空中具身操作:讓蜘蛛俠們安全落地
重點摘要
西湖大學團隊研發的空中操作機器人系統登上《Nature》,並成立西湖風形科技推動產品化,推出M500空中操作機器人,實現高效高空作業。這項技術突破讓傳統「蜘蛛俠」般的高空作業人員得以安全返回地面,並有望開創低空經濟的新應用場景。
當今這個時代,許多過去難以想像的技術正在化為現實,但同時也帶來隨時可能被顛覆的焦慮。過去兩年,具身智能正是最能體現這種雙重情緒的領域,全球資本與科技新貴紛紛押注人形機器人與具身操作賽道。然而,無論人形、輪式還是四足機器人,它們都有一個共同的限制——全都受限於地面。真實世界卻是三維的,大量危險且迫切需要機器替代的工作,恰恰發生在空中。具身智能的版圖,可能因此缺了關鍵的一塊。回顧過去二十年,小型無人機解決了一個核心問題:讓機器的「眼睛」飛上天。到了2025年,中國工業級無人機市場規模已達約776億元,其中巡檢類無人機突破百億。典型的巡檢場景是無人機飛到百米高的鐵塔旁,拍下照片、識別問題、傳回告警。
然後呢?然後還是得靠人爬上去,親手把問題解決。發現問題,卻無法解決問題——無人機始終停在「最後一米」之前。巡檢只是高空作業的第一步,識別出一根纏繞在電線上的風箏線,與在空中把這根線剪斷,感知與操作之間隔著一道巨大的技術鴻溝。前者開啟了百億級低空市場,後者則有望解鎖全球海量基礎設施運維場景。為了解決高空作業難題,行業早已嘗試機器人化。登高車搭載機械臂、攀爬式機器人、吸附式機器人等方案已在特定場景中落地,但它們共享一個特徵:特種。每一種特種機器人都是為單一場景量身定製,換一個作業內容往往就得重新設計、開發與驗證。場景越細分,設備種類越多,單臺設備利用率越低,綜合成本反而越高。
真實世界的高空作業需求是碎片化、非標化、持續變化的——今天清除鳥巢,明天擰緊螺栓,後天檢測裂縫。具身智能的核心價值恰恰在於通用性,近年AI的爆炸式發展也正是通用性的突破。或許不該為每個場景造一種機器人,而是讓一種機器人適應多種場景。通用性,是空中具身操作走向大規模部署的關鍵分水嶺。空中操作絕非簡單地把手臂用螺絲固定在無人機上。空中操作機器人,也稱為飛行機械臂或帶臂無人機,由飛行平臺與高自由度機械臂結合而成,既能大範圍快速移動,又能小範圍精細操作。它在享受各自優勢的同時,也繼承了各自的劣勢,面臨「操作即擾動」的根本難題。
地面機械臂有穩固的基座,接觸和施力都發生在確定的物理環境中,動力學模型相對可控。空中操作則完全不同:飛行平臺本身就是一個懸浮且持續受到擾動的基座——下洗氣流、陣風、機體振動無處不在。機械臂每一次伸展、接觸、頂壓,都會產生反作用力,反過來影響飛行器姿態;飛行器姿態的變化又進一步干擾機械臂的精度。操作即擾動,這是懸浮基座與機械臂雙向耦合的死結。此外,作為全新品類的機器人,空中操作機器人需要對結構、軟體、演算法進行一體化設計,技術壁壘極高,這也是它長期被困在實驗室、難以跨越工程化落地鴻溝的原因。僵局正在被打破。
2025年9月,西湖大學人工智慧系的一項成果發表於《Nature》期刊——這是中國多旋翼無人機領域研究成果首次登上該期刊。該團隊研發的空中近距離「疊飛」空中操作機器人系統,能在13.18米/秒(約6級強風)的氣流干擾下,實現亞釐米級空中對接與工具交換,為空中多機協作完成長序列複雜空中操作任務打開了一扇門。同年12月,央視新聞頻道《新聞直播間》以10分鐘專題報導了這項成果。2026年初,該團隊孵化成立了西湖風形科技,將實驗室成果推向產品化。3月,項目獲得第51屆日內瓦國際發明展金獎。6月,完成第一代M500空中操作機器人,並實現小批量交付。
在技術路徑上,西湖風形科技構建了基於「一體三腦」的通用空中操作機器人系統。同一套飛行平臺,透過更換標準化的末端工具,即可完成接觸式抓取、剪切、清潔等多種作業,實現「一機多用」。該平臺還提供面向工業與科研場景的深度定製化開發接口。據悉,該企業與其合作夥伴將建置全球首個空中操作機器人線下體驗中心——命名為「承·風形」,也將在近期啟動。這一系列進展向行業釋放了明確信號:空中操作機器人不再是實驗室裡的概念驗證,而是已經在真實場景中跑通的產品。縱觀具身智能賽道,空中具身操作或許能率先突圍,比地面具身智能更早完成規模化的商業閉環。這一趨勢的底層支撐,來自於龐大且剛性的存量運維市場缺口。
中國發電量佔全球超過30%,220千伏及以上高壓線路近100萬公里,風電裝機容量約6.4億千瓦,高居全球第一。這些「大基建時代」留下的資產正在進入「大維護時代」——設備老化、線路損耗,運維需求持續累積且無法迴避。與此同時,傳統「派人上去」的模式正面臨雙重擠壓:故障帶來的停機成本高昂,而人力斷檔更為嚴峻——高空、高溫、嚴寒是常態,即便日薪800到1500元,年輕人依然不願入行,熟練工正在加速流失。另一層支撐其率先落地的邏輯,在於場景的「收斂度」。不同於人形機器人在長尾場景中的艱難探索,空中操作機器人直面的是「高空抵達+精確操作」的標準化痛點。
清除異物、部件安裝、缺陷檢測……這些高頻且單一的剛需場景,讓產品更容易實現高可靠性驗證,從而快速跑通商業閉環。在競爭格局上,當地面具身智能賽道陷入群雄逐鹿的紅海泥潭時,空中操作賽道卻極度缺乏具備全棧自研與交付能力的玩家。這種「真空狀態」賦予了先行者建立技術壁壘的絕佳機會。憑藉全球首個準量產空中操作機器人,西湖風形科技率先完成了技術跨越與場景驗證,正在成為這一全新品類的定義者。空中巡檢與空中物流,不知從何時起被默認為低空經濟的代名詞。然而,空中操作機器人的出現,為低空經濟打開了真正的縱深。
它讓低空從「資訊網」「交通網」升級為「作業網」:飛行器不再只是空中傳感器或運輸載體,而是真正的基礎設施維護者與執行者。當空中操作機器人能夠代替人類攀爬上百米高的鐵塔、懸停在強風中完成精密作業時,具身智能的意義將超越技術本身。那些曾經危險而辛苦的「蜘蛛俠」們,或許終於可以安全回到地面,透過監控這些空中操作機器人,實現他們自己新的價值。
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