人形机器人
人形机器人是以人类身体结构为蓝本设计的一类机器人，通常具有头部、躯干、双臂与双足，能够在为人类布置的环境中行走、抓取和操作。由于形态与人相近，这类机器人无需大幅改造既有设施即可承担作业任务，被视为通用服务机器人的重要形态，也是机器人学中技术集成度最高、难度最大的方向之一。
定义
人形机器人指外形与功能模仿人类的一类机器人，判别依据主要在于是否具备类人的躯干、双臂、双足与头部结构。与轮式、履带式机器人不同，其运动结构与人类高度一致，因而能够适应台阶、斜坡等人类环境中的不连续地形，并直接使用为人类设计的工具[1]。
中文「人形机器人」对应英文 humanoid robot，其中 humanoid 由表示「人」的词根与源自希腊语、意为「类似……形态」的后缀合成[2]。这一术语在 20 世纪中后期逐步从工业机械臂的范畴中区分出来，专指具备双足行走与双手操作能力的机器人[2]。
另一相关提法是仿生人形机器人，它在类人外形之外更强调皮肤质感、肌肉运动与面部表情的还原，目标指向感知与情感层面的交互，与传统以负载、稳定性、续航为指标的机型形成区分[3]。2026 年 2 月发布的《人形机器人与具身智能标准体系（2026 版）》在基础共性板块统一了「人形机器人」等核心术语的定义[2]。
原理
整机由头部、躯干、双臂、双腿及众多关节构成，依靠伺服电机与谐波减速器等部件驱动各关节转动[4]。关节按自由度配置，例如腿部可参照人体分布为髋关节 3 个自由度、膝关节 1 个、踝关节 2 个[5]。关节数量直接决定灵活性，自由度越多控制维度增长越快，早期双足机型如 ASIMO 的自由度已在 26 个以上[4]。感知方面，机身可装设双目相机、激光雷达、惯性测量单元与麦克风阵列，用以判断地貌、避障与语音交互[6]。
行走控制的核心是平衡。经典做法把整机简化为线性倒立摆模型，以零力矩点（ZMP）作为稳定判据：只要地面反力的等效力点落在足底支撑多边形内，机器人就能保持直立[7]。在简化模型之上，优化驱动的全身控制（WBC）把全身加速度、接触力与关节力矩纳入同一求解问题，并按优先级分层，先保证接触不滑、关节不超限，再满足平衡与手部轨迹[8]。
近年的技术路线更多转向学习驱动。强化学习用神经网络策略替代大量手工调参，通过仿真环境中的大规模试错训练运动技能，再迁移到真机[8]。上层决策则引入大模型，形成「大脑」负责理解与规划、「小脑」负责实时控制的架构[9]。
该式描述固定质心高度 $z_c$ 下线性倒立摆的水平动力学，质心位置 $x$ 与零力矩点位置 $x_{\mathrm{zmp}}$ 的偏差决定了质心加速度[7]。
flowchart LR
A[感知: 相机 / 激光雷达 / 力传感器] --> B[大脑: 任务理解与规划]
B --> C[小脑: 步态与全身控制]
C --> D[关节伺服驱动]
D --> E[双足接触地面]
E --> A
发展历程
首台全尺寸人形机器人 WABOT-1 于 1973 年由日本早稻田大学加藤一郎团队完成，采用液压驱动，可用日语进行简单交流，能凭视觉测距并以双足缓慢行走，智力水平约相当于一岁半幼儿[10][11]。1984 年，同一机构推出可读谱并演奏电子琴的 WABOT-2[12]。
20 世纪 80 年代起，本田公司与麻省理工学院的动态行走研究成为两条重要基础路线。本田于 1986 年启动人形机器人研究，在 2000 年推出 ASIMO，可稳定双足行走[1]。2013 年，波士顿动力发布液压驱动的 Atlas，把研究重点从单一技能转向开门、攀爬、操作阀门等任务链条[13]。
2022 年特斯拉公布 Optimus 计划，带动全球人形机器人研发与投资升温[1]。中国企业在 2022 至 2023 年间密集发布整机产品，傅利叶于 2023 年发布 GR-1，宇树、智元、优必选等相继推出双足平台[14]。2024 年波士顿动力以全电动 Atlas 替换液压版本，转向易维护、可规模化量产的工程取向[13]。
2025 年 12 月，工业和信息化部人形机器人与具身智能标准化技术委员会成立；2026 年 2 月 28 日，我国首个覆盖全产业链、全生命周期的《人形机器人与具身智能标准体系（2026 版）》在北京发布，分基础共性、类脑与智算、肢体与部组件、整机与系统、应用、安全伦理 6 个部分[15]。行业普遍把 2026 年视为量产元年，但多数产品仍处于由样品转向商品的阶段[9]。
应用
工业场景是当前落地最快的一批。汽车制造、物流搬运、电力巡检等环节对重复搬运与巡检有稳定需求，人形或类人形平台已进入工厂进行长序列装配与搬运实训[16]。有观点认为，底盘加半身的形态比全尺寸双足机型更早具备进场作业能力[16]。
公共服务与文旅导览是另一类用途。部分机器人已在内地博物馆与政府场馆承担引导和讲解，也有企业按历史人物原型制作双足人形机器人，用于文旅解说和现场迎宾[6]。
在康养与教育方向，具备对话能力的机型被用于为老年人和儿童提供陪伴与教学，企业可为不同机器人设定不同性格。科研教育仍是重要市场，早期平台多以研发与算法验证为主要用途[14]。
局限
稳定性仍是基础难题。人形机器人以脚为支撑点与地面间断接触，接触面积小、时间短，可控的时空域有限，加上建模误差与地面不平整，本质上属于不稳定系统[1]。双足行走的比能耗可达轮式机器人的 10 倍以上，续航因此受限[4]。
硬件指标与人体仍有差距。谐波减速器的扭矩密度明显低于人类肌肉，刚性机械结构也难以复制膝关节、踝关节的柔性缓冲，冲击力容易传递到机身[4]。整机自由度不足、智能化程度有限、人机交互体验不佳等问题在现有多款产品中同时存在[17]。
成本与一致性构成商业化门槛。较高的自由度与感知配置使单台制造成本可达数十万元乃至百万元以上，超出一般用户承受范围[17]。进入量产阶段后，一致性控制、供应链协同以及智能与硬件的联动标定成为共性难题[18]。
触觉与灵巧操作是尚未打通的环节。有分析指出，大量人类做得好而传统自动化做不好的工序与触觉强相关，而触觉传感器的技术路径尚未标准化[9]。过度追求外形逼真还可能引发恐怖谷效应，行业内对是否采用仿生面孔并无统一结论[3]。
参见
参考资料
- 人形机器人研究进展与发展挑战 - 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们 [引用日期2026-10-29]
- 人形机器人 [引用日期2026-10-29]
- 融资超145亿！资本热潮下的机器人“拟人“之思→ [引用日期2026-10-29]
- 人形机器人直立行走工作原理 [引用日期2026-10-29]
- 双足人形机器人如何设计腿部？ [引用日期2026-10-29]
- 具身智能看中国 [引用日期2026-10-29]
- 科技导报 - 行走规划与行走控制一般为上下层的关系，根据行走规划提供的参考运动轨迹，控制方法决定了具体动作实施 [引用日期2026-10-29]
- 人形机器人动作日趋丝滑：详解全身控制技术发展路线 [引用日期2026-10-29]
- 中国首个“人形机器人标准体系”出炉_央广网 [引用日期2026-10-29]
- Humanoid Robotics Institute [引用日期2026-10-29]
- 早稻田机器人及其研究体制剖析 [引用日期2026-10-29]
- 早稲田のロボット：ヒューマノイド研究50年の歩み [引用日期2026-10-29]
- 人形机器人 [引用日期2026-10-29]
- 人形机器人，谁主沉浮？ [引用日期2026-10-29]
- 首个人形机器人与具身智能标准体系发布 [引用日期2026-10-29]
- “拟人”暗战打响！多上市公司披露仿生布局 [引用日期2026-10-29]
- 我院发布《2024中国人形机器人产业生态发展研究》-中国电子信息产业发展研究院 [引用日期2026-10-29]
- 我国首个人形机器人与具身智能标准体系在京发布 [引用日期2026-10-29]