中投網(wǎng)2025-04-28 09:44 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
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汽車行業(yè)是我國制造業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)值超過10萬億。那么，下一個能夠接近甚至超過汽車行業(yè)規(guī)模的制造業(yè)是哪個？沒錯，就是“人形機器人”產(chǎn)業(yè)。人形機器人在政務(wù)、工業(yè)、商業(yè)和家庭各個領(lǐng)域都有很多的應(yīng)用場景可以挖掘，將是一個數(shù)萬億甚至十萬億的巨大藍海市場。
對于一個城市或一家企業(yè)，如果未來十年錯過了人形機器人的產(chǎn)業(yè)機會，那就相當(dāng)于過去十年錯過了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)機會，一個百年一遇的巨大產(chǎn)業(yè)機遇將與你無緣。
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人形機器人的外形設(shè)計，作為研發(fā)的基石與核心環(huán)節(jié)，既承載著人類對未來科技的憧憬，又面臨著諸多復(fù)雜難題。
一、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的兩難困境
人形機器人外形需遵循人類設(shè)定的精細標(biāo)準(zhǔn)。一方面，力求與人類相似是為了實現(xiàn)更好的人機交互體驗，讓人們在視覺與心理上更易接納。然而，過度的模仿，使其淪為純粹的人類復(fù)制品，極易引發(fā)使用者的恐懼、不適等負面情緒。這源于人類對自我獨特性的堅守，以及對未知“仿生人”模糊邊界的不安。另一方面，機器人外形必須與人類文化基因、社會背景深度契合，稍有不慎，就可能觸動道德、倫理的敏感神經(jīng)，引發(fā)爭議。不同文化對形象、符號的解讀大相徑庭，設(shè)計時要審慎考量，避免造成誤解或冒犯。因此，兼顧人類認知習(xí)慣與獨特創(chuàng)新性，成為人形機器人外形設(shè)計的棘手難題。
二、功能性設(shè)計的考量要點
機器人外形不能僅僅停留在模仿人類外觀，更要緊密貼合自身結(jié)構(gòu)、功能與使用特性。
(一)安全性至上
在設(shè)計環(huán)節(jié)，保障機器人及周邊環(huán)境安全是首要任務(wù)。一方面，機器人要具備敏銳的環(huán)境感知能力，如同賦予其“視覺”“聽覺”與“觸覺”，精準(zhǔn)探測周圍障礙物、溫度、濕度等變化，提前預(yù)警潛在危險。另一方面，自身安全防護不容小覷，從外殼選用高強度、抗沖擊材質(zhì)，到內(nèi)部電路、機械部件的合理布局，確保在意外碰撞、跌落等情況下，機器人能安然無恙，同時不對周圍人員與設(shè)施造成損害。
(二)溝通便利性
若僅專注于模仿人類功能，而忽視有效溝通，人形機器人可能徒有其表。外形設(shè)計應(yīng)助力溝通交流，面部表情設(shè)計要配合語音交互功能，以靈動表情強化情感傳遞，輔助指令理解;肢體動作幅度、節(jié)奏應(yīng)依據(jù)交互場景精心設(shè)計，確保信息傳達流暢無誤，避免因動作生硬、不協(xié)調(diào)引發(fā)誤解，真正實現(xiàn)人機之間的高效“對話”。
三、外形的關(guān)鍵硬性指標(biāo)
當(dāng)下，人形機器人外形需滿足特定硬性要求，以保障其性能實現(xiàn)。
(一)高度與身材適配
人類平均身高約1米7，有趣的是，多數(shù)人形機器人身高超1米8。這一差異源于對平衡的追求，為穩(wěn)定站立與靈活運動，機器人設(shè)計時往往拉長軀干、抬高腿部，改變?nèi)祟惓Ｒ?guī)的1：1.5到1：4的軀干與四肢比例關(guān)系，以此降低重心。若比例不當(dāng)，機器人在行走、操作等動作中極易出現(xiàn)前傾或后仰問題，影響正常使用。
此外，關(guān)節(jié)設(shè)計關(guān)乎運動靈活性。人類關(guān)節(jié)活動范圍一般在30度到60度，而人形機器人為完成復(fù)雜任務(wù)，需要更廣闊的活動空間，關(guān)節(jié)活動范圍通常拓展至80度左右。否則，在抬手、彎腰、轉(zhuǎn)身等動作時，易因關(guān)節(jié)受限出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，無法流暢執(zhí)行指令。
(二)肌肉力量與活動素養(yǎng)
關(guān)節(jié)自由度把控：關(guān)節(jié)作為機器人行動的基石，如手臂、腿、軀干等部位的關(guān)節(jié)設(shè)計至關(guān)重要。設(shè)計時需細分多個自由度，確保這些自由度精準(zhǔn)匹配人形機器人對運動軌跡規(guī)劃、位置精確控制的需求，為復(fù)雜動作執(zhí)行提供保障。無論是精細的手部操作，還是穩(wěn)健的腿部行走，合適的關(guān)節(jié)自由度都是基礎(chǔ)。
運動能力保障：穩(wěn)定的行走與站立能力是人形機器人的基本功。設(shè)計過程要全方位考量運動系統(tǒng)，從動力傳輸、機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化到平衡控制算法，確保機器人能在不同地形、環(huán)境下自如行走、平穩(wěn)站立，避免因運動能力不足影響整體穩(wěn)定性，進而無法勝任任務(wù)。
智能程度賦能：智能程度是機器人的“智慧大腦”，涵蓋對環(huán)境的感知、快速決策以及與外界交互的能力。隨著人工智能技術(shù)日新月異，人形機器人的智能水平持續(xù)攀升，其外形設(shè)計也需預(yù)留空間、適配接口，便于搭載各類傳感器、智能芯片等設(shè)備，讓外形與內(nèi)在智慧完美融合，全方位融入人類生活與工作場景。
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