AI 赋能，智塑未来——机器人产业的变革与展望白皮书-百思特

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AI 赋能，智塑未来 机器人产业的变革与展望白皮书 AI Empowerment for the Future 中国企业变革研究院 CHINA ENTERPRISE TRANSFORMATION RESEARCH INSTITUTE 中国企业变革研究院 CHINA ENTERPRISE TRANSFORMATION RESEARCH INSTITUTE 中国企业变革研究院 CHINA ENTERPRISE TRANSFORMATION RESEARCH INSTITUTE 中国企业变革研究院 CHINA ENTERPRISE TRANSFORMATION RESEARCH INSTITUTE 目录 序章：AI 驱动，机器人产业迈入 “共生时代” 第一章 机器人产业规模扩张与结构升级 01 第二章 人形机器人：具身智能的先锋载体 02 第三章 工业机器人：智能工厂的刚性基石 08 第四章 医疗骨科手术机器人：生命健康的精准伙伴 11 第五章 变革深水区：人机共生时代的共性挑战与人才重构 14 第六章 百思特赋能机器人企业变革 15 人形机器人自 20 世纪 70 年代发展至今，一直是人类致力于突破的重要技术领域。由于其外观与行为高度拟人化，人形 机器人能够在许多领域替代人类完成任务，尤其是在高危行业，如消防救火、矿井巡查与作业、高架桥检修、有毒有害环 境检测等。近年来，随着人工智能和硬件技术的突破性进展，人形机器人有望为各行各业带来新质生产力变革。 2024 年工业领域变革显著：汽车制造车间，机器人与产线融合适配柔性生产；3C 行业，与工人协同精密组装；金属制 品领域，借 AI 优化流程，新能源汽车与电子产业回暖夯实共生基础。 医疗场景共生更具突破，AI 驱动的骨科关节手术机器人，以毫米级精准与标准化操作成医生 “搭档”，术前规划路径、术 中抵消误差、术后复盘优化，推动诊疗从 “经验驱动” 转向 “数据驱动”。 虽人形机器人面临软硬件协同、成本控制、伦理监管等挑战，工业机器人面临成本与规模挑战，医疗骨科机器人面临系统 稳定性及技术挑战；但产业已告别 “工具时代”，迈入人机协同共生新阶段，这场变革既是技术跃迁，更是生产力模式重 塑，为智能未来开启新篇章。 百思特中国企业变革研究院 冯亚霞 著 第一章 / 机器人产业规模扩张与结构升级 01 第一章 机器人产业规模扩张与结构升级 2025 年 8 月，国际数据公司（IDC）发布的全球与中国机器人市场 预测报告，勾勒出产业爆发式增长的清晰轨迹：到 2029 年，全球 机器人市场规模将历史性突破 4000 亿美元，这一数字较 2024 年 实现近三倍增长，彰显出全球产业数字化转型与技术迭代的双重 驱动效应。其中，中国市场凭借全产业链布局、持续技术创新与庞 大应用需求的三重优势，将占据近半份额，进一步巩固全球机器 人产业核心增长极的地位，成为推动全球市场扩张的关键引擎。 市场规模扩张背后，是产业结构的深度升级，正从单一品类粗放 增长向 “多品类协同、全场景覆盖” 矩阵转型，人形、工业、医疗手 术机器人成为核心增长极。工业机器人随 “智改数转” 向高端渗 透，从焊接、搬运延伸至半导体传输等领域。 医疗手术机器人凭精准微创优势快速渗透，在骨科等领域实现术 前规划与术中实时调整，推动市场年均增速超 25%。人形机器人 国产化突破加速。宇树机器人在消防、巡查等领域不断突破，优必 选机器人进入汽车检测一线。 产业升级离不开政策与技术双重赋能。中国 “智改数转” 政策双 向发力：对内通过补贴推动核心零部件国产化率提升，对外助力 企业成为全球第三大出口国。技术上，从 “自动化工具” 向 “AI 驱 动智能体” 跨越，多模态传感延迟降至 2ms，工业大模型简化操 作，支撑人机协同创新。 从规模突破到结构优化，机器人产业正 “量质齐升”，在核心技术 与市场布局上的优势愈发凸显，为全球产业变革注入持续动力。 BEST CONSULTING 02 第二章 人形机器人：具身智能的先锋载体 人形机器人概述 1、人形机器人的定义与发展 人形机器人是一种外观与行为高度拟人化的智能机器人，具备部分或全部人类特征，如躯干、头部、四肢以及语言、动作和基础 智力能力。其发展历程可追溯至 20 世纪 70 年代，早稻田大学推出的 WABOT—1 和本田公司的 P2 标志着早期探索阶段； 2020 年至今，随着人工智能技术的突破，人形机器人进入高度智能化阶段，已能够实现语义识别、情绪感知、平稳行走及复杂 动作控制。 2、核心技术模块 现代人形机器人主要依赖三大核心技术模块： 环境感知模块：通过视觉、声学、雷达、压力及光学传感器等，实现环境数据采集与动态感知。 运动控制模块：涵盖高精度电机、控制器、减速器、丝杆传动及能源管理系统，确保灵活稳定的运动能力。 人机交互模块：基于高性能芯片与 AI 算力系统，支持自然语言处理、决策学习及情感交互。 * 资料来源：全国机器人标准化技术委员会《人形机器人标准化白皮书（2024 版）》 ， 百思特分析 图 1. 人形机器人三大核心技术模块 成本占比约62% 第二章 / 人形机器人：具身智能的先锋载体 03 3、应用场景与发展阶段 目前人形机器人主要应用于工业领域，如货物搬运、质量检测及数据采集。未来，随着软硬件技术的迭代，其应用将向家庭服务（健康监测、 家务协助、餐饮制作）和商业场景拓展。然而，技术壁垒（如运动控制精度）、资金投入、高端人才短缺及市场接受度等问题，仍对其大规模商 业化落地形成制约，行业发展目前仍处于初步阶段。 行业环境分析 看经济｜电子信息制造业快速发展，为人形机器人发展创造良好环境 2024 年，我国电子信息制造业生产增长较快，出口持续回升，效益稳定向好，投资增势明显，行业整体发展态势良好。 看政策｜技术攻关 + 产业协同 + 金融扶持 + 场景开放 明确人形机器人行业发展路径， 以 2025 年关键技术突破并量产、2027 年形成规模化产业生态为目标，推动其在制造业、服务业及特种领 域的深度融合。采用 “中央统筹 + 地方竞赛” 模式，通过技术攻关、产业链协同、金融扶持和场景开放， 加速人形机器人从实验室走向量产。 * 资料来源：工信部官网，百思特分析 图 2. 2024 年电子信息制造业运行情况 * 资料来源：工信部官网、百思特分析 2024 年电子信息制造业运行情况 。 。 。 。 BEST CONSULTING 04 看技术｜硬件、软件、算法、能源技术驱动人形机器人发展 近年来，在软硬件核心技术的协同突破下，人形机器人行业进入高速发展阶段，主要体现为三大技术维度的进步： 一是硬件技术，高精度执行器，例如无框力矩电机、谐波减速器能提升关节灵活性和负载能力；六维力传感器、电子皮肤、3D 视觉等感知模 块，负责数据采集与环境认知（视觉、声音、雷达、压感、光感）; 二是软件与算法方面，运动控制算法、AI 与认知智能、通过人类动作捕捉数据训练等 ; 三是能源与能效优化，包括固态电池、快充技术、仿生步态设计减少能耗等。 看社会｜人口老龄化，合格劳动力日益减少，城镇化水平提高，机器人劳工广受欢迎 全球劳动力人口（15-64 岁）占比预计从 2020 年的 65% 降至 2050 年的 58%，其中日本下降 27%，中国下降 22%，德国下降 6%，巴西下降 3%。中国 60 岁以上人口占比已超 22%，老龄化加剧，叠加城镇化加速和新生代职业观念转变（更追求“工作 - 生活平衡”），制造业、能源、建 筑等高危行业面临招工难、流失率高的挑战。人形机器人可替代重复性、高危或高强度作业，成为应对劳动力短缺的关键解决方案。 看市场｜市场潜力巨大 2023 年全球人形机器人达到 21.6 亿美元规模，随着 2025 年各大厂产品量产，未来预计人形机器人将有望渗透 B 端各行业领域，快速形成 商业化。预计到 2029 年，全球市场规模将达到 206 亿美元，年复合增长 57%。中国人形机器人同样具有巨大增长潜力，2024 年中国人形机 器人达到 27.6 亿元市场规模。到 2029 年，产业加速规模化发展，应用场景渗透，有望达到 750 亿元，年复合增长超过 90%。 图 3. 全球劳动人口趋势与中国人口年龄结构 * 资料来源：牛津经济研究院（2023），工信部，百思特分析 全球劳动人口（15-64岁）发展趋势 [%, 2022年—2050年] 中国人口年龄结构（2024年） 中国城镇化率 第二章 / 人形机器人：具身智能的先锋载体 05 看竞争｜波士顿动力机器人：以自动化传感、检测、抓取搬运为核心能力 看竞争｜特斯拉人形机器人：通过人戴上模拟器收集数据训练机器人 图 4. 波士顿动力机器人无人类遥控完成任务 图 5. 特斯拉人形机器人技术重大进步 * 资料来源：技术创新促进会，百思特分析 * 资料来源：波士顿动力官网 波士顿动力公司（Boston Dynamics）成立于 1992 年，致力于研发能够丰富 人类生活的先进机器人。其核心产品包括： Spot⸺敏捷移动机器人，具备自动化传感与检测功能，广泛应用于制造 业、能源、建筑及安防巡检等领域。 Stretch⸺仓库自动化机器人，专为物流搬运优化设计，可显著提升仓储 作业效率。 Orbit⸺机器人车队管理与数据分析平台，提供智能化运维支持。 Customer Success⸺为客户提供定制化机器人解决方案，涵盖技术支 持、培训及部署服务。 2025 年 5 月，波士顿动力发布 Atlas 机器人最新进展，该机器人可自主感知 地面物品，完成弯腰拾取并精准插入货柜的动作（全程无人工遥控），展现了 其先进的全身协同运动控制算法。 特斯拉（Tesla）成立于 2003 年 7 月，是美国领先的电动汽车及可再生能源 企业，核心业务涵盖纯电动车、太阳能板、太阳能屋顶及储能系统。 2025 年 5 月，特斯拉人形机器人 Optimus 展示了流畅的舞蹈动作。其技术 原理为：工程师通过动作捕捉设备采集人类舞蹈数据，经算法模型训练后， 使机器人通过强化学习实现目标动作。目前特斯拉机器人月产能达 1000 台，预计经过 2-3 代产品迭代后，年产量将突破 100 万台。 据预测，到 2030 年，单台特斯拉机器人的生产成本将低于其电动汽车售价， 标志着人形机器人规模化商用迈入新阶段。 * 资料来源：特斯拉官网 2025 年 5 月相关报道 BEST CONSULTING 06 看竞争｜宇树科技：为科研平台提供教具，逐步拓展到消防、应急等领域 看竞争｜优必选：应用于仓库检测与搬运领域 宇树科技成立于 2016 年。 专注于消费级和工业级高性能通用四足机器 人、仿人机器人、六轴机械臂等产品的研发、生 产和销售。 宇树科技机器人以清晰的路线图推进多领域应用拓展。 第一阶段，面向科研院所、高校及中高职院校，化身科研平台与教具，为技术研发和人才培养提供支持。 第二阶段（当前），机器人进军警用、消防、应急领域，凭借手动遥控实现全地形移动的特性，满足复杂环境下的作业需求。 第三阶段，聚焦能源行业，在电力、火力、水利、核电等场景，新增自动巡检功能，提升作业效率与安全性。 第四阶段，针对石油、化工等高风险领域，机器人在保留原有功能基础上，强化防爆性能，适应特殊作业环境。 第五阶段，拓展至工厂类场景，如钢铁厂、煤炭厂等，在集成过往功能优势的同时，实现成本可控，推动机器人规模化应用。 从科研走向产业，宇树科技机器人持续解锁新场景，彰显出强大的行业适配与创新发展能力。 * 资料来源：宇树科技官网 图 6. 宇树科技消防救援机器人 优必选成立于 2012 年 3 月，是人形机器人和智能服务机器人领域的领先企业。目前，其机器人已应用于六大工业场景， 包括搬运、质检、化学品操作、螺丝拧紧、零件安装和 SPS 分拣。 人形机器人要做好这些精细工作，需要进一步解决“大脑”与“四肢”协同问题，从而为工业生产智能化助力。 * 资料来源：优必选人形机器人产品手册 图 7. 优必选新一代工业版人形机器人 Walker S1 第二章 / 人形机器人：具身智能的先锋载体 07 人形机器人演进趋势：技术突破与商业化加速 人形机器人正加速向 AI 驱动与实用化演进：特斯拉 Optimus 转向第三代研发，借纯视觉 AI 提升自主学习能力；波士顿动力深耕动态灵活 性，夯实技术基座；宇树机器人推动 C 端渗透。中国人形机器人产业从技术验证迈向规模化商用。 人形机器人当前面临的挑战 人形机器人产业链如下图所示，上游产业链涵盖零部件和基础软件供应，包括电机、减速器、传感器、控制器、芯片，以及基础软件等核心技术 支持；中游主要由整机系统制造商构成，负责机器人本体的研发设计、组装、 测试和系统集成；下游聚焦于终端应用场景，覆盖工业制造、 家庭服务、医疗康养、高危作业、教育培训等多个领域。 上游：高精度减速器（如谐波）、高性能伺服依赖进口，国产替代加速但仍有差距，传感器技术待突破。核心部件成本高、寿命不足，算法与硬 件协同优化难。上游核心零部件技术挑战见下表： * 资料来源：全国机器人标准化技术委员会《人形机器人标准化白皮书（2024 版）》 图 8. 人形机器人产业链图 中游整机厂家：以宇树科技、优必选、达闼等为代表，主打服务、工业机器人。产品功能迭代快，但运动控制、环境交互能力不足、整机技术整 合能力待提升、成本高制约商业化。 下游应用：现集中于仓储物流、教育、巡查等场景。未来将应用于家庭服务、医疗康养、商业服务、高危作业、教育培训。 * 资料来源：公开资料，百思特分析 表 1. 人形机器人上游核心零部件技术挑战 AI BEST CONSULTING 08 第三章 工业机器人：智能工厂的刚性基石 工业机器人概述 1、工业机器人定义与发展 工业机器人是工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，凭自身动力与控制自动作业，实现工业制造功能，本质 是高度自动化生产装备。 其发展脉络清晰：二战时遥控机械手定雏形，20 世纪 50 年代成早期形态，末期快速发展，21 世纪初开启升级，向 精准智能演进，成为工业自动化的核心。 工业机器人分为：关节型机器人，主要应用于超大负载的工作中，尤其在电子制造和汽车制造领域。 SCARA 机器人主要应用于 3C、食品行业等领域的装配、涂胶点胶、快速分拣等工作。并联机器人常用于快速取放 或产品转移应用。直角坐标机器人用于装配、搬运作业。圆柱坐标机器人应用于搬运作业。球坐标机器人应用于搬 运作业。 2、分类与应用 图 9. 工业机器人分类 第三章 / 工业机器人：智能工厂的刚性基石 09 工业机器人行业环境分析 工业机器人的市场一方面呈现出口高增长，国内销量企稳的态势。 如下图所示， 2024 年中国工业机器人产量 55.6 万台，同比增长 14.2%， 出口额跃居全球第二；2025 年上半年出口增速高达 61.5%。 2024 年，中国工业机器人销 量为 29.4 万台， 同比增长 3.9% 。 另一方面，下游 TOP5 行业合计占比 64%，家用电器、电子、汽车电子增长显著。如图所示，2024 年下游出货量 TOP5 行业分别是电子、汽车零部件、金属制品、锂电池、食品饮料，占比分别为 21%、15.8%、12.5%、7.9% 和 6.9%。家用电 器、电子、汽车电子、汽车零部件、金属制品、半导体领域的机器人出货量增速均达到 10%；而锂电池、汽车整车、光 伏领域增速下滑明显。2025 年 Q1，除光伏外，其它行业机器人出货量均同比增长。 * 数据来源：国家统计局，公开资料，百思特分析 工业机器人系统结构如图 10 所示，由输入输出系统、控制系统、驱 动系统、执行系统和传感系统组成。 关节型机器人主体如图 11 所示，由基 座、腰关节、腰部、大臂、肩关节、肘关节、 伺服电机减速器、小臂、腕关节、手腕、连 接法兰和皮带传动组成。 3、 工业机器人的系统构成 图 10. 工业机器人系统结构 图 11. 工业机器人系统结构 图 12. 中国工业机器人产量与销量 BEST CONSULTING 10 工业机器人六大发展趋势 工业机器人正朝多方向进阶： 1、 以 AI + 多模态感知实现智能化，适应复杂环境； 2、 瞄准精密电子、芯片封装需求提升超高精度； 3、 强化人机协同提效并严守安全标准； 4、 模块化设计支持柔性生产与场景快速适配； 5、 采用可回收材料践行绿色制造； 6、 借助 5G + 边缘计算优化多机实时协同精度与效率。 多关节机器人和 SCARA 合计出货占比 95%。其中协作机器人和 SCARA 出货量持续高增长，而 Delta 和 6-Axis 的出 货量相对平稳。 图 13. 2024 年工业机器人分行业出货份额及下游行业出货增速 * 数据来源 : 公开资料，百思特整理 * 数据来源 : 公开资料，百思特整理 图 14. 2024 年 H1 工业机器人各机型占比及工业机器人各机型增长情况 第四章 / 医疗骨科手术机器人：生命健康的精准伙伴 11 图 15. 机器人辅助骨科关节置换术示意图 图 16. 脊柱手术机器人（鑫君特 ORTHBOT）；创伤骨科手术机器人（HoloSight 知见）；关节手术机器人（元化 智能锟铻） 第四章 医疗骨科手术机器人：生命健康的精准伙伴 骨科手术机器人概述 骨科手术机器人是集成 “大脑”“眼睛”“手臂” 的 复杂系统：“大脑” 即计算机控制系统，借助手术 模拟、图像及深度学习算法辅助医生制定最优术 前方案；“眼睛” 是定位导航系统，通过 3D 可视化 与实时追踪提供精准导航；“手臂” 为机械臂装置， 凭高灵活性与精度助力精准截骨、磨钻，减少人手 震颤误差。 1、 主要类型： 脊柱、创伤骨科和关节手术机器人 按临床场景，骨科手术机器人主要分脊柱、创伤骨科、关节三类。其中关节手术机器人最成熟，率先商业化且应用最 广，可通过术前规划与机械臂操作，解决传统手术力线不良等问题，提升精准度与安全性。 脊柱手术机器人主打椎弓根螺钉置入，能提高精度、减少辐射，现扩展至病理活检等场景，兼具低辐射、降风险优 势；创伤骨科手术机器人可辅助复位与骨折固定，提升手术准确性、助患者恢复，还能降低医护人员 X 线辐射，在 复杂创伤手术中价值显著，二者发展较缓、应用范围有限。 2、 发展历程 骨科关节手术机器人历史始于 20 世纪 80 年代，分三阶段：1980-2000 年技术萌芽期，源于工业机器人，采用全自 动操作；2001-2018 年技术发展期，转向半自动，结合智能辅助与医生控制；2019 年至今趋于成熟，产品推新，朝 小型化、智能化、自动化演进