全球首個人形機器人自主換電技術，到底牛在哪？

人形機器人形態日益復雜，正處于落地場景的重大技術轉折點。其中，機器人的自主性是一個核心挑戰。

近期，優必選科技公司開發了Walker S2機器人，Walker S2 身高 5 英尺 3 英寸（約 160 厘米），體重 95 磅（約 43 公斤），場景適配性更強，且配備了一套巧妙的自主換電系統，可以讓人形機器人采用雙電池自主熱插拔換電方式自行更換電池，無需人工干預，同時配合群體協同技術，能實現7x24小時廠內作業，為人形機器人落地工業場景的行業痛點交出了突破性答案，從而引發全球熱議。

自主換電技術到底怎么實現的？背后需求和技術原理是什么？

機器人大講堂采訪到了優必選科技相關負責人，挖到了部分獨家信息。這篇文章從技術細節、研發邏輯、應用價值三個維度，揭開Walker S2自主換電技術的神秘面紗。

▍換電技術的核心

Walker S2的自主換電技術，最核心的突破在于雙電池自主熱插拔。

據悉，與傳統人形機器人單電池設計不同，Walker S2搭載了兩塊由比亞迪提供的標準化的磷酸鐵鋰電池，雙電池協同約能提供約2小時的續航。

更關鍵的是，這兩塊電池支持帶電熱插拔，當其中一塊電池電量不足時，機器人可自主將其換下并換上滿電電池，整個過程中另一塊電池持續供電，確保機器人不會因換電而停機。

“我們采用了原創的雙電池動力平衡技術，通過實時電量監測和動態平衡控制，實現了雙電池的同充同放。”優必選副總裁兼研究院院長焦繼超博士在采訪中解釋道，這項技術不僅能精準把控兩塊電池的電量分配，還能通過特殊的電路設計杜絕換電過程中的電流沖擊，從硬件層面保障換電安全。

相較于行業內部分廠家采用的大小電池方案（小電池維持機器人待機，大電池負責供電，換電時依賴小電池支撐），Walker S2的標準化雙電池設計優勢顯著：一方面，兩塊電池規格統一，可降低生產和維護成本；另一方面，通過靈巧的結構化設計，機器人能靈活切換“雙電池續航”或“單電池工作”模式，適應不同場景下的電量需求。

此外，標準化的電池設計也降低了維護難度，電池的統一規格使更換、檢修更便捷，進一步減少了運維工作量。

▍軟硬件協同創新

除了電池，自主換電的核心挑戰之一，是如何讓機器人在無人干預的情況下，精準完成電池的插拔動作。焦繼超博士介紹，Walker S2主要通過雙臂協同精準換電技術與實時視覺定位的組合，攻克了這一難題。

從硬件來看，為了實現自主換電所需的靈活性，Walker S2的腰部擁有±162°的旋轉自由度，配合新增的兩個操作自由度，其工作范圍可覆蓋從地面到1.8米高處，這意味著它既能彎腰抓取地面的電池，也能抬手將電池插入高處的換電倉。

更重要的是，盡管增加了自由度，Walker S2通過3D打印技術和新型復合材料的應用，整機重量從Walker S1的76公斤降至70公斤，結構更緊湊，動作靈活性反而提升，為精準換電提供了硬件基礎。

機器人大講堂還獲悉，因為搬運產品、換電時需要旋轉腰部，對機身結構的負荷較大，這對機身結構的輕量化、結構件強度提出了更多要求。

Walker S2就采取了一種獨特的結構件，該結構件由優必選自主設計研發，攻克了部分結構件的結構設計和加工難題，保證了腰部關節的結構強度、壽命等要素，并通過材料學革新，從而不僅確保機器人能支撐幾十公斤的負載，還實現了機器人輕量化，以確保在換電過程中機器人的整體穩定性。

有機構指出，這種大型結構件的打印難度遠超小型零件，因為傳統3D打印技術在打印大尺寸部件時，容易出現應力不均、精度不足等問題，導致零件強度不達標。

因此從結構設計層面而言，優必選這款部件，可能通過拓撲優化算法，在非受力區域減少材料用量，實現按需分配材料，既實現了輕量化目標，又滿足了工業場景的強度要求。

在軟件算法層面，Walker S2背部搭載的實時視覺定位相機是保證精準度的關鍵之一。當機器人靠近換電站時，相機會實時捕捉電池倉的位置信息，并將數據傳輸給本體控制系統。這結合機器人自身的定位算法和柔順控制技術，雙臂能根據動態數據調整動作軌跡，確保夾爪以毫米級精度對準電池接口。

“整個過程就像人類用手插拔U盤，既需要力量控制，也需要精準對準。”焦繼超形象地比喻道。

這種硬件靈活性與軟件精準度的組合，讓Walker S2實現了從自主走到換電站到插拔電池 再到返回工作崗位的全流程無人化。據相關人士消息，Walker S2的自主換電成功率已經比較穩定，可以滿足工業場景的應用要求。

▍自主換電技術始末

優必選S2的全新落地，可以說為工業人形機器人的行業應用打了個樣。在工業制造的智能化浪潮中，目前大多人形機器人都嘗試從實驗室走向生產車間，成為填補勞動力缺口、提升生產效率的關鍵力量，而作為國內首家成功落地工業場景和實際客戶的企業，優必選一直試圖以各種方式真正將人形機器人技術向下落地，而非炒概念。

在工業場景中，一臺人形機器人的續航能力直接決定其實際價值。2023年起，優必選陸續調研了20余家車企及3C工廠發現，續航瓶頸、場景適配性、整廠自動化協同等核心難題長期制約人形機器人的規模化應用。例如大多人形機器人進入工廠后，工作3～4小時后就需充電40分鐘，但工廠的生產節奏是連續的，哪怕停機1小時，也會嚴重打亂產線節奏。

更關鍵的是，人工充電需要專門的運維人員，這與工廠降本增效的目標相悖，尤其是在搬運、分揀等人力密集型崗位，企業本就希望通過機器人降低運維人員數量，減少人力投入，若人形機器人反而需要專人伺候充電，其商業價值便會大打折扣，但現實情況是大多人形機器人落地工廠成了“機器爹”。

另一項核心訴求來自投資回報率。焦繼超坦言，目前人形機器人的工作效率與人類相比還有差距，如果機器人因為充電頻繁停機，效率可能只有人類的50%。若不能解決續航問題，人形機器人的規模化落地將受到限制。

正是這些一線反饋，讓優必選在2024年9月就將自主換電列為Walker S2的核心研發目標。 “我們從10月正式立項，整個團隊圍繞如何讓機器人7x24小時連續工作這一目標，拆解技術難點，最終拿出了雙電池自主換電方案。”焦繼超說。

▍換電技術的系統思維

基于客戶的真實需求和痛點，Walker S2作為優必選從Walker S1深度迭代而來的新產品，其自主換電技術因此不僅是硬件層面的升級，更是軟件算法、群體智能與工業場景需求深度融合的必然成果。

因為在優必選的技術藍圖中，自主換電并非孤立存在，而是與群體智能深度融合的系統工程。2025年3月，優必選推出了群體智能技術，開啟了多機器人進廠打工的新范式。

而Walker S2在此基礎上進一步實現了單機自主與群體協同的AI雙驅動，這意味著，單臺機器人能自主完成換電，多臺機器人則能通過云端大腦協同調度，在流程上實現整廠工作效率的最大化。

“云端大腦就像調度中心，負責給機器人分配換電任務和規劃最優路徑。”焦繼超解釋道。比如，當多臺Walker S2在工廠不同區域工作時，云端大腦會實時監測每臺機器人的電量，像滴滴打車一樣，為電量低的機器人規劃最近的換電站和最優路線，避免換電站排隊擁堵。這種群體協同能力，讓自主換電技術的價值得到進一步放大，最終讓不僅單臺機器人能連續工作，整個機器人團隊的作業效率也能得到統籌優化。

與此同時，Walker S2搭載的工業智能體技術Co-Agent，讓機器人具備了更強的自主決策能力。比如，當機器人檢測到自身電量低于閾值時，會主動向云端大腦申請換電，在換電過程中，若遇到電池倉位置偏移等突發情況，本體智能系統能快速調整動作，無需等待云端指令。這種云端大腦+本體小腦的模式，既保證了群體協同的高效性，又確保了單機操作的靈活性。

▍結語與未來

當前，人形機器人行業的供應鏈尚未成熟，各家企業的技術方案差異較大，導致零部件難以通用，這在一定程度上制約了行業的規模化發展。Walker S2的自主換電技術，不僅是優必選的一次產品迭代，更代表了工業人形機器人向實用化邁進的重要一步。

從行業發展的角度來看，這項技術的突破具有多重意義。據廣東省統計，2025-2030年全省勞動力缺口將達3000萬，全國范圍內的用工缺口更為龐大。在搬運、分揀等重復勞動崗位，年輕人不愿從事、企業招工難的問題尤為突出。人形機器人的規模化應用，被視為填補這一缺口的重要手段，而自主換電技術則賦予人形機器人全天候作業能力，也為其提供了續航保障。

假設一臺人形機器人每天工作24小時，再配合群體智能調度，多臺機器人協同作業，整體效率可以極大提升。這種效率提升可以直接轉化為成本優勢。以汽車工廠的搬運崗位為例，一臺Walker S2若能實現24小時連續工作，且無需支付薪資、社保等成本，長期來看，優必選Walker S2機器人的投資回收期將大幅縮短。