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導(dǎo)讀：2023國(guó)家機(jī)器人發(fā)展論壇（CAA菁英系列活動(dòng)）于2023年6月17-18日在廣東深圳召開，壇以“集群促發(fā)展，創(chuàng)新向未來(lái)”為主題，聚焦智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，邀請(qǐng)多位行業(yè)領(lǐng)軍人物同臺(tái)，助力打造世界級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群。會(huì)上，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)會(huì)士、理事、浙江大學(xué)熊蓉教授，作題為“人形機(jī)器人研究進(jìn)展與發(fā)展挑戰(zhàn)”的大會(huì)報(bào)告，重點(diǎn)介紹了人形機(jī)器人的研究背景與意義、研究歷史與進(jìn)程的基礎(chǔ)上其團(tuán)隊(duì)在人形機(jī)器人系統(tǒng)研制、運(yùn)動(dòng)控制、智能移動(dòng)等方面開展的工作和進(jìn)展等內(nèi)容。
人形機(jī)器人，也被稱為仿人機(jī)器人，是一類具有人類外形、模仿人類功能和智能的機(jī)器人。與其他機(jī)器人相比，它的區(qū)別在于擁有人類外形，包括雙足、雙臂和頭部。這種外形使得人形機(jī)器人在人類的工作和生活環(huán)境中具有更強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。它能夠適應(yīng)人類環(huán)境的不連續(xù)性，像人類一樣使用自己創(chuàng)造的工具，從而能夠?qū)崿F(xiàn)人與機(jī)器人的無(wú)縫銜接和替換。此外，人形機(jī)器人的人類外形也更容易被人們接受，在人機(jī)交互過(guò)程中起到重要的作用。
一、研究背景與意義
人形機(jī)器人領(lǐng)域是機(jī)器人領(lǐng)域中一個(gè)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)點(diǎn)，甚至被稱為國(guó)與國(guó)之間技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。首先，它涉及到機(jī)器人的各個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)以及這些技術(shù)的集成和融合。從系統(tǒng)角度看，人形機(jī)器人是一個(gè)高自由度的復(fù)雜系統(tǒng)。其制造、設(shè)計(jì)、建模和規(guī)劃都涉及到許多問題，如驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)、感知與決策的融合，以及軟硬件的有效融合等。
從運(yùn)動(dòng)的角度看，人形機(jī)器人是以腳為支撐點(diǎn)與地面進(jìn)行間斷性接觸的。它的腳與地面接觸的空間很小，時(shí)間也很短，這導(dǎo)致了穩(wěn)定控制的時(shí)空域非常有限。同時(shí)，人形機(jī)器人面臨建模的不準(zhǔn)確性、地面的不平整性以及作業(yè)過(guò)程中各種位置干擾等問題，如圖1所示，由于其本質(zhì)上不穩(wěn)定，從而在應(yīng)用中面臨著許多困難。上世紀(jì)60年代到本世紀(jì)2015年，學(xué)術(shù)界主要關(guān)注的問題都是圍繞如何設(shè)計(jì)制造具有穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)能力的人形機(jī)器人展開研究。
圖1 人形機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn)
隨著這些關(guān)鍵技術(shù)的逐步解決，我們目前的焦點(diǎn)已經(jīng)擴(kuò)展至如何將人形機(jī)器人應(yīng)用于多樣化的場(chǎng)景中。這與其他機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)相似，機(jī)器人需要應(yīng)對(duì)各種不同的環(huán)境，并能夠適應(yīng)各種特定需求，另外，還需要具備通用性，能夠在這種形態(tài)下執(zhí)行各種任務(wù)。
總的來(lái)說(shuō)，人形機(jī)器人給機(jī)器人技術(shù)的各個(gè)方面都帶來(lái)了挑戰(zhàn)，并推動(dòng)了相關(guān)零部件和技術(shù)的發(fā)展。從電機(jī)、傳動(dòng)到液壓器件，它對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)和支持作用。
二、研究歷史與進(jìn)程
下面簡(jiǎn)要介紹一下整個(gè)人形機(jī)器人的發(fā)展歷程，其發(fā)展歷史如圖2所示。第一臺(tái)人形機(jī)器人誕生于1969年，由日本早稻田大學(xué)研制，它采用液壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)部件龐大且重量較大，并且都放置在機(jī)器人的外部，采用的是靜態(tài)行走方式，每步行走距離為15厘米，需要約40秒的時(shí)間。隨后，許多研究機(jī)構(gòu)開始進(jìn)行人形機(jī)器人的研究。在80年代，出現(xiàn)了兩個(gè)對(duì)當(dāng)前發(fā)展起到了重要基礎(chǔ)作用的團(tuán)隊(duì)。其中一家是本田公司，于1986年開始研究人形機(jī)器人，注重系統(tǒng)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方面的研究。2000年，本田公司的研究取得了重要突破，推出了ASIMO人形機(jī)器人。ASIMO能夠以每小時(shí)1.6公里的速度行走，其研發(fā)過(guò)程中采用了直流電機(jī)和諧波減速器等關(guān)鍵技術(shù)，這對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要推動(dòng)作用。另一個(gè)重要的團(tuán)隊(duì)是來(lái)自麻省理工學(xué)院（MIT）的Marc Raibert在1986年提出的動(dòng)態(tài)行走理論。這一理論的提出為后來(lái)波士頓動(dòng)力公司的成立以及其研發(fā)的四足和雙足機(jī)器人打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一階段可以稱為基礎(chǔ)理論與系統(tǒng)形成的階段。
圖2 人形機(jī)器人的研究歷史
2000年之后，人形機(jī)器人的研究取得了更多的進(jìn)展。例如，ASIMO等研究機(jī)構(gòu)不斷優(yōu)化和改進(jìn)機(jī)器人的行走速度，并引入了人機(jī)運(yùn)動(dòng)映射技術(shù)，使機(jī)器人能夠執(zhí)行更復(fù)雜的動(dòng)作。同時(shí)，研究人員進(jìn)一步結(jié)合智能技術(shù)，使機(jī)器人具備與人類進(jìn)行交互的能力，例如為人端茶遞物。自2009年起，波士頓動(dòng)力公司開始致力于滿足美軍的需求，并在福島核電站事故后開始研究高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的人形機(jī)器人，以便執(zhí)行特種任務(wù)。這一階段研究領(lǐng)域形成了不同的技術(shù)流派，包括多種不同的平衡控制技術(shù)以及不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)展使得人形機(jī)器人的技術(shù)變得多樣化且具有廣泛的應(yīng)用前景。在2022年特斯拉所發(fā)布的人形機(jī)器人，馬斯克關(guān)于人形機(jī)器人方面的一系列的規(guī)劃、布局，引起了世界的廣泛關(guān)注。
從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，國(guó)防科技大學(xué)、北京理工大學(xué)以及其他高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也都積極投身于人形機(jī)器人領(lǐng)域的研究。浙江大學(xué)自2006年起著手研究人形機(jī)器人，并以踢足球的小型仿人機(jī)器人作為起點(diǎn)，積累相關(guān)技術(shù)，并成功將智能感知、定位、導(dǎo)航規(guī)劃等能力融入其中。
2008年至2011年期間，我們?cè)趪?guó)家“863”重點(diǎn)課題的支持下成功研制了一款能夠與人或其他機(jī)器人進(jìn)行兵乓球?qū)Υ虻姆氯藱C(jī)器人，如圖3所示。這款機(jī)器人具有成人大小，身高1.65米，重量56公斤。該項(xiàng)目的突破之處在于設(shè)計(jì)了輕量化的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了30個(gè)自由度的高實(shí)時(shí)控制。針對(duì)乒乓球這種高速運(yùn)動(dòng)的飛行物體，浙大團(tuán)隊(duì)解決了在線準(zhǔn)確識(shí)別定位和軌跡預(yù)測(cè)的問題，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和全身平衡控制，以應(yīng)對(duì)手臂大加速度帶來(lái)的不穩(wěn)定性。該成果在發(fā)布后引起了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，包括國(guó)外知名媒體對(duì)其進(jìn)行了報(bào)道和拍攝。此外，該成果還被收錄進(jìn)美國(guó)基金委向奧巴馬政府提交的工作報(bào)告中，進(jìn)一步彰顯了其重要性和影響力。
圖3 浙江大學(xué)人形機(jī)器人研究
但是機(jī)器人打球的過(guò)程中，主要依靠下肢來(lái)進(jìn)行平衡控制。由于行走速度僅達(dá)到1.2公里/小時(shí)，無(wú)法跟上快速打球的節(jié)奏。因此，從2012年開始，我們的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向如何提高機(jī)器人的行走速度，并使其能夠在室內(nèi)外不平整的地面以及各種未知擾動(dòng)下行走。同時(shí)，還著重考慮了上肢運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，為機(jī)器人的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
過(guò)去的10年時(shí)間里，浙大團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的研究工作，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制方法以及運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和生成等方面。目前，機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6.6公里/小時(shí)的行走速度，可以在室內(nèi)外不平整的地面上自主適應(yīng)和適應(yīng)大的外力擾動(dòng)，能夠上下15度的斜坡，并可以跳下20厘米高的臺(tái)階。
三、關(guān)鍵技術(shù)與進(jìn)展
在人形機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展中，我們按照系統(tǒng)集成、運(yùn)動(dòng)和未來(lái)作業(yè)需求的角度進(jìn)行了劃分，分別稱為體能、技能和智能。在體能方面，我們探索了不同的技術(shù)路線，如圖4所示。一種方法是采用直流電機(jī)+諧波減速器+彈性單元的組合，以實(shí)現(xiàn)高效的彈跳能力。然而，這種彈性元件的變化也帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。因此，在2015年之后，浙大團(tuán)隊(duì)開始采用四足機(jī)器人中常用的大間隙半徑電機(jī)，通過(guò)力位的伺服控制來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人。
圖4 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式
在人形機(jī)器人的技能方面，我們重點(diǎn)關(guān)注它的穩(wěn)定平衡運(yùn)動(dòng)能力，并進(jìn)行了相關(guān)的研究工作。目前，主要有兩種方法：一種是傳統(tǒng)的基于模型的方法，通過(guò)建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行擺動(dòng)腿的軌跡規(guī)劃，進(jìn)而開展平衡控制。除了傳統(tǒng)的方法，另一種是采用學(xué)習(xí)的方法，如模仿學(xué)習(xí)和生成學(xué)習(xí)，來(lái)生成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和控制策略。
穩(wěn)定平衡控制是其中最核心的問題，在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中涌現(xiàn)出多種方法，如圖5所示，并都發(fā)揮了重要作用。其中，ASIMO采用了ZMP判據(jù)的控制方法，密歇根大學(xué)等采用混雜零動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人狀態(tài)在穩(wěn)定平面上的控制， Marc Raibert等人提出了虛擬模型的解耦控制方法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，前兩者依賴于精確的動(dòng)力學(xué)模型。
圖5 基于模型的穩(wěn)定平衡控制
通過(guò)研究，我們發(fā)現(xiàn)虛擬模型控制方法在降低對(duì)精確模型依賴性方面取得了進(jìn)展。然而，在復(fù)雜環(huán)境下，虛擬模型控制的容錯(cuò)性存在限制。因此，我們進(jìn)行了相關(guān)研究，并借鑒人類保持平衡時(shí)的行為策略。與傳統(tǒng)方法不同，人類在受到擾動(dòng)時(shí)采用踮腳的方式來(lái)保持穩(wěn)定，從而縮小了穩(wěn)定域的范圍。我們?cè)?/span>理論上證明，只需保持在穩(wěn)定域邊界上即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性，而不需要較大的穩(wěn)定域和支撐域。進(jìn)一步，基于虛擬模型的思想，我們提出了一種通過(guò)足部?jī)A斜主動(dòng)控制來(lái)增加穩(wěn)定域的方法，如圖6所示。在人形機(jī)器人上成功實(shí)現(xiàn)了該方法，并發(fā)表了高水平的論文。然而，人形機(jī)器人在多個(gè)虛擬模型的結(jié)合和協(xié)調(diào)方面存在一定限制，以及在不同場(chǎng)景下設(shè)計(jì)不同虛擬模型的通用性的挑戰(zhàn)。
圖6 虛擬模型下主動(dòng)欠驅(qū)動(dòng)平衡控制
所以，采用模型預(yù)測(cè)控制和全身控制的方法可以提高人形機(jī)器人的動(dòng)作穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性，如圖7所示。這種方法基于軌跡規(guī)劃和剛體動(dòng)力學(xué)建模，通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算地面反作用力和力矩，并結(jié)合全身控制生成關(guān)節(jié)力矩。通過(guò)該集成控制策略，我們能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，使其能夠在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)和協(xié)調(diào)的動(dòng)作。在仿真環(huán)境中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一些復(fù)雜動(dòng)作，如跳躍和后空翻，但仍需要進(jìn)一步提升關(guān)節(jié)力矩以實(shí)現(xiàn)更高水平的執(zhí)行能力。我們將繼續(xù)努力改進(jìn)和優(yōu)化控制方法，以進(jìn)一步提升人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力和執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作的能力。
圖7 全身協(xié)調(diào)模型預(yù)測(cè)控制
此外我們有兩項(xiàng)工作對(duì)研究機(jī)器人控制方法起到了關(guān)鍵作用。首先，我們致力于在線辨識(shí)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以確保準(zhǔn)確建立模型，適應(yīng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)型和動(dòng)力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化等復(fù)雜情況。引入隨機(jī)變量后驗(yàn)概率估計(jì)的方法后，通過(guò)定義隨機(jī)變量的向量空間以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和投影運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)一種級(jí)連式的估計(jì)方法。對(duì)于每個(gè)關(guān)節(jié)模塊，可以建立運(yùn)動(dòng)模型和等效辨識(shí)模型，并進(jìn)行迭代運(yùn)行。在單腿和雙腿的情況下，包括腿部質(zhì)量變化和外部負(fù)載變化等擾動(dòng)，該方法的具有較好的有效性。
然而，僅僅依靠模型預(yù)測(cè)控制可能無(wú)法有效應(yīng)對(duì)大擾動(dòng)，因此，在2009年浙大團(tuán)隊(duì)提出了一種方法，如圖8所示，通過(guò)建立速度與著地點(diǎn)之間的關(guān)系，將擾動(dòng)轉(zhuǎn)化為速度變化，并根據(jù)這些速度確定適當(dāng)?shù)闹攸c(diǎn)。將這一方法與之前的控制方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)了在面對(duì)大幅擾動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定平衡控制。
圖8 基于速度感知的動(dòng)態(tài)落腳點(diǎn)規(guī)劃
近年來(lái)，深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的發(fā)展為人形機(jī)器人的平衡控制提供了新的方法，如圖9所示。在國(guó)內(nèi)外的研究中，人們致力于利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的平衡控制。例如，在四足機(jī)器人領(lǐng)域，蘇黎世理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)開展了大量研究工作。在人形機(jī)器人領(lǐng)域，美國(guó)的Oregon州立大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了各種研究，包括提高機(jī)器人在不同地面上運(yùn)動(dòng)的魯棒性，如轉(zhuǎn)彎、上下臺(tái)階以及走梅花樁等動(dòng)作。此外，研究人員還關(guān)注如何根據(jù)感知信息提升運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，并使機(jī)器人能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境變化。這些研究都為人形機(jī)器人的平衡控制領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。
圖9 采用學(xué)習(xí)的穩(wěn)定平衡控制
浙大團(tuán)隊(duì)之前研究了四足機(jī)器人步態(tài)學(xué)習(xí)，采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法進(jìn)行步態(tài)生成，并提出了一種步態(tài)生成網(wǎng)絡(luò)，以整合各種步態(tài)，可根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前的狀態(tài)選擇適宜的步態(tài)。這一網(wǎng)絡(luò)使機(jī)器人能夠在面對(duì)未知環(huán)境時(shí)做出合適的步態(tài)選擇，并通過(guò)綜合多種步態(tài)以適應(yīng)環(huán)境變化，從而在新環(huán)境中展示出靈活的行動(dòng)能力。該研究為機(jī)器人應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)并在新環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的適應(yīng)性提供了有益的探索和成果。
然而，在應(yīng)用純強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法于人形機(jī)器人時(shí)，由于人形機(jī)器人具有相對(duì)較小的穩(wěn)定時(shí)空域，這導(dǎo)致獲得穩(wěn)定案例和進(jìn)行迭代學(xué)習(xí)的速度較慢。因此，我們提出了將模型方法與學(xué)習(xí)方法相結(jié)合的策略，如圖10所示。通過(guò)采用啟發(fā)式模型來(lái)規(guī)劃擺動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)，該模型對(duì)支撐腿的參數(shù)高度依賴，而對(duì)于參數(shù)依賴較強(qiáng)的情況，可以采用學(xué)習(xí)方法。通過(guò)串并聯(lián)混合的方法，加速了學(xué)習(xí)過(guò)程，并提高了對(duì)質(zhì)量、擾動(dòng)和噪聲等因素的魯棒性。然而，人形機(jī)器人仍然容易受到地面不平整等因素的影響。為此，需要引入了隱藏空間的學(xué)習(xí)，采用教師-學(xué)生模型，通過(guò)從一些優(yōu)秀模型中學(xué)習(xí)隱藏空間的映射關(guān)系，可以進(jìn)一步提升機(jī)器人穩(wěn)定性。目前，浙大人形機(jī)器人已成功實(shí)現(xiàn)了在15-18厘米地形起伏的不同環(huán)境下穩(wěn)定行走，并達(dá)到了3公里/小時(shí)的速度。
圖10 模型-學(xué)習(xí)混合的雙足步行運(yùn)動(dòng)生成
此外，在運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)生成方面，浙大團(tuán)隊(duì)也做出了一定的貢獻(xiàn)。通過(guò)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建學(xué)習(xí)模型，并結(jié)合最優(yōu)化搜索，在編碼后的隱藏空間中尋找最佳匹配，之后進(jìn)行最優(yōu)化搜索，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型動(dòng)作序列的快速學(xué)習(xí)，如圖11所所示。結(jié)果顯示，學(xué)習(xí)時(shí)間提升了10-100倍，同時(shí)動(dòng)作相似性評(píng)估也有了顯著提升。
圖11 隱空間優(yōu)化的映射學(xué)習(xí)
此外，我們擴(kuò)展了研究范圍，將其應(yīng)用于不同的結(jié)構(gòu)中。對(duì)于包括動(dòng)畫角色在內(nèi)的多樣化動(dòng)作，可以解決其在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的差異性。在與此相關(guān)的數(shù)字虛擬人研究中驗(yàn)證，能夠成功地遷移至未曾接觸過(guò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在已有結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的接觸和穿模。進(jìn)一步地，我們開始將動(dòng)力學(xué)約束融入研究中，并在仿真環(huán)境中成功地將之前學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用于新的結(jié)構(gòu)中。
最后，我們還開展了智能移動(dòng)和智能操作方面的研究。自2003年以來(lái)，浙大一直在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究，并在各種機(jī)器人應(yīng)用中進(jìn)行了驗(yàn)證，包括工業(yè)機(jī)器人、無(wú)人駕駛車輛以及特殊環(huán)境。結(jié)合腿足機(jī)器人，團(tuán)隊(duì)還專注于以下方面的進(jìn)一步研究：首先如何構(gòu)建大范圍全局一致的稠密高程地圖，如圖12所示；其次，為解決足式運(yùn)動(dòng)引起的震蕩問題、足式運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的計(jì)算資源限制，以及在特殊環(huán)境中紋理稀缺或傳感器失效的情況下如何選擇適合的傳感器和傳感器融合問題；以及如何規(guī)劃落腳點(diǎn)。
圖12 大范圍全局一致稠密高程地圖構(gòu)建
在操作方面，聚焦于感知、力位控制、序列生成和語(yǔ)義動(dòng)作生成等方面的研究，并探索如何將這些工作應(yīng)用于人形機(jī)器人。總體而言，我們的下一步研究旨在實(shí)現(xiàn)智能操作和移動(dòng)與人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的綜合。
四、進(jìn)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)
在當(dāng)前的背景下，我國(guó)也在積極探索人形機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。除了浙江大學(xué)，還有許多研究機(jī)構(gòu)致力于人形機(jī)器人的研究，整體技術(shù)積累十分豐富，但仍有一些技術(shù)需要突破。與國(guó)際水平相比，在集成方面存在一定差距。具體需要突破的技術(shù)包括零部件方面，如關(guān)節(jié)的高力矩能力和靈巧手；智能感知、協(xié)同作業(yè)以及系統(tǒng)安全，包括機(jī)器人自身安全、交互安全和信息安全等方面；另外還有軟硬件集成方面的挑戰(zhàn)，需要實(shí)現(xiàn)高度融合、輕量化、穩(wěn)定性和可靠性。這些都是需要進(jìn)一步攻克的技術(shù)難題。
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，多年來(lái)機(jī)器人和汽車產(chǎn)業(yè)鏈為人形機(jī)器人的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。然而，與其他產(chǎn)業(yè)鏈相比，人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈更為復(fù)雜和長(zhǎng)鏈條。如何實(shí)現(xiàn)在眾多技術(shù)領(lǐng)域的緊密結(jié)合，并形成產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同機(jī)制，是一個(gè)重要的問題。
在人形機(jī)器人的研發(fā)方面，國(guó)外已經(jīng)在控制器、仿真軟件開發(fā)平臺(tái)、大型訓(xùn)練平臺(tái)和數(shù)據(jù)集等方面做了大量工作，形成了相對(duì)完善的生態(tài)體系。然而，我們?cè)谶@方面的大部分研究仍然依賴國(guó)外平臺(tái)，因此迫切需要建立自己的工具鏈和生態(tài)體系。
在人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，供應(yīng)鏈管理和低成本制造是重要的考慮因素。然而，與此同時(shí)，如何確保人形機(jī)器人具備高性能，并應(yīng)對(duì)其作為新型復(fù)雜系統(tǒng)所帶來(lái)的制造工藝等挑戰(zhàn)也是需要解決的問題。
自2000年開始機(jī)器人研究，并于2006年開始專注于人形機(jī)器人研究以來(lái)，浙大團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了人形機(jī)器人領(lǐng)域的高潮和低谷。盡管遇到了挑戰(zhàn)，但我們?nèi)栽?/span>堅(jiān)持不懈地推動(dòng)我國(guó)在人形機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展。
