来源:美通社
2025年蛇年春晚的舞台上,由宇树科技生产的人形机器人穿着花棉袄在现场扭起了秧歌,“机器人扭秧歌”等相关词条也很快登上热搜,让中国亿万观众对“人形机器人”有了最直观的感受。
目前,美国特斯拉公司正在加速推进其人形机器人Optimus的量产化进程。特斯拉CEO马斯克表示,Optimus人形机器人有望在未来创造高达10万亿美元的长期收入。扎克伯格旗下的Meta Platforms公司也计划大举投资由人工智能(AI)驱动的人形机器人,押注未来机器人可以像人类一样行动并协助完成体力任务。英伟达用于驱动人形机器人的新技术则计划于2025年上半年上市,目标是在快速增长的机器人市场占据一席之地。
中国高度重视机器人产业发展,已经出台了一系列政策措施。《中国制造2025》将机器人列为国家战略性新兴产业。《新一代人工智能发展规划》将人形机器人列为重点发展方向。工信部2023年就印发《人形机器人创新发展指导意见》,北京、上海、深圳等城市形成了各自的产业特色和创新模式。此外,应对人口老龄化的需求也为人形机器人提供了广阔的应用场景。
像机器,还是像人?
“机器人”,是指一种能够通过编程和自动控制来执行作业或移动等任务的机器。从应用环境出发,分为工业机器人和特种机器人两大类。工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,如工业机械臂、分拣机器人等。特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,如灾难救援机器人、海底探测机器人等。而广义上的“机器人”,指能够部分或全部自主执行人类指令的智能机器。它可以是任何形状或形式,例如:家用机器人,扫地机器人、智能音箱等。
大家最早看到的人形机器人,基本都出现在科幻小说、动画片和电影里。比如:铁臂阿童木、星球大战等。施瓦辛格主演的《终结者》应该是全球知名度最高的人形机器人。而真正的人形机器人距离和人类以假乱真还有很长的距离。
智能控制方案提供商拓邦股份是一家总部在深圳的上市公司。此前,拓邦在机器人相关业务中做过很多积极的尝试,为各大厂商提供了诸如扫地机器人及园林机器人的解决方案,为工业机械臂提供用精确定位的电机产品。该公司一直在关注人形机器人产业的发展。
拓邦股份电机事业部相关负责人介绍说,广义上的人形机器人,首先是外形像人,同时还要具备独立思考与学习能力,这是人形机器人区别于其他机器人的关键特征,使其能够适应不同的环境和任务。人形机器人还要有灵活运动的双臂,能够完成各种复杂动作,例如抓取物体、操作工具等。这样,人形机器人在一些特种环境、极端条件下才会有发挥空间。人形机器人目前的应用场景包括生产线作业、物流搬运、危险环境作业、陪伴型机器人、医疗辅助型机器人等。
产业发展前景有多大?
2024年1月,在美国拉斯维加斯消费电子展(CES)上,上海开普勒机器人有限公司携先行者系列通用人形机器人重磅登场,引起大量业内人士与媒体的关注。2024年被称为人形机器人商业化元年,各家企业纷纷入局。目前,我国发布机器人整机产品的企业数量已经超过20家。中国信息通信研究院发布的《人形机器人产业发展研究报告(2024年)》指出,2028年到2035年,人形机器人整机市场规模达到50亿至500亿元。2045年后,整机市场规模可达10万亿元级别。
随着生成式人工智能在全球爆火,通用人形机器人也成为通用人工智能最好的载体。传统机器人基本上是按照人编写的程序完成特定任务,具有专属性,也就是说一种机器人只能干一件事情。而AI驱动的人形机器人更加智能,能够在多种场景中执行任务,极大地提高了通用性。
目前,特斯拉Optimus、优必选WalkerS、乐聚夸父等人形机器人产品已在汽车工厂应用,负责搬运、质检等重复性工作。人形机器人在餐饮快消、旅游/展馆、教育科研、医疗服务等商用领域,展览讲解和科研场景的应用也开始落地。
拓邦股份电机事业部相关负责人认为,目前人形机器人行业尚未出现真正意义上的革命性产品,各家方案尚在百家争鸣的状态。但人形机器人的发展空间仍值得期待,在行业应用方面或将成为下一代产业升级的突破口。
核心部件积极推动国产化
人形机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体,是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志,因此,世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。人形机器人不断迭代,不断进步,快速发展。这背后是相关核心零部件的性能和技术指标的不断提升。
人形机器人主要由感知、认知、交互、决策等软件系统和驱动、传动等硬件系统组成。随着《中国制造2025》战略的持续推进,以及国家对高新技术产业的政策扶持,国产伺服电机和高精度减速器等核心部件的市场占有率实现了显著提升,国产化率不断提高。多家零部件企业的核心技术实现自主可控,精密减速器、功能软件等核心零部件已进入国际知名企业供应体系。
拓邦目前为人形机器人提供的人电机方案主要适用于机器人灵巧手,末端执行器,工业机器人。目前人形机器人灵巧手各客户需求的空心杯电机大部分为直径8毫米、直径10毫米的外径,拓邦已完全构建好这两个平台,产品性能、产能、品控等在国外市场均处于第一梯队位置,国内外头部客户群均已接触送样测试阶段。
不过,拓邦股份电机事业部相关负责人认为,当前国内人形机器人产业虽然成为热点,但部分核心零部件功能的精度不足还在困扰整个的产业发展,核心零部件的国产化进程相对比较坎坷。同时,培训场景不足,令人形机器人还不能满足各类复杂的生产生活场景,人形机器人还处在成长阶段,从实验室到工厂应用还需更加成熟、稳定的产品。
商业化和未来
目前,人形机器人在医疗、教育、公共安全、生产制造、物流等领域开始得到应用与推广。当前全球性的劳动力难题也在驱动“机器换人”加速落地,同时,AI技术的爆发性突破和机器人智能通用模型的巨大发展,产品的成本控制进展,都为人形机器人落地创造了机遇。
开普勒先行者系列通用人形机器人定位为“高智商蓝领机器人”,聚焦仓储物流、智能制造、智慧巡检、科研教育等应用场景,具有高负载、长续航、高性价比的特点。开普勒CEO胡德波表示:“全球都面临人力短缺,人形机器人是最好的一个替代的方案。开普勒的使命是将人类从无聊和重复的劳动以及危险工作环境中替换出来,解放生产力。”
作为人形机器人坚定的落地派,胡德波认为,人形机器人产业发展的最核心要素,就是真正在成千上万的应用场景中落地,给客户创造价值。为此,开普勒人形机器人确定了“先落地,垂直场景泛化,再全场景通用”的商业化路径,制定了一套系统的应用场景落地流程。
开普勒先行者系列通用人形机器人身高175厘米、体重83公斤,有8小时长续航能力,一双智能灵巧手像人手一样灵活,单指搭载25个力触点柔性传感器。全身多达52个关节自由度,拥有精细到毫米级的运动控制能力和8000N的峰值负载力。
2024年10月,开普勒自主研发的全尺寸通用人形机器人先行者K2正式发布。并且已经启动K2人形机器人在客户实际场景中的应用测试。先行者K2在发布的同时,已投入到智能制造、仓储物流、特种作业、科研教育等头部客户实际场景开展测试,比如物料搬运、样品处理、巡逻巡检、冲压收料、质量检测等,按计划推进落地流程。
对于该产业未来的发展,拓邦电机事业部相关负责人认为,人形机器人最先普及的一定是工厂,拓邦本身所处的工业制造行业也是一个主要的应用场景,而行业级的应用推广首先大概率会是组装产线。因为简单、标准、规范,对机器人的思考能力、学习能力要求相对偏低。工厂之后会是建筑工地。在工厂、工地的应用达到十万台级的规模后,会延伸到代替人类从事危险工作的行业,如灾难救援、地下采矿、海底勘探、宇宙探索,以及军事用途。然后会进入医院,在医疗介护方面发挥作用。在达到百万级的规模后,其积累的经验及带来的规模效应,会使得机器人性价比大幅上升,从而走入民生用途,包括家政处理与陪护陪伴。
何时走进寻常百姓家
汽车供应链和机器人供应链从软件到硬件、研发到销售的高度重叠,也吸引众多车企加入人形机器人赛道。小鹏汽车的机器人IRON已经在小鹏广州工厂部分岗位上进行实训,主要参与小鹏P7+车型生产流程。小鹏汽车董事长何小鹏表示,定义通用人形机器人的能力应该分为5个层级,类似自动驾驶的L1-L5的层级。小鹏机器人IRON的目标是尽快实现L3初阶能力并量产,即在大量场景中经过训练后能够独立运行,仅在部分情况下会寻求人工监督。IRON未来将主要聚焦于工厂自动化、门店服务等领域,比如在工厂从事搬运、分拣或打包等工作,在门店充当汽车顾问。
“最近人形机器人市场火热,我最近和头部公司,包括宇树的王兴兴,优必选周剑也都聊过。”何小鹏在微博中表示,“通用人形机器人只有到达L4阶段,大家所想象的走进千家万户才成为现实,这个起码还需要数年甚至更长时间的努力。”
拓邦电机事业部相关负责人认为,当人形机器人的价格持平或者低于一台汽车的价格时,销量一定会赶上甚至超过汽车,逐步成为各个家庭的标配。随着技术的进步和成本的降低,人形机器人有望成为家庭生活中的重要助手。这一天的到来,短则5年,长不会超过10年。