创新情报站|人形机器人在汽车工厂的“实习工作报告”

汽车工厂是人形机器人最好的工业应用场景，是人形机器人从实验室走向商业化的起点。

（一）应用阶段：人形机器人已进入汽车工厂“实习”，开展早期商业化应用

人形机器人在汽车工厂的应用已进入真实的“实习”与早期部署时期，全球多家主流车企和机器人公司已建立紧密的合作关系，呈现出梯队化应用格局。

第一梯队（批量部署与商业化闭环）：以优必选Walker S为代表，已实现从技术验证到小批量、多场景常态化部署的跨越。人形机器人作为标准设备被采购，并集成到生产管理系统中，产生实际的商业价值。

第二梯队（签约合作与工厂导入测试）：以Figure、开普勒、特斯拉、小鹏、阿波罗等为代表，已与宝马、奔驰等顶级车企签订战略合作协议，处于工厂实地测试、工位适配与流程优化阶段，正通过场景测试优化为后续的规模化应用做准备。

第三梯队（早期探索与技术储备）：以Agility Robotics的Digit和波士顿动力Atlas为代表，虽未与主流车企形成广泛的落地合作，但分别从物流场景优化与极限运动性能等方向进行技术储备，为未来应用描绘出潜在路径。

（二）应用场景：以物流搬运与分拣、装配操作与质检等单一任务为主

目前，人形机器人应用场景普遍从质检、搬运、简单装配等单一、重复、高危的“痛点”工作切入，主要填补传统工业机器人与人工之间的能力空白。 

物流搬运与分拣。为当前最成熟、落地最广泛的场景。如，特斯拉Optimus采用单机独立作业模式，已在其自有工厂的4680电池产线上执行电池分类任务，当前作业效率约为人工的60%；Figure02在宝马工厂从事车身装配线上零部件配送的任务，可自动将零部件拿起，并精准地放置到装配线的移动车身架上，其部件放置速度较传统方式提升400%，并能够识别和处理汽车线束、橡胶密封件等数千种未经专门训练的物品；优必选WalkerS1实现多台机器人协同完成重物分拣与搬运，通过群体协同使整体作业效率提升30%。

质量检验与测试。借助精细操作和感知能力，执行多项质检任务，提升质检一致性。如，优必选的Walker S1在吉利工厂可以完成车门锁检测、安全带拉力测试、车灯盖板装配检查等，确保了质量的稳定性；Figure02在宝马工厂能够精准识别座椅导轨0.15mm的装配偏差，检测效率较传统量规提升4倍。

精密装配紧固与总装。人形机器人逐步进入传统自动化难以覆盖的精密装配及总装环节。如，小鹏的IRON机器人已在其广州工厂协助安装小鹏P7，并执行打螺丝的任务；Figure02在宝马工厂实现钣金件插入等需视觉与力控配合的装配操作。

（三）技术能力：人形机器人的安全性、可靠性、高效率是“转正”的条件

人形机器人能否在汽车工厂中“胜任”工作，取决于其身体能力、智能水平以及运维效能等三个维度的能力。身体能力包括负载与抓取、运动与机动性、精度与重复定位等指标，决定其能干什么工作、在哪工作以及能否做好工作。智能水平体现在环境感知与理解、任务规划与执行、学习与泛化能力等方面，决定其能否适应非固定环境、独立完成复杂流程以及汽车工厂部署的成本与速度；运维效能体现在续航与能源、可靠性与寿命、安全交互等方面，直接关系到其能否持续工作、综合使用成本以及人机协作的安全性。

（四）发展模式：协同合作与自主研发双轨并行

人形机器人在汽车工厂的应用商业模式主要有两种。一是车企与机器人公司深度合作。车企提供应用场景、工艺知识和验收标准，机器人公司提供本体技术与解决方案，双方共同定义产品规格，打磨落地应用。该模式可以实现优势互补、联合开发、风险共担。如，优必选与吉利、东风柳汽是此模式的典范，双方从场景需求出发，共同让机器人在真实产线上“创造价值”。二是车企自主研发。车企通过自身研发，确保在颠覆性技术领域不被“卡脖子”。如，特斯拉自主研发Optimus机器人，通过垂直整合模式，将机器人与自身的自动驾驶技术、AI芯片和超级工厂理念完美融合。小鹏汽车自研IRON机器人，实现了数据、AI算法、供应链的深度协同。

人形机器人在汽车制造中的商业化应用，仍面临技术短板、应用成本高昂、产业生态不完善等多重挑战。

（一）技术性能指标存在短板，尚不能满足工业级需求

一是操作精度与力度控制有待提升。汽车车身、焊装、拧紧等工序普遍要求±0.02 mm～±0.5mm的重复定位精度，而现阶段人形机器人主流水平只能达到±1mm～±3mm，在进行精密装配等任务时，难以保证产品质量。二是智能感知与决策精度有待提升。目前视觉识别在复杂工业环境下的准确率仅能达到90%～95%，难以满足高精度生产任务要求。决策层面，机器人面对复杂任务的决策速度较慢，平均决策时间在0.5～1秒，难以满足汽车工厂0.1～0.2秒的快速响应需求。三是电池续航能力不足。目前，人形机器人连续工作的续航时间普遍在4～6小时，尚不能满足汽车制造业8～10小时连续工作的需求。

（二）商业应用成本仍高于人工，投资回报周期较长

一台中等性能的工业人形机器人成本通常在50万～100万元，是普通工业机器人的3～5倍。以目前人形机器人价格和汽车制造企业的用工成本相比，用人形机器人替代人工，需要29～40个月才能收回成本，投资回收期长。如，特斯拉Optimus的成本价是6万美元，优必选机器人单机最低售价50万～60万元，而比亚迪工厂平均用工成本18万元/人/年。

（三）产业生态尚不成熟，支撑体系不完善

一是零部件供应体系不稳定。国内人形机器人高端零部件主要依赖进口，价格居高不下。如，高端伺服电机主要依赖日本、德国等国外供应商，零部件供应不稳定，交货周期长，增加了机器人生产企业的成本和生产风险。二是真实场景训练数据缺乏。目前获取汽车生产操作任务中的准确数据需搭建专门的实验环境，并配备专业的操作人员进行数据采集和标注，真实场景训练数据十分稀缺。三是行业技术标准尚未统一。不同厂商的产品在硬件接口、软件协议、性能指标等方面存在差异，不同品牌的人形机器人在同一条生产线上协同集成和应用存在困难，阻碍了产业的规模化发展。

建议行业各方协同努力，在人形机器人关键技术研发、产业生态构建等方面持续推进，共同推动其在汽车制造中的规模化应用与迭代升级。

（一）技术突破方面，软硬件能力需同步提升

一是强化运动控制与操作精度，研发基于深度学习的目标检测、识别与路径规划算法，提升机器人在多变环境中的自主决策与泛化能力，以快速适应多样化的生产任务。二是突破多模态智能感知与认知能力，推进高分辨率激光雷达、生物电传感、力反馈与3D视觉等多模态传感技术的融合应用，构建完整的“感知－决策－执行”闭环，提升对复杂环境的响应水平。三是突破新型电池与无线充电技术，积极开发新型电池材料与智能管理系统，推动固态电池技术应用，力争单次充电续航突破10小时，满足高强度作业需求；研发基于磁共振耦合的高效无线充电系统，确保机器人在工作过程中能随时高效充电，实现24小时不间断作业。

（二）数据采集训练方面，打造产线完整数据闭环

构建覆盖“采集－治理－训练－部署－优化”的完整数据闭环体系，以真实工业数据驱动其持续优化。一是建立标准化数据采集体系，在机器人本体与产线关键工位部署多模态传感系统，实时采集机器人本体、任务执行、环境交互等数据。二是构建行业训练大模型基座，依托高质量汽车工业数据，重点训练视觉感知、操作技能、决策规划等场景专用算法模型；三是搭建仿真与真实系统交互的迭代平台，建立汽车产线数字孪生系统，建立虚拟调试与训练、持续学习与群体知识共享机制。

（三）产业生态建设方面，构建可持续发展体系

一是加速核心部件本土化，重点实现伺服电机、减速器、激光雷达、一体化关节模组等关键零部件的国内供给，推动整机成本逐步下降，提升产品经济性。二是建立健全行业标准与规范，推动行业协会、科研机构与企业共同制定人形机器人设计、制造、安全与性能等方面的标准，形成统一的行业标准体系，促进产品质量提升与产业互通。

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作者｜孙丽娜  中级工程师、咨询工程师（投资）；刘耘杉 咨询师

来源｜北国咨