谭建荣院士观点 | 人形机器人：进展，挑战和未来研究方向

研究团队

李文娟：浙江大学智能教育研究中心，杭州师范大学信息科学与技术学院

吴吉义，谭建荣：浙江大学浙江大学智能教育研究中心

杨根源，王奔：杭州师范大学信息科学与技术学院

吴玉麒：北京大学信息技术高等研究院

张启飞：浙江大学软件学院

#人形机器人

，#硬件系统，#控制系统，#协同智能，#感知，#交互，#安全伦理

研究意义

与传统工业机器人不同，人形机器人拥有与人类相似的外形和智能，这使得它们能够更自然地融入社会生活。由于外观相似，人形机器人可以更方便地操控专为人类设计的生产与生活设施。人类也更容易与外形相似的机器人建立信任和情感连接，这对于医疗康复、教育陪伴等应用场景至关重要。

近年来，Tesla Optimus、波士顿动力Atlas 等代表性产品的突破，标志着人形机器人正从实验室走向商业应用。然而，这一领域仍面临着硬件成本高昂、控制系统复杂、人机交互不够自然等重大挑战。深入分析这些挑战并提出发展方向，对于推动人形机器人技术进步和产业化具有重要意义。

本文工作

本文系统分析了人形机器人技术的现状、挑战和未来发展方向。我们基于学术研究和产业发展双重视角，构建了完整的人形机器人生态系统框架，并提出了七大发展方向来应对当前的技术挑战。

本文的主要研究内容包括：

(1) 技术现状分析

梳理了人形机器人的三大核心能力：人机交互、环境感知、运动控制

分析了Tesla Optimus、Boston Dynamics Atlas 等代表性产品的技术特点

总结了深度学习、先进材料、计算能力提升等技术突破对行业的推动作用

(2) 识别重大挑战

人形机器人的六大核心挑战：

硬件系统设计：执行器成本占比高，能耗续航远低于实用需求

控制系统设计：缺乏统一中间件标准，多约束优化问题复杂度极高

感知认知挑战：传感器精度与抗冲击性矛盾，语义理解和常识推理能力不足

人机交互挑战：难以处理模糊表达、隐喻、文化差异等复杂交互情况

应用挑战：单机成本高，极端环境下可靠性不足

伦理道德问题：算法透明度不足，隐私保护与服务性能矛盾

(3) 提出有潜力的发展方向

针对上述挑战，提出七大发展方向：

协同智能与多机器人系统

自主性与智能水平提升

环境适应性与运动能力扩展

人机交互与情感表达优化

应用领域拓展与多样化

技术基础设施与成本优化

安全伦理问题研究与解决