力，那么操作员就不必协助保持机器人平衡，自主控制器可以接管机器人的平衡控制。要识别此类情形的一种方法是跟踪操作员的目光注视。操作员目光的凝视表示其注意力的高度集中，在这种情况下，自主平衡模式就会启动。

就像任何远程操作系统一样，另一个难题是传输延迟。当远程控制机器人时候，如果发出的命令和机器人的反应之间有1秒的延迟，仍然可以远程操作它，但如果延迟变得更久，可能就无法顺利进行操作。目前的计划是依靠新的无线技术，如5G，从而保证低延迟和高吞吐量的传输。

最后，研究人员还正在打算将实验室开发的直立机器人Cheetah和HERMES的技术合并，产生一个可快速移动的四足机器人，可以用四条腿快速进入灾难现场，还可以变形为一个直立机器人，这样救灾人员就可以利用自己丰富的经验技能和反应让机器人开展救援任务。

原文链接：

我想做一个轮式的机器人，他的功能很简单，能跟着特定的人保持一定距离跟着走，，然后我可以通过手机进行

三、机器人辅助教学(RAI) (一)机器人辅助教学的定义、特点和作用 1机器人辅助教学的定义机器人辅助教学是指师生以机器人为主要教学媒体和工具所进行的教与学活动。与机器人辅助教学概念相近的还有机器人辅助学习(Robot-Assisted Learning，简称RAL)，机器人辅助训练(Robot-Assisted Training，简称RAT)，机器人辅助教育(Robot-Assisted Education，简称RAE)，以及基于机器人的教育(Robot-Based Education，简称RBE)。 RAL强调用机器人帮助“学”的方面甚于“教”的方面。强调以学习者为中心，主动帮助学习者建立良好的学习环境，提供优化的学习策略；强调个别化的学习指导与帮助。 RAT强调用机器人帮助训练学习者的技能，巩固学习成果。包括机器人在学习技能、生活技能、工作技能训练中的各种应用。 RAE强调用机器人帮助教师进行教学活动以提高教学效率，强调用机器人帮助开展政治思想、伦理道德教育。 RBE的涵义丰富，涵盖机器人在教育中的各种应用，包括RSI、RAI、RMI、RRR、RDI。 2机器人辅助教学的特点 (1)智能化。机器人辅助教学系统具有智能识别、自主判断、优化决策等功能，能自主建构学习环境，实施个性化的因材施教。 (2)自动化。机器人辅助教学系统能在外界干预少的情况下全自动运行。 (3)人性化。教学机器人一般具有人性化的图像识别、语音识别与合成、逻辑推理、知识记忆等功能，能与师生进行多种语言符号的对话。 (4)自学习性。机器人辅助教学系统本身具有一定的自学能力，能不断更新学习者特征库，跟踪学习过程，记录学习情况，以便不断调整教学策略，提高教学水平。 (5)可控性。可以对教学机器人的知识库、推理机、决策器、解释器等模块进行预设，通过编程控制与外表装饰，使教学机器人具有温柔型、睿智型、幽默型、活泼型等可供选择的人性化特征类型。 (6)可移动性。教学机器人可以采用轮式、履带式，甚至步行式机械移动装置，改变其在教学中的站位与角度，以获得最佳的传播效果。还可搬运、操作多种实验仪器，代替教师、学生进行一些风险较大的实验展示。 3机器人辅助教学的作用 (1)从社会学角度看，机器人在教学系统这个微型社区中可以扮演教师、学习伙伴、助手等多个角色，承担相应的任务，发挥相应的作用： ·充当教师。教学机器人可以像学识渊博、观察细致、才思敏捷、诲人不倦的教师那样，从事知识传授、答疑解惑、学习指导、训练技能等工作。 ·充当学习伙伴。教学机器人可以扮演与学生友好合作、平等竞争、相互启发、共同探索的学习伙伴及竞争对手，使学生在合作与竞争中获得激励与进步。 ·充当助手。机器人可以充当教师备课与科研的助手，学生写作、阅读、思考、实验的助手，帮助搜集、整理、传递有关信息，提高教与学的工作效率。 (2)从传播学角度看，机器人辅助教学可以使教学信息的传播产生质的升华： ·极大扩充传者的知识面。教学机器人贮存的知识库以及所连通的因特网，可以集成全人类的智慧，这是任何优秀教师个人都无法媲美的。 ·降低受者的学习负担。教学机器人可以成为学习伙伴与助手，替代学生记笔记、整理资料与贮存课堂信息，减轻学习者机械劳动之苦。 ·信息编码数字化。教学机器人将所有视、听、触信息数字化编码后，贮存在电脑数据库中，并能非线性迅速提取、传递与使用。 ·信息译码自动化。教学机器人可利用模式识别技术对语音、文字、图像自动识别与翻译。 ·信道多样化。机器人辅助教学系统的信息传播通道有视通道、听通道、触通道，以及宽带网络信号传输通道等。 ·反馈调控智能化。教学机器人具有丰富的人机对话、高速的数据处理、智能化的推理、决策与优化控制功能，使得教学系统的反馈调控智能化。 ·自动分析与排除干扰作用。教学机器人具有的信息过滤与净化功能，能自动排除各种干扰因素，提高信息传播质量。 (3)从教育心理学角度看，机器人辅助教学可发挥如下几个方面的作用： ·激发兴趣。机器人辅助教学能激发学生的好奇心、上进心，并产生浓厚的学习兴趣。 ·促进感知。机器人辅助教学能突出感知对象，拓展感知通道，促进多感官的协同作用，提高感知效果。 ·加深理解。学生通过与机器人的多维度对话，可对知识与技能的掌握情况进行自我检测，查漏补缺，从而提高比较、分析、判断、归纳能力，提高理解的深度与准确性。 ·巩固记忆。机器人辅助教学可以增加学生对知识技能的识记、保持、再认、回忆的方式，提高记忆效果。 ·综合运用。机器人辅助教学能为学生综合运用所学知识技能提供新的平台与途径。然而，机器人辅助教学并不是万能的，其局限性与负面影响依然存在。对此，我们必须保持清醒的认识。 (二)机器人辅助教学系统的类型与组成 1机器人辅助教学系统的类型 (1)按形态分，有人形机器人辅助教学系统和非人形机器人辅助教学系统。人形机器人辅助教学系统由人形(或类人形)机器人承担辅助教学任务，有较熟悉的交互界面，师生在与机器人的对话中，心理障碍较少。非人形机器人辅助教学系统可以是动物形，或者器物形，使用较简便、有趣。 (2)按移动性能分，有活动型机器人辅助教学系统与固定型机器人辅助教学系统。前者的活动方式有平移、转动、走动以及其他复杂运动。其优势在于教学中具有较大的灵活性。后者的安装、使用与维护一般较简便，常装备在智能化教室中。例如，可以将机器人的眼睛(摄像机)、耳朵(拾音器)、口(喇叭)装在教室四周甚至课桌上，将机器人的大脑(电脑)装在讲台内，将电子白板挂在讲台前，将预先编制的课程计划、课程内容存在电脑中，从而使整个教室变为一个机器人教学系统。 (3)按智能水平分，有编程控制型机器人辅助教学系统和智能自控型机器人辅助教学系统。前者能感知外界的部分信息，通过人机对话，能按预先编制的教学程序选择教学策略进行教学，是计算机辅助教学(CAI)的一种延伸。后者能主动辨识学习者特征，能与师生进行自然语言的有声对话，能自主确定教学策略，具有较强的推理与决策能力。 (4)按适用范围分，有通用型机器人辅助教学系统与专用型机器人辅助教学系统。前者具有较广泛的适应能力、较大的知识库、较一般的外在形象，多用于学校公共课的教学。后者则具有较强的针对性与专业特色，多用于专业教学或特定对象的个别教学。 (5)按功能分，有主讲型机器人辅助教学系统、辅导机器人辅助教学系统、训练型机器人辅助教学系统、情感型机器人辅助教学系统。主讲型机器人具有较强的语言表达能力，能讲述、讲解、讲读、讲演教学内容。辅导型机器人具有较强的思辨能力，能准确理解师生提出的各种问题，帮助求解，给予正确的提示、启发、诱导乃至给出答案。训练型机器人多用于训练学生的某种技能，训练过程中特别注意及时反馈与强化。情感型教学机器人能理解与表达某些情感，能对师生给予某些关爱，特别适合于对学生的心理疾病进行矫治，以及进行思想道德教育。 2机器人辅助教学系统的组成机器人辅助教学系统的基本组成可分为以下八个部分。 (1)感觉系统。包括视觉、听觉、触觉、位移觉、接近觉传感器及其附属组件。每种传感器上都配有模数转换部件，以便将采集到的各种模拟量转换成计算机能处理的数字量。其中，视觉系统要求能摄取师生的形象特征；听觉系统要求能拾取师生的声音特征；触觉系统主要用于判断机器人与外界物接触的力度(压觉)、光滑度(滑觉)，以便用它来感测物体搬运及各种操作的情况；位移觉主要用于判断机器人的位置移动情况，以便精确定位；接近觉用于判断一定范围内是否有其他物体存在，以便使机器人在移动时能避开障碍物，提高安全性能。 (2)运算、推理、决策系统。这是机器人辅助教学系统的神经中枢。要求能进行数字运算、逻辑运算、模糊运算及神经运算，具有归纳、演绎推理能力，能根据系统目标、环境状况、自身条件等因素进行高级求解与决策。 (3)专家知识库系统。该系统可采用分布式、协同式结构，将与各科课程有关的知识以素材单元或微教学单元的形式积聚成库。该知识库应对知识单元的难度、适用对象、相关知识等加以表征。为了使该库不断更新，应使其具有自主学习与智能搜索能力。 (4)教学策略库系统。该系统应具有下列智能特征：能诊断、评价学生的学习情况与教学目标的达成难易，并根据教学内容特征，自动选择教学策略、模式与方法，自动调整教学进度，自动生成各种问题与练习，自动解决问题生成答案。 (5)学生特征库系统。该系统建有多种学生模型，在运行过程中，能不断将学生的形象特征、知识特征、能力特征、学习过程特征、学习需求特征等特征参数提取、贮存，以便针对学生情况因材施教。在建库时还应注意区分共有特征与个体特征，以免学生特征库过于庞杂。建构学生模型的方法主要有覆盖法、差错法、规划法、学习历史法等。 (6)运动系统。该系统包括动力子系统、机械子系统、定位子系统，能使机器人整体运动与各部件活动，还具有支持自身重量与平衡以及精确定位等功能。 (7)输出系统。该系统包括显示子系统、打印子系统、语音合成(说话)子系统、网络接口子系统乃至表情动作等体态语输出子系统等。蓝牙(Bluetooth)技术在该系统中将发挥重要作用。 (8)协调、控制与安全系统。该系统具有并行处理、整体协调、实时控制、安全保护等功能。其核心职能是解决机器人辅助教学系统内外的各种冲突。 (三)机器人辅助教学的过程与模式 1机器人辅助教学的过程机器人辅助教学的基本过程可分为三个阶段：准备阶段、实施阶段、总结阶段。教师、学生、机器人在这三个阶段都有着各自的任务和职能，见下表。 2机器人辅助教学的主要模式 (1)机器人模拟教学模式该模式利用机器人模拟自然科学或社会科学的某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生观察，帮助学生认识(发现)和理解这些规律与现象的本质。其具体应用类型有：展示模拟、操作模拟、过程模拟等。该模式在有关人体结构、功能与行为的学科教育中有较广泛的应用。例如，英国布里斯托尔医疗模拟中心的医生利用机器人模拟“病人”，进行了诊断治疗操作的辅助教学。该模拟型机器“病人”体内充满电子元件与管路，能模拟脉搏、心跳、呼吸、血液循环、排尿等人体现象，可进行药物注射，并对其他治疗作出反应。 (2)机器人个别辅导模式现代社会是一个张扬人性的时代。充分尊重学习者的个性是现代教育得以有效实施的前提。批量化的班级教学与大面积的广播教学，也无不以个别化学习为基础。机器人个别辅导模式发挥了机器人的并行处理与多样化设置的优势，使每一位学习者都能得到度身定制的学习指导。机器人个别辅导模式可用于下面几种情况： ·微型机器人个别辅导。微型机器人以其重量轻、体积小、携带方便等优势，使学习者可以随时随地穿戴或携带它，在任何时候都可以得到学习帮助。 ·家庭机器人个别辅导。在婴幼儿教育、中小学生课外教育以及成人自学教育中，家庭机器人可以担负起“家庭教师”的职责。 ·软件机器人个别辅导。软件机器人存在于电脑及网络中，可对每个学习者的学习情况进行跟踪记录与分析，实施个别化的学习咨询与指导。 (3)机器人辅助训练模式在各种技能技巧的教学训练中，教师往往要做大量重复性的操作示范，其人力消耗较大。采用机器人做操作示范，可以使教师从疲劳泛味的劳动中解放出来，可节省教师工资成本。机器人辅助训练模式在各级各类教育中都有适用领域。例如，体育运动、舞蹈、绘画、唱歌等动作技巧的训练示范与指导中可采用机器人，机器设备使用技能、医疗手术技能的训练中也可采用机器人。 (4)机器人游戏教学模式机器人游戏教学可以创设一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动机，使学生在富有教育意义而且教学目标明确的游戏活动中学习知识、掌握技能、培养良好的心理素质。机器人游戏教学中应注意：一是游戏内容必须与教学内容有关，游戏主题思想必须积极、健康。二是游戏规则中应包含所要达到的教学目标。三是可以让机器人扮演竞争者及裁判者角色。四是要提出明确的竞争目标、游戏时间。游戏应在有限的时间内达到目标状态，而不能无休止地持续下去。 (5)机器人远程教学模式该模式注重发挥机器人的通讯、交互、并行处理与数据库功能，在网上论坛、网上图书馆、网上BBS(电子公告板)的教育应用中，机器人可发挥较大作用。机器人用于远程教学，一方面可以提高远程教学的智能化水平，另一方面可望通过建立远程学生模型特征库，同时对多名学习者实施个别化教学，从而完成以往教师难以完成或无法完成的许多工作。此外，还有机器人辅助讲授模式、机器人辅助听课模式、机器人辅助求解模式，等等，不一一赘述

人形机器人引起市场广泛关注巨头争相布局概念股井喷巨头效应为产业链带来新活力

“虽然我们还没登陆资本市场，但也切实感受到了这波资本热浪。这段时间接待了几拨一级市场的投资人，多家券商也对我们进行了线上线下的调研。 ”国内一家知名人形机器人的企业相关负责人在接受证券时报记者采访时坦言“最近有点忙”。

虽然忙，但心情是愉悦的。马斯克、雷军相继宣布布局，二级市场相关概念股持续走高，让人形机器人这一新兴赛道引起市场的广泛关注。作为前沿行业的探索者，人形机器人企业迫切希望一些同行加入，尤其是头部的科技公司。

“多功能的机器人，也就是人形机器人会是最终的目标。 ”中国科学院深圳先进院创新发展处处长、深圳市机器人协会秘书长毕亚雷表示，人形机器人是机器人产业界谈得最早、但目前还最不确定前景的方向之一。正如人是经过亿万年进化而来，人形机器人也需要不断进化，目前还处在比较初级的进化阶段。

巨头争相布局概念股井喷

“铁大”来了!在8月11日小米秋季新品发布会上，雷军“截胡”马斯克，率先发布一款全尺寸人形仿生机器人CyberOne。

尽管没有量产计划，且成本高达六七十万元，但小米的“造人”计划还是引爆了资本市场，多只概念股持续井喷。其中，远大智能8月16日至8月22日连续五个交易日涨停。数据显示，8月11日至8月22日，远大智能累计涨幅达74.49%，英威腾和长盈精密涨幅也分别高达49.20%和23.65%，步科股份、赛象科技和文一科技等多只机器人概念股累计涨幅也均在10%以上。

这已非机器人概念股今年的首波行情。两个多月前，马斯克宣布将于9月30日推出TeslaBot“Optimus(擎天柱)”原型机，身高1.72米，重量57千克，体型比CyberOne略矮小，售价也比CyberOne更低，预计约为2.5万美元，有望在2023年投产。

当时，A股二级市场已开启一波机器人概念股行情。数据显示，6月3日至8月22日，鸣志电器涨幅高达250.10%，京山轻机、中大力德和禾川科技等10只概念股涨幅也均超过100%。

事实上，人形机器人并非新概念，近百年来，一直不断有行业巨头入局。早在1927年，美国西屋公司制造了世界上第一台人形机器人“Televox”，虽然还不能走动，但可抬起接收器接听电话;1973年，早稻田大学推出真人大小机器人“WAROT-1”，并为其配置了机械手、人工视觉和听力装置等。诞生于1992年的波士顿动力更是持续研发人形机器人。 2013年，波士顿动力即推出第一代人形机器人“Atlas”，目前已几度更新换代。

巨头效应为产业链带来新活力

在国内，已有不少企业试水人形机器人。

“优悠，我渴了，请你帮我拿瓶可乐吧。 ”在位于深圳市南山区的优必选科技展厅，工作人员向其熊猫机器人优悠发出指令。收到指令后的熊猫机器人，很快走到不远处的冰柜，拉开门，取出可乐，确认关好冰柜门，再走回工作人员身旁，把可乐递给她。记者眼前的优悠，其实是一位见过大世面的人形机器人。熊猫机器人优悠是优必选科技受迪拜世博会中国馆邀请，在Walker机器人的基础上、以国宝大熊猫的形象为设计原型，为中国馆专属定制的“和平友好使者”。作为深圳科创企业代表，优悠在中国馆工作了六个月。

优必选科技自主研发的大型人形机器人Walker历经五年四次重大迭代升级，能够完成按摩、拧瓶盖、端茶倒水等家居任务，已经逐步在影视综艺、科技展馆、政企展厅、科研开发等场景应用，也是全球首个实现商业化应用的大型人形机器人。

作为国内最早布局人形机器人的企业，优必选科技在高性能伺服驱动器、运动控制算法、计算机视觉、语音、导航、机器人操作系统都有长期布局。但在很多人眼中，“优必选是个做儿童玩具的企业”，项目太前沿、公众认知度低，曾一度令公司苦恼。眼下特斯拉等全球顶尖科技公司的入局或将刷新这一认知。

优必选科技相关负责人向记者表示，特斯拉效应会为国内人形机器人产业链带来新的活力，这不仅意味着增量的零部件订单，也意味着更多人才和资金的进入，更意味着行业拐点的临近。 “人形机器人是一项需要长期投入的复杂技术，相信随着时间推移，人形机器人各项复杂核心技术将带来超出想象场景的长期商业价值，而坚持长期技术投入的企业最终将成为新经济的中流砥柱。 ”

在达闼机器人位于上海闵行的人形机器人生产车间，工人们正忙着对人形机器人进行组装、测试等。达闼机器人公共事务经理朱正炎向记者透露，这些机器人基本都已经名花有主，不久的将来，在完成出厂前的测试等工作后，将运达客户，主要用于迎宾、引导和咨询等场景。

“很多人来问，为什么要生产人形机器人？打扫卫生，现在的扫地机器人也可以，为什么非要做成人形？”朱正炎向记者解释，“一方面，相较异形机器人而言，人形机器人最大的优势是可以使用人类使用的所有工具，不需要为了机器人专门设计和打造相关配套，只需丢到生活中即可；另一方面，人形机器人还具备多功能性，可以适应不同的应用场景。”

多功能的人形机器人，未来可以真正陪在人的身边。为此，达闼已提出2025年打造机器人保姆的口号，“大方向是要做人形保姆，希望人形机器人进入到家庭，为人们解决最基础的又不得不做的家务，比如打扫卫生、做饭等，甚至是更进一步，帮忙照顾老人。 ”

一级市场看重成本控制

近日，多家机器人企业宣布获得新一轮融资。 8月8日，全球物流机器人企业极智嘉宣布完成新一轮1亿美元融资，由英特尔资本、祥峰成长基金和清悦资本等共同出资;8月9日，光伏智能清扫机器人厂商合肥仁洁智能科技有限公司宣布完成Pre-A轮融资，其是由高瓴创投领投，科讯连山企业家基金跟投，融资金额数千万人民币。

在近日召开的2022世界机器人大会上，工业和信息化部党组成员、副部长辛国斌表示，中国机器人产业投融资持续活跃，今年上半年，已披露融资金额超过50亿元，核心零部件协作机器人、手术机器人等领域成为社会资本关注的热点，初步形成了产业和资本联动发展的格局。

相比机器人产业投融资的火爆，细分赛道人形机器人在一级市场却显得有些平静。接受记者采访的多家风险投资机构均表示，机器人是一个体量庞大的赛道，底层核心技术是相通的，人形机器人的进步取决于人工智能水平的整体进一步发展。就当下投资而言，更关注的是在下游有真实应用场景，尤其是对于B端企业来说，成本和投资回报率都是最大的考虑因素。

从投融资数据可以获得最直观的证明。近日发布的《中国机器人产业发展报告(2022年)》显示，2021年，我国机器人行业共发生投融资事件238起，按照工业机器人、服务机器人和特种机器人三大领域划分统计来看，工业机器人依旧为融资数量占比最高的品类。

这一点基石资本合伙人杨胜君感受颇深。他告诉记者，基石资本在机器人领域的投资逻辑主要基于中国制造业的数字化和自动化转型，机器换人的确定性较高且应用的行业巨大，需求旺盛，因此此前投资主要集中于工业领域，比如埃夫特。

他表示，工业机器人、协作机器人、服务机器人之后，随着人工智能技术如视觉技术的发展，机械臂的智能化程度越来越高，才出现人形机器人，其核心是比传统机械臂更加接近人类，但底层技术本质没有差别，并没有出现跨代式的技术突破，只是做形式上的一些变化。

毅达资本投资总监崔任之也认为，和智能手机、智能汽车一样，人形机器人也是一种面向5G时代的智能终端。本轮技术革命的一大特点是，大数据、人工智能等技术与垂直行业的知识数据深度融合，头部科技公司倾向于在云网端芯多维度进行能力搭建，通过硬件预埋、数据积淀、软件升级的方式，推动智能终端不断优化使用体验。

谈及毅达资本在机器人赛道的布局，崔任之表示主要关注竞争力突出的公司，核心看三点：首先看公司是否掌握自主核心技术;其次看公司的产品力，包括性能、成本、供应链等方面;最后看该公司能否在海外市场打开局面。

商业化落地还很远

人形机器人比较特殊的是，行业整体处于早期投入阶段，研发投入是最主要的成本，远远大于硬件成本。一家国内人形机器人企业相关负责人也向记者证实，公司目前在售的人形机器人，价格虽然没有小米的贵，但也达几十万元。

该企业负责人告诉记者，人形机器人虽然出现多年，但目前仍属婴儿期，甚至说是新生儿都可以，“尽管市场潜力巨大，但商业化落地任重道远。”

在哈尔滨工业大学机器人研究所所长、机器人技术与系统国家重点实验室副主任赵杰看来，人形机器人快速发展起来的前提在于它离商业应用有多远。马斯克虽然规划了具体的目标，但他将重心过多倾向于机器人的动作，而恰恰相反的是，任何一种仿生机器人，人们更关注的是它的作业能力，考虑它是否能够替代人的一些服务作业。换句话说，机器人能够替代人类完成一些服务作业才是它能够走向商业化的起点。基于这个角度，在赵杰看来，马斯克可能对人形机器人的商业化的态度过于乐观，总的来说，人形机器人离商业化落地还有很长的路要走。

“人形机器人距离市场期待还有很长的路要走，需要技术上的攻关与突破。 ”朱正炎向记者表示，“比如要让人形机器人进家庭，必须要有一个类似于人的相对灵活的双足，可以像人一样在静平衡和动平衡之间自由转换。 ”

毕亚雷预言，未来十年仿生机器人将进入实用阶段，与应用场景相结合，从而实现某些人类需要的功能，这符合当下进化的客观路径。

“人形机器人的未来要看中国”

人形机器人被认为将是一个巨大的市场。

哈尔滨工业大学机器人研究所所长、机器人技术与系统国家重点实验室副主任赵杰表示，纵观人形机器人多年的发展，一直以来走的是一条技术驱动的路线，从最早的支持人形机器人下行移动到全身可以表演一些动作，再到“阿特拉斯”可以表演出高难度的动作。 “但马斯克则将人形机器人商业化，将机器人应用于家庭服务场景，这种商业驱动将促使人形机器人快速发展。 ”

赵杰表示，“擎天柱”人形机器人之所以能引起业内高度关注，很大程度是因为它将对全球机器人产业产生很大的影响。工业机器人的发展以及它未来的产值是可预测的，人们可以预测全球市场每年有多少百分比的增长，但包括人形机器人在内的服务机器人未来市场是无法预测的。如马斯克所说，要让人形机器人达到跟手机一样的普及，它的市场份额将难以估量。

有业内人士向记者表示，人形机器人的巨大市场不是想象中的或者需要去创造，而是一个客观的存在。只要技术达到了，市场就会显现出来，不像其他领域还需要培育。

“不仅人形机器人，服务机器人可以说是5G时代的杀手级应用，可以对比4G环境下的智能手机，每个人都会去使用，属于刚需品。 ”达闼机器人公共事务经理朱正炎说，“如果参照智能手机，可能人手还不止一台，可想而知人形机器人未来是多大的市场。 ”

中国科学院深圳先进院创新发展处处长、深圳市机器人协会秘书长毕亚雷在接受记者采访时也表示，“人形机器人一定是未来的方向，因为我们目前所处的物理世界都是按照人的尺寸大小设计，最适合这个社会生态的显然是能真正代替人去做事情的人形机器人。”

毕亚雷认为，人形机器人的出现将大大加快现有机器人技术迭代的效率，从而产生对机器人行业的一个颠覆。

不少业内人士断言，未来谁占据服务机器人的主导地位，谁就占据了全球机器人的主导地位。

“可以非常确定的是，人形机器人的未来要看中国。 ”优必选科技相关负责人在接受记者采访时分析：首先，中国企业持续积累人形机器人的全栈核心技术，是全球为数不多已生产出人形机器人成品的国家之一，在人形机器人市场已经占据了与发达国家基本一致的先发优势，入场就拿到了一副比新能源汽车更好的牌。其次，中国的人工智能研究世界第二，STEM(科学、技术、工程和数学学科)高端人才数量等于发达国家总和。再者，中国拥有世界上规模最大、门类最全、配套最完备的产业链体系，这种优势不仅没有国家能够替代，还会伴随着产业更替日益完善。最后，中国是人形机器人最大的潜在市场之一，这一代中国年轻人在技术革新中不断受益，更愿意接受和拥抱前沿技术，拥抱新技术的文化氛围也在无形中减弱人形机器人的商业化阻力，并加速迭代优化，很容易造就强大的顶端优势。

目前市场热炒的人形机器人概念股，多为产业链配套的硬件股。从过去智能手机、智能汽车的发展规律来看，一个智能终端产业成熟的标志是形成硬件、软件、内容和服务的完善生态。

当前，国内人形机器人产业的硬件生态已经形成，中国企业在传感器、芯片、伺服驱动器、减速器乃至控制器环节都发挥了重要作用。而在软件生态中，已构建了同时具备实时性与多样性的ROSA操作系统应用框架及人工智能接口，方便应用开发者和硬件开发者的使用，同时也建立了专利护城河及相关行业标准。

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