中國人形機器人產業化挑戰與對策

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，具有巨大發展潛力和廣泛應用前景，是推動我國制造業高質量發展、培育新質生產力的重要支撐。人形機器人的技術突破不僅關乎產業升級，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業發展。2023年10月，工業和信息化部印發了《人形機器人創新發展指導意見》，明確提出到2025年，人形機器人創新體系初步建立，“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，人形機器人技術創新能力顯著提升，形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系，構建具有國際競爭力的產業生態，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業，并提出“建立未來產業投入增長機制”。

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人形機器人領域三大企業技術實力分析

人形機器人產業正迎來爆發式增長，《人形機器人產業發展研究報告（2024年）》預測，2028年到2035年，人形機器人整機市場規模將達到50億元至500億元。

目前，在人形機器人領域，優必選、宇樹科技、波士頓動力三大企業發展迅猛。優必選憑借量產落地與多場景應用能力優勢成為產業化先鋒；宇樹科技通過高運動性能和成本控制優勢開辟新賽道；波士頓動力作為行業技術標桿，持續引領運動控制與智能決策領域的前沿突破。

這場重塑未來的產業競賽，聚焦于人形機器人的三大核心技術分支：“大腦”負責環境感知、智能決策與交互，如視覺識別、任務規劃；“小腦”掌管運動協調、動態平衡與復雜地形適應；“肢體”關乎機械結構與運動執行，如關節設計等。

優必選的技術優勢

優必選擁有顯著的技術和量產優勢。技術優勢主要集中在智慧“大腦”、柔順控制、自適應控制和關節電機四大關鍵領域，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，優必選率先實現了人形機器人量產和商業化應用，目前，其Walker S系列產品已進入比亞迪工廠實訓，并已經先后進入蔚來、大眾、極氪等主機廠應用。

優必選在智慧“大腦”領域技術優勢明顯。2025年3月，優必選Walker S1機器人在極氪5G智慧工廠開展人形機器人協同實訓，完成多場景下的分揀、搬運和裝配任務。優必選提出的群腦網絡（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同控制。同時，優必選基于DeepSeek-R1研發的大模型讓人形機器人具備高效協同能力。此外，優必選在視覺導航領域布局了270余項專利，形成技術優勢。例如，專利CN111024100B能通過記錄關鍵幀數據和位姿實現地圖的自動更新，專利CN110955242B可實現動態環境下的高效路徑規劃與避障。

優必選在柔順控制領域處于行業領先，其通過全身柔順控制技術解決了傳統剛性末端交互的痛點。優必選的人形機器人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。

優必選在自適應控制領域表現出色，實現了人形機器人的平穩行走，在“小腦”控制算法上部署了370余項專利。

優必選在關節電機領域的技術優勢是電機體積小、布局緊湊、集成度高。它在關節電機技術上布局170余項專利申請，構建了較為全面的專利保護體系。

優必選的專利布局較為全面，專利申請量達2600余項，呈現出聚焦本土、技術均衡、持續增長的特點，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%；而中國專利以發明專利為主，實用新型與外觀專利形成有效補充。優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，其人形機器人產品H1和G1的運動速度分別能到達3.3m/s和2m/s，領先于優必選同類產品。在成本控制方面，宇樹科技自主研發的關節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電機的動力性能較為領先，其關節電機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。宇樹科技在關節電機領域布局了60余項專利申請，涵蓋集成關節結構、關節電機、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了獨特優勢，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提供了一種穩定性強且可測壓力的足底結構。

宇樹科技的感知系統在成本和性能上具有優勢，其自研的4D激光雷達基礎款僅999元，為傳統方案價格的1/10，以低成本實現360°全方位深度感知，為高速運動提供了可靠且經濟的環境認知基礎。這背后是宇樹科技30余項專利技術保駕護航，如專利CN216209863U通過旋轉裝置實現三維環境掃描等。

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，低于優必選。在國內的專利申請中，其發明專利占比約43%，同樣低于優必選水平。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了從動態性能突破向智能決策升級的戰略跨越。

圖1 優必選全球專利申請的地域分布

圖2 優必選中國專利申請的類型及數量占比

自2017年，波士頓動力的人形機器人Atlas陸續可以實現后空翻、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，我國企業在進行相關技術研發時，應運用專利規避策略，降低侵權風險。

近年來，波士頓動力將創新重心加速轉向“大腦”智能決策系統。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發力。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境建模技術的智能中樞系統，可自主完成汽車發動機部件的搬運、分裝及精準放置，實現毫米級裝配精度。這種在復雜場景中進行多步驟、高精度操作的能力，正是當前絕大多數國內企業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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產業化進程中的核心挑戰

挑戰1：智慧決策能力的短板

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

盡管優必選通過接入DeepSeek大模型實現了部分工程任務執行，但其他多數企業尚未突破多模態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行系統深度結合，這是打破人形機器人“四肢發達、頭腦簡單”困局的關鍵。

挑戰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，本土化率持續提升，但在精度、穩定性、使用壽命等方面與先進產品還存在差距。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，本土產品精度不足。

挑戰3：規模化量產與成本控制雙重瓶頸

量產能力不足與成本居高不下構成人形機器人商業化的雙重瓶頸。國內企業如優必選、宇樹科技等量產規模普遍不能超過千臺級，有的企業還停留在原型機狀態；而特斯拉計劃在2025年實現1萬臺量產目標，其規模效應帶來的成本優勢將形成巨大競爭力。

數據顯示，當前，國產人形機器人生產成本約為40萬至50萬元，高端產品成本更高，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4：創新鏈和產業鏈融合不足

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

挑戰5：企業專利布局能力亟待加強

我國人形機器人企業在專利布局上面臨系統性挑戰。優必選、宇樹科技的專利布局清晰揭示了短板所在：優必選雖在視覺導航、關節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勢技術尚未形成有效專利壁壘；宇樹科技申請總量偏少，發明專利占比較低，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。

優必選和宇樹科技的案例，集中體現了國內人形機器人企業在專利布局上的薄弱環節。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。這反映出國內企業在技術研發上遵循著“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量不足。優必選海外占比僅5.1%，宇樹科技雖海外占比近半但總量過小，這可能影響企業海外市場份額和國際競爭力。

三是優勢領域專利儲備數量不足，發明占比較低。這可能導致企業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勢和盈利能力。

四是前沿領域布局空白。這不利于國內企業在新興技術領域的創新成果得到及時保護，如多模態大模型、智能決策框架等。

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破局路徑與對策建議

對策1：智能決策系統攻堅

一方面，在智能決策系統領域，我國需建立“政府—企業—高校”協同機制，加速產學研協同創新平臺規模化布局。例如，北京的國家地方共建具身智能機器人創新中心，是由優必選、小米機器人等企業聯合共建，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，建立多個區域性人形機器人協同創新中心，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進行開源生態共建。開源生態建設可借鑒群核科技SpatiaLM模型開源經驗，該模型通過開放空間認知理解算法，吸引開發者貢獻訓練數據共建算法庫，并與其SpatialVerse仿真平臺形成“認知-交互”閉環訓練鏈。我們建議設立“機器人開源貢獻指數”，對代碼開源率較高的企業給予一定的資金、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和產業化。例如，提供研發補貼和稅收優惠，對采用國產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的后底板零件數量從70個減少到1個，顯著降低了生產成本和制造復雜度。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、穩定性和使用壽命，提升國產零部件的市場競爭力。

對策3：創新鏈與產業鏈深度融合

一是我國需要鼓勵企業與高校、科研機構合作，共同攻克技術難題。企業可提出關鍵技術需求，聯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“企業出題，高校答題，收益共享”的機制，能夠融合產業鏈和創新鏈，促進科技成果的持續創新和轉化。

二是我國政府應引導企業和高校共同投資建設中試平臺，為科研成果提供驗證和優化的環境，打通成果轉化的“最后一公里”。例如，南京市引導企業聯合高校、科研機構、產業行業協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，促進技術共享與創新。

四是我國應建立人形機器人“科研成果超市”，與企業需求直接對接，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業的發展提供了新的思路和動力。

五是我國應優化高校教育，提升科研轉化能力。一方面，科研人員需補充創新管理、商業設計等課程，提升成果轉化能力；另一方面，教材編寫可適當融入企業工程師的實踐經驗，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”精細操作的高效協同。未來，提升這種協同能力，實現人形機器人“大腦”指揮下的高靈巧性、自適應操作，將是產業競爭的重點方向。

靈巧手模塊的開發與應用具有低門檻、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，靈巧手聚焦抓取、點觸等功能，對復雜系統整合要求較低，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，工業城市可依托現有供應鏈快速切入。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，有望搶占市場先機，成為細分領域的先行者。

對策5：強化知識產權部署

一是建議我國組建人形機器人專利聯盟，推動優必選、宇樹等科技企業交叉授權核心專利，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加強知識產權布局，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權迫在眉睫。

三是建議我國向中小企業派出知識產權援助團隊，增強企業在專利布局、專利風險預警等方面的能力。同時，我國應加大對企業海外知識產權維權援助力度，提供海外知識產權糾紛應對指導服務，幫助企業防范化解知識產權風險，如貿易調查、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權風險，營造良性的開源生態環境。在推動開源軟件發展的同時，企業應加強知識產權管理，確保開源軟件的合法使用和創新。

作者：郝潔 國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心

刊載：《軟件和集成電路》雜志2025年8月刊

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