人形机器人研发竞赛：中美日韩谁将率先突围？-优快云博客

一、全球人形机器人研发现状：技术融合催生产业新赛道

（一）技术突破与应用场景拓展

人形机器人，作为人工智能与机器人技术深度融合的结晶，正以惊人的速度改变着我们的生活与生产方式，已然成为科技领域最炙手可热的焦点之一。近年来，在机械构造、智能感知、人机交互等核心领域，人形机器人取得了一系列令人瞩目的关键进展，这些突破不仅推动了技术的革新，更使得其应用场景得到了前所未有的拓展。

在机械构造方面，人形机器人的双足运动控制技术取得了重大突破，如今已能实现稳定奔跑。2025 年 4 月 19 日，全球首场人形机器人半程马拉松赛在北京亦庄震撼开跑。这场比赛吸引了来自北京、上海、广东、江苏等地的 20 支赛队参赛，采用人机共跑赛道的模式，对机器人的速度、耐力、稳定性以及环境适应能力等提出了极高的要求。在比赛中，身高约 1.8 米、体重约 55 公斤的 “天工 Ultra” 表现尤为出色，凭借大功率的一体化关节、低惯量腿部结构设计以及通用具身智能平台 “慧思开物” 赋能下具身大小脑的高效协同，它以 2 时 40 分 42 秒的成绩勇夺冠军，最高峰值速度达到了 12 千米 / 时，充分展示了人形机器人在双足运动控制方面的卓越成果。

除了双足运动控制技术的突破，五指灵巧手的研发也取得了显著成效。越疆科技发布的 Dobot Atom 人形机器人，搭载了自主研发的神经驱动灵巧操作系统（NDS），采用基于 Transformer 的模型架构，通过类人双目 RGB 视觉驱动，实现了高达 28 个上肢自由度的端到端自主推理操作。其 “视觉 + 五指灵巧手” 的操作闭环，配合伺服级的抖动抑制，可实现 200Hz 的高频丝滑控制，能够像人手一样灵活自如地使用多种多样、形态各异的工具完成上百种灵巧复杂操作任务，如芯片引脚焊接、精密仪器校准等，且不需要任何预编程技能，完全基于其强大的泛化和自适应力，能在不到 2 小时内通过收集少量数据就学会执行新的任务。

在智能感知与人机交互领域，结合大模型的语音交互技术让人形机器人实现了质的飞跃。2025 年 2 月 21 日，国内机器人初创公司 Figure AI 正式推出 Helix 系统，这一突破性的人工智能系统使得人形机器人能够 “听懂” 并执行语音指令。Helix 系统的架构由两个主要模块构成，第一部分是一个高达 70 亿参数的多模态语言模型，它以 7 至 9 赫兹的频率处理语音和视觉信息，能够更准确地理解人类指令及周围环境；第二个模块则是一个 8000 万参数的 AI，负责将语言模型发出的指令转化为精确的动作，处理频率可达到 200 赫兹，能够同时控制多达 35 个自由度，从而实现从单个手指的微小动作到头部、躯干的复杂动作控制。在 Figure AI 官方发布的演示视频中，两台机器人在模拟的厨房环境中合作，将不同的食物放入冰箱，展示了 Helix 系统在语音识别、物体识别及精准抓取方面的强大能力。不仅如此，该系统在训练数据上也大幅降低了要求，仅需 500 小时的训练，在商业应用中展现出了较高的可行性。

这些关键技术的突破，为人形机器人的应用场景拓展奠定了坚实的基础。如今，人形机器人已不再局限于工业展示场景，而是逐渐向家庭服务、商业引导、医疗护理、教育娱乐等多个领域渗透。在家庭服务领域，人形机器人可以承担清洁、烹饪、洗衣等家务，还能提供陪伴与照护服务，成为人们生活中的得力助手；在商业引导领域，人形机器人可以担任迎宾接待、导览讲解等工作，为企业提升服务品质和形象；在医疗护理领域，人形机器人可以辅助医护人员进行病人护理、康复训练等工作，减轻医护人员的工作负担；在教育娱乐领域，人形机器人可以作为教学工具，帮助学生更好地学习知识，也可以用于娱乐表演，为人们带来全新的视听体验。可以说，人形机器人正以其独特的优势和潜力，成为继新能源汽车后的又一颠覆性产品，引领着科技发展的新潮流。

二、各国研发实力比拼：技术储备与产业生态的角力

在人形机器人这片充满无限可能的研发赛道上，各国凭借自身独特的技术储备与产业生态优势，展开了一场激烈而又精彩纷呈的实力大比拼。中国在政策的大力扶持下，产业链实现了全面开花；美国依靠科技巨头的引领，在核心技术攻坚方面一马当先；日本凭借精密制造的深厚基因，不断在机械结构创新上取得突破；韩国则借助制造业转型的东风，明确了量产时间表，在消费场景布局上独具慧眼。下面，让我们深入剖析各国在人形机器人研发领域的独特优势与发展态势。

（一）中国：政策护航下的产业链全面开花

政策红利持续释放：2023 年 11 月，工业和信息化部印发的《人形机器人创新发展指导意见》犹如一颗重磅炸弹，在人形机器人领域掀起了巨大的波澜。这份意见明确提出，到 2025 年，要初步建立人形机器人创新体系，关键技术取得重大突破，确保核心部组件安全有效供给；到 2027 年，人形机器人技术创新能力要显著提升，形成安全可靠的产业链供应链体系，综合实力达到世界先进水平。在国家政策的引领下，北京、江苏等地积极响应，纷纷布局产业集聚区。北京提出重点培育人形机器人等 20 个未来产业，还计划创办 “世界人形机器人运动会”；江苏则依托自身的产业基础，打造人形机器人产业高地。截至 2025 年，全国人形机器人相关企业如雨后春笋般涌现，数量超过 2.4 万家，其中专精特新企业更是超过千家，这些企业在政策的滋润下茁壮成长，为人形机器人产业的发展注入了强大的动力。

技术与场景双优势：在智能化方面，中国的人形机器人以大模型为驱动，打造出了智能的 “大脑”。例如，百度的文心一言大模型与人形机器人的结合，使人形机器人能够理解自然语言，实现更加智能的交互；在运动控制方面，仿人关节技术取得了显著进展，提高了机器人的运动灵活性和稳定性，越疆科技 Dobot Atom 人形机器人的仿人直膝行走系统技术，结合类人生物力学和模仿学习 + 强化学习神经网络，从人类真实动作数据学习，生成高度拟人的全身运动策略，直膝行走能耗较传统屈膝式降低 42%；在成本控制上，中国成熟的供应链体系发挥了巨大作用，降低了机器人的生产成本。海尔家庭服务机器人已经进入了千家万户，能够帮助人们完成清洁、陪伴等任务；特斯拉上海工厂的人形机器人产线也已落地，实现了高效的生产。这些落地案例充分展现了中国在人形机器人领域 “研发 - 制造 - 应用” 的闭环能力。摩根士丹利报告指出，中国占据全球 56% 的人形机器人上市公司，专利申请量更是高达 5688 件，远超美国和日本，这无疑是中国在人形机器人领域强大实力的有力证明。

（二）美国：科技巨头引领核心技术攻坚

企业研发火力集中：美国在人形机器人研发领域，企业的研发力量可谓是火力全开。特斯拉的 Optimus 堪称人形机器人中的明星产品，它基于与特斯拉汽车相同的端到端自动化框架建造，电机、电池系统、人工智能和导航等不同元素均以相同方式联网，双手的触觉功能使其能模仿人类做动作，如捡鸡蛋、跳舞、端饮料等，展现出了强大的功能；波士顿动力的 Atlas 则是运动控制领域的佼佼者，其最新版本完全由电机驱动，具备更轻、更耐磨损、控制动作精度更高的优势，能够在复杂地形上奔跑、翻转、跳舞。谷歌融合语言 - 视觉 - 动作的新模型，以及 Meta 的具身智能研发，更是推动了 “AI + 机器人” 的深度耦合，让人形机器人的智能水平迈向了新的台阶。

基础研究优势显著：美国在高精度传感器、通用人工智能（AGI）大模型、高功率密度电机等 “卡脖子” 技术上处于领先地位。以特斯拉灵巧手的视触觉技术为例，它能够实现精确的抓取和操作，为机器人在复杂环境中的作业提供了可能；在通用人工智能大模型方面，OpenAI 的 GPT 系列模型引领了全球的技术潮流，为人形机器人的智能决策提供了强大的支持；在高功率密度电机领域，美国的技术也处于世界前列，能够为机器人提供更强大的动力。长期以来，美国在核心算法与高端芯片领域占据主导地位，这些优势为美国在人形机器人研发领域的持续领先奠定了坚实的基础。

（三）日本：精密制造基因赋能机械结构创新

核心部件突破：日本在人形机器人的核心部件研发上取得了重大突破，球形齿轮技术便是其中的代表。这种技术实现了 360 度全向运动，精简了传动结构，增强了系统稳定性，并显著优化了能源利用效率。金属材质齿轮的应用更是解决了高强度工况下的难题，为仿人关节提供了更高的自由度与稳定性。本田的 ASIMO 作为人形机器人领域的经典之作，其多代产品的迭代离不开精密传动系统的技术积累，在行走、跑步、上下楼梯等动作的实现上，展现出了极高的稳定性和灵活性；丰田的 HSR 则在医疗护理场景中发挥了重要作用，其精准的动作控制和良好的人机协作能力，得益于先进的机械结构设计。

产业协同成熟：日本依托安川、发那科等工业机器人巨头，形成了 “核心部件 - 整机集成 - 场景应用” 的垂直体系。在这个体系中，各环节紧密协作，共同推动人形机器人产业的发展。尤其在医疗护理、公共服务场景的适老化改造上，日本的人形机器人表现出色。例如，在养老院中，人形机器人可以协助护理人员照顾老人，为老人提供陪伴、送餐、协助康复训练等服务，减轻了护理人员的工作负担，提高了服务质量。

（四）韩国：制造业转型催生量产时间表

战略规划明确：韩国在人形机器人研发领域有着明确的战略规划，提出 2029 年大规模量产人形机器人、2030 年落地自动驾驶汽车的目标。为了实现这一目标，现代汽车、LG 电子等巨头联合组建 “制造业 AI 联盟”，推动机器人与新能源汽车技术共享。在电池管理系统方面，新能源汽车的成熟技术可以为人形机器人提供更高效、更安全的能源解决方案；自动驾驶传感器技术的应用，则可以提升人形机器人的环境感知能力，使其能够更加灵活地在复杂环境中行动。

消费场景前瞻布局：韩国聚焦家庭陪伴、教育交互等 C 端场景，利用三星电子的芯片设计、显示技术优势，打造高性价比消费级产品。三星的芯片具有高性能、低功耗的特点，能够为人形机器人提供强大的计算能力和较长的续航时间；显示技术则可以为人形机器人打造更加逼真的人机交互界面，提升用户体验。例如，韩国研发的一些家庭陪伴型人形机器人，可以与家庭成员进行互动交流，陪伴孩子学习、玩耍，为家庭生活增添了乐趣。

三、核心技术壁垒：谁能率先突破 “类人化” 瓶颈？

（一）机械工程：从 “仿形” 到 “仿生” 的跨越

人形机器人的机械工程设计，正从单纯的模仿人类外形的 “仿形” 阶段，迈向深度模拟人类生理结构与运动原理的 “仿生” 新阶段。这一跨越绝非易事，其中双足平衡控制和灵巧手的研发，堪称两大核心难题。

在双足平衡控制方面，人形机器人需要实时融合动力学模型与传感器数据，以应对复杂多变的地形。当机器人行走在崎岖不平的路面上时，它必须迅速感知到地面的起伏和倾斜程度，通过内置的动力学模型计算出合理的调整策略，然后实时调整腿部关节的角度和力度，以保持身体的平衡。这一过程不仅需要精确的计算，还对传感器的灵敏度和响应速度提出了极高的要求。中国的乐聚机器人在双足平衡控制上表现出色，其研发团队通过大量的实验和算法优化，使机器人能够在复杂地形上稳定行走，甚至完成上下楼梯、跳跃等具有挑战性的动作。

而灵巧手的研发，目标是实现毫米级的抓取精度，以完成各种精细复杂的操作任务。这需要在材料、传动系统和控制算法等多个维度实现精准平衡。在材料方面，要兼顾轻质与耐磨耐腐蚀的特性；传动系统需在高效率与高精度间抉择；控制算法更要攻克多关节协同的复杂难题。日本的先进球形齿轮技术，实现了 360 度全向运动，精简了传动结构，增强了系统稳定性，并显著优化了能源利用效率，为灵巧手的设计提供了新的思路。中国则在轻量化关节设计上取得了突破，采用新型材料和结构设计，降低了关节的重量和惯性，提高了运动的灵活性和响应速度。例如，灵心巧手 Linker Hand O7 以 42 个自由度实现 360 度全向旋转，单指 9 自由度设计可完成钢琴演奏等复杂任务。

然而，目前无论是双足平衡控制还是灵巧手的研发，都还存在一些亟待解决的问题。在成本方面，高精度的传感器和先进的传动系统成本高昂，限制了人形机器人的大规模应用；在可靠性上，复杂的机械结构和频繁的运动容易导致零部件的磨损和故障，需要进一步提高其耐用性和稳定性。解决这些问题，需要全球科研人员和企业的共同努力，通过技术创新和产业协同，推动人形机器人的机械工程设计迈向新的高度。

（二）智能决策：从 “程序执行” 到 “自主学习” 的升级

人形机器人的智能决策能力，正从传统的按照预设程序执行任务，向具备自主学习、自主决策的方向升级。这一升级的关键，在于多模态感知融合技术与端云协同大模型的发展。

多模态感知融合，旨在整合视觉、听觉、触觉等多种传感器的数据，让机器人能够更全面、准确地感知周围环境。以视觉为例，机器人需要通过摄像头获取图像信息，识别出物体的形状、颜色、位置等特征；听觉方面，麦克风阵列可以捕捉声音信号，实现语音识别和声源定位；触觉则通过力传感器和触觉传感器，让机器人感知物体的表面质地、压力大小等信息。将这些不同模态的感知数据进行融合，机器人就能构建出一个更加完整、准确的环境模型，从而做出更合理的决策。北京人形机器人创新中心推出的 Humanoid Occupancy 感知系统，通过创新性融合多模态传感器信息，构建起基于语义占用表征的通用感知框架，能够精准捕捉环境中的语义属性与几何特征，为人形机器人的任务规划和导航决策奠定了坚实基础。

端云协同大模型的发展，则为人形机器人的智能决策提供了强大的计算支持。在云端，强大的服务器可以运行大规模的深度学习模型，对大量的数据进行分析和处理，为人形机器人提供智能决策的策略和方法；在终端，机器人本体上的计算设备则负责实时采集数据、执行云端下达的指令，并将执行结果反馈给云端。这种端云协同的模式，既充分利用了云端的强大计算能力，又保证了机器人在本地的实时响应能力。中国在场景数据积累方面具有明显优势，庞大的人口和丰富的应用场景，为人形机器人的训练提供了海量的数据，有助于提升机器人的智能水平；美国则在算法效率上领先，通过对强化学习等算法的优化，能够更快速地生成运动规划和决策方案，使机器人的动作更加流畅、自然。

然而，实现真正的自主学习和决策，人形机器人仍面临诸多挑战。如何在复杂多变的环境中快速、准确地进行多模态感知融合，是一个亟待解决的问题；端云协同过程中的数据传输延迟和安全性，也需要进一步优化和保障。此外，如何让机器人具备更强的语义理解和逻辑推理能力，使其能够像人类一样理解复杂的指令和情境，也是未来研究的重点方向。

（三）能源与续航：制约量产的关键短板

能源与续航问题，是当前制约人形机器人量产和广泛应用的关键短板。人形机器人的 “钢铁之躯” 需要强大的能量支持，以驱动其复杂的机械结构和高性能的电子设备。然而，目前的能源技术却难以满足人形机器人长时间、高负荷工作的需求。

现有锂电池的能量密度限制了机器人的工作时长，即使是采用高能量密度的锂电池，人形机器人的续航时间也普遍在 4-6 小时左右。在实际应用中，无论是工厂中的物流搬运，还是家庭中的家务服务，机器人都需要频繁地停下来充电，这不仅降低了工作效率，也给用户带来了极大的不便。例如，在工厂的生产线中，人形机器人可能需要连续工作 8 小时以上，以完成物料搬运、产品组装等任务，但现有的电池技术却无法满足这一需求，导致机器人不得不频繁中断工作，进行充电，严重影响了生产效率。

为了解决能源与续航问题，科研人员和企业正在积极探索新技术。氢燃料电池以其高能量密度和零排放的特点，成为了人形机器人能源的潜在解决方案之一。然而，氢燃料电池的技术仍不成熟，存在成本高、加氢基础设施不完善等问题，短期内难以实现大规模应用。无线充电技术也是一个研究热点，通过无线充电技术，人形机器人可以在移动过程中进行充电，从而实现不间断工作。但目前无线充电技术的传输效率较低，充电速度较慢，还无法满足人形机器人的实际需求。

在解决能源与续航问题的过程中，安全性也是一个不容忽视的因素。人形机器人可能会在各种复杂的环境中工作，如家庭、医院、工厂等，因此其能源系统必须具备高度的安全性，以避免发生火灾、爆炸等危险事故。在未来的研究中，需要在提高能源密度和续航能力的同时，确保能源系统的安全性和稳定性，为人形机器人的广泛应用提供可靠的能源保障。

四、量产时间表与决胜因素：技术、政策、市场三重博弈

（一）2025 量产元年：中国领跑产业化进程

2025 年，无疑是人形机器人发展历程中具有里程碑意义的一年，被业界广泛视为量产元年。这一关键节点的到来，离不开政策、产业集群以及市场应用等多方面因素的强力推动，而中国在这一进程中展现出了强大的引领实力。

从政策层面来看，国家对人形机器人产业给予了高度重视和大力支持。2023 年 11 月，工业和信息化部印发的《人形机器人创新发展指导意见》明确提出，要培育 2 - 3 家有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业，打造 2 - 3 个产业发展集聚区。这一政策导向为产业发展指明了方向，激发了企业的创新活力和发展动力。各地政府纷纷响应，积极出台相关配套政策，加大对人形机器人产业的扶持力度。北京提出重点培育人形机器人等 20 个未来产业，并计划创办 “世界人形机器人运动会”，通过赛事平台促进技术交流与创新；上海依托国家地方共建人形机器人创新中心，整合资源，推动产业创新发展；广东则深化重点领域 “机器人 +” 应用，加速人形机器人在各行业的落地应用。这些政策的出台，为人形机器人产业的发展营造了良好的政策环境，吸引了大量的人才、资金和技术资源向该领域汇聚。

在产业集群方面，深圳、苏州等地已形成了完善的人形机器人产业链集群。深圳凭借其在电子信息产业的深厚底蕴，在高精密电机、传感器等零部件制造领域具有显著优势，拥有众多技术实力雄厚的零部件供应商，能够为整机制造企业提供高质量、低成本的核心零部件。苏州则在机器人整机制造和系统集成方面表现突出，集聚了一批具有创新能力的整机制造企业，形成了从零部件生产到整机制造、系统集成的完整产业链。这些产业集群的形成，不仅提高了产业的协同效应和生产效率，还降低了企业的生产成本。据统计，国产人形机器人单价约 10 - 20 万元，仅为国际同类产品的 1/3，在价格上具有明显的竞争优势，为产品的大规模推广和应用奠定了坚实的基础。

在市场应用方面，人形机器人在工业场景率先实现了落地应用。在 3C 电子、汽车零部件等柔性制造产线中，人形机器人已开始承担起装配、质检等任务。以 3C 电子行业为例，人形机器人可以凭借其灵活的机械结构和精准的运动控制能力，在狭小的空间内完成高精度的电子元件装配工作，大大提高了生产效率和产品质量。在汽车零部件制造领域，人形机器人可以协助工人进行零部件的搬运、焊接、检测等工作，减轻了工人的劳动强度，提高了生产的自动化水平。据相关数据显示，2024 年中国工业人形机器人市场规模达 27.6 亿元，预计到 2030 年将突破千亿元，市场前景十分广阔。随着技术的不断进步和成本的进一步降低，人形机器人在工业领域的应用将更加广泛，有望成为推动制造业转型升级的重要力量。

（二）长期竞争：美国技术深度 vs 中国产业广度

在人形机器人领域的长期竞争中，美国和中国展现出了各自独特的优势，形成了美国凭借技术深度、中国依靠产业广度的竞争格局。

美国在 AGI 大模型、高端芯片等 “硬科技” 领域拥有深厚的技术积累。OpenAI 的 GPT 系列大模型在自然语言处理方面展现出了强大的能力，能够实现智能对话、文本生成、知识问答等多种功能，为人形机器人的智能交互提供了有力支持。英伟达的高端芯片在算力方面处于世界领先地位，能够满足人形机器人对大量数据处理和复杂算法运行的需求，为机器人的智能决策和运动控制提供了强大的计算能力。这些技术优势使得美国的人形机器人在复杂任务规划等方面具有较大的发展潜力，有望推动人形机器人向通用智能方向进化。例如，波士顿动力的 Atlas 机器人在复杂地形的运动和操作能力上表现出色，能够完成一些高难度的动作和任务，这得益于其先进的运动控制算法和强大的硬件支持。

中国则依托完整的工业链与规模化生产能力，在人形机器人产业的广度上具有明显优势。中国拥有世界上最完整的工业体系，从原材料供应到零部件制造，再到整机装配，各个环节都具备强大的生产能力。在规模化生产方面，中国的制造业企业具有丰富的经验和高效的生产管理体系，能够快速实现产品的大规模生产和交付。这种产业广度优势使得中国更易实现消费级产品的普及。以小米为例，其凭借在智能手机领域积累的供应链管理和规模化生产经验，有望在人形机器人的消费级市场中取得突破。通过大规模生产降低成本，提高产品的性价比，吸引更多的消费者购买和使用人形机器人。同时，中国庞大的市场需求也为人形机器人的应用提供了丰富的场景，形成了 “技术迭代 - 成本下降 - 场景反哺” 的良性循环。在家庭服务、教育娱乐、商业服务等领域，人形机器人都有着广泛的应用前景，通过不断地在这些场景中应用和反馈，进一步推动技术的迭代和升级。

（三）隐性决胜因子：数据合规与伦理框架

在人形机器人的全球竞争中，除了技术和产业层面的因素外，数据合规与伦理框架正逐渐成为影响未来发展的隐性决胜因子。

随着人形机器人在各个领域的应用越来越广泛，数据合规和伦理问题日益凸显。欧盟率先启动了《人工智能法案》的制定，该法案对人工智能系统的设计、开发和使用提出了严格的要求，包括数据保护、透明度、可解释性、安全性等方面。在数据保护方面，要求企业对收集和使用的个人数据进行严格的加密和安全存储，防止数据泄露和滥用；在透明度方面，要求人工智能系统的决策过程和算法能够被用户理解和监督。美国也发布了 NIST 机器人安全标准，对机器人的安全性能、操作规范、风险评估等方面进行了详细的规定。这些标准的制定旨在确保机器人在使用过程中的安全性和可靠性，保护用户的生命财产安全。

中国也同步推进《人形机器人标准体系建设指南》的制定工作。该指南将围绕人形机器人的技术要求、性能测试、安全规范、应用场景等方面，构建一套完整的标准体系。在人机交互安全方面，将制定相关标准，确保人形机器人在与人类交互过程中不会对人类造成伤害；在数据隐私保护方面，将加强对机器人收集和使用数据的监管，保障用户的隐私安全。未来，在这些领域的规则制定权将直接影响全球市场准入。符合国际标准的数据合规和伦理框架，将为人形机器人在全球市场的推广和应用提供通行证；反之，可能会面临市场准入的障碍和用户的信任危机。因此，各国在发展人形机器人技术的同时，也在积极争夺数据合规与伦理框架的制定权，以在未来的全球市场竞争中占据有利地位。

五、结论：中国大概率成为首个量产国，美国保持技术天花板

综合技术成熟度、政策支持力度、产业链完整性与市场需求规模，中国大概率成为首个实现人形机器人量产的国家，在工业协作、家庭服务等场景建立先发优势；美国则凭借深厚的技术底蕴，保持在核心技术领域的领先地位，成为人形机器人技术的天花板；而日本、韩国凭借精密制造与垂直场景深耕，成为特定领域（如医疗、消费电子）的重要玩家。这场竞赛不仅是技术突破的比拼，更是产业生态、政策远见与市场洞察力的综合考验 —— 一个 “机器人即服务” 的时代，正加速向我们走来。