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AI 赋能人形机器人,引领新质生产力

2024/03/15

计算机、智能手机、新能源汽车之后,下一个颠覆性产品是什么?

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近日,人形机器人行业中事件催化不断。


在特斯拉2024年1月举行的2023Q4业绩会,马斯克发布Optimus(擎天柱)视频,机器人腿部运控能力以及运动算法迭代提升明显,并将会每隔几个月向公众更新Optimus的进展。特斯拉表示大概率会在2025年实现部分批量交付,未来人形机器人有潜力远远超过特斯拉所有其他产品的价值总和。


2024年2月22日,国内优必选科技展示Walker S在蔚来工厂接受“实训”视频:参与门锁质检、 车灯盖板检测、安全带检测、贴车标等工作,为应用落地提供可能。


2月24日,英伟达下场开发自有多模态大模型,成立GEAR部门(通用具身智能体研究),同时英伟达宣布将于3月18日至21日召开GTC2024大会,Agility Robotics、波士顿动力等公司将在现场展出25款机器人(包括人形机器人)。


2月25日,人形机器人初创公司Figure AI宣布获得新一轮融资,总金额达6.75亿美元,投资方包括英伟达、微软、OpenAI以及亚马逊创始人贝索斯等科技巨头。此前1月份Figure发布视频展示:Figure 01用起灵活的双手捡起一个包裹,然后走过去将它放到一条滑道上。


随着人工智能(AI)技术的飞速发展和机器人技术的持续进步,作为最佳载体的人形机器人将不再是只能送餐、拧螺丝的“工具人”,大模型将赋能人形机器人走向主动交互,其已经成为打造未来产业、发展新质生产力的热门领域。人形机器人每迈出一步,都能掀起市场热潮,人形机器人的商业化步伐也在竞争中不断加快。


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人形机器人介绍

人形机器人是一种利用人工智能和机器人技术制造的具有类似人类外观和行为的机器人。


与一般工业或服务机器人相比,人形机器人在结构设计、硬件构成、控制算法、核心性能要求以及零部件选择上,都有很大的差异。普通工业机器人的关节数量一般在2—10个之间,而人形机器人关节数量预计在40个以上,且每一个关节都需要一台伺服电机。


人形机器人有着更加复杂的结构、传感、驱动和控制系统,主要是为了与人工工具和环境进行交互,从而辅助甚至替代人类的生产生活。即AI与机器人技术的结合不仅赋予了人形机器人执行复杂的物理任务,同时也使它们能够掌握高级认知功能,包括语言理解、情感识别以及学习和适应等。


根据中投产业研究院,不同设计类型的人形机器人可分为腿足式、移动式、全能型、表演型四类。

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图:人形机器人分类(资料来源:中投产业研究院)


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人形机器人技术加速演进 企业布局

人形机器人研究起步于双足行走的模仿,在AI时代有望商业化落地。由日本早稻田大学加藤一郎教授率先解决了人形机器人的双足行走问题,至此揭开了人形机器人研究的序幕。

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图:人形机器技术不断成熟(资料来源:中信建投)


人形机器人被誉为“机器人产业皇冠上的明珠”,发展潜力大、应用前景广,正成为追逐的新风口。当前人形机器人海内外格局初显,大致分为海外车企、海外机器人企业、国内车企、国内机器人企业、国内互联网企业五方势力。五方势力在软件(算法、人工智能技术等)及硬件(自研电机、整体结构、运控能力等)等方面各具优势。

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图:人形机器行业参与者分类(资料来源:中投产业研究院)


国内重量级玩家也不断增多,小鹏、小米等公司入局人形机器人领域。


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当前,人形机器人走进汽车工厂正逐渐成为趋势。


由于汽车行业在自动驾驶、传感器技术、机器视觉和人工智能等领域一直走在前沿。这些技术与人形机器人的研发有很多相通之处,可以相互借鉴和应用,汽车行业的高标准也为人形机器人研发提供了参考。所以,汽车制造商的介入将为人形机器人的设计与开发带来丰富经验和严格标准,促进两个领域的深度融合和技术创新。


此外,人形机器人与汽车行业的结合有望形成强大的协同效应,提升人机交互的智能化水平和服务体验。因此,这种跨界合作有望推动人形机器人技术的快速发展,为未来生活带来更多便利。


从某种程度上讲,特斯拉、比亚迪、华为等汽车制造业巨头加入,不仅能够发挥现有技术、资源及专业知识等优势,还将进一步推动人形机器人产业链快速放量。今年1月,人形机器人初创公司Figure宣布与汽车巨头宝马达成协议,正式将其人形机器人Figure 01引入宝马的汽车制造工厂,替代人类从事一些危险度高的工作。


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商业化的“苦行”与落地

在产业各界的努力下,通用人形机器人多项关键技术加速迭代,产业供应链体系正在逐步建立,人形机器人新产品也相继面世。特别是在2023年,超10家企业推出创新的人形机器人产品。从应用层面来看,这些人形机器人产品的问世进一步丰富了人形机器人的应用场景,涵盖工业制造、服务、教育科研、特种、工厂、医疗、家庭、仓储物流、安防巡逻等众多领域。


人形机器人商业化依然面临诸多挑战。


2023年最后一个交易日,优必选公司创始人周剑带领公司在港交所上市,并提到公司售出超过76万台机器人,但真正接近“具身智能”概念的人形机器人产品——Walker系列,两年半内仅卖出了10台。这反映出人形机器人市场目前尚未成熟,消费者对这类产品的接受度有限。


一方面,人形机器人目前还不够智能,无法替代既有工业机器人或人,企业不会为“大玩具”买单;另一方面,人形机器人在家庭养老陪伴等理想落地场景中,也面临着智能度、价格、客户认可度、销售渠道、法律法规、伦理等系统问题。


虽然人形机器人在科研、航空航天和军事等领域都有潜在应用,但这些领域的需求并不显著,人形机器人产业缺少有效客户。


特斯拉是人形机器人行业的“鲶鱼”,其擎天柱被认为是最接近商业化的产品,这得益于“前置产业”自动驾驶的技术积累。通过汽车研发,特斯拉完成了从云端到终端的全部核心软硬件的自研,已经造出了“带轮子的机器人”。即便如此,马斯克也在2023年表示,没想到人形机器人上每一个部件都需要重新研发,不得不令人对人形机器人产业保持冷静。


从技术上看,人形机器人发展的一个主要痛点是其运动能力与实际使用的应用场景匹配度不够,其原因在于算法复杂度和数据规模限制,导致其智能化不足。随着AI多模态领域的快速进步,人形机器人产业将迎来更强大的技术支撑。今年随着各大主机厂产品的陆续发布,机器人产业正稳步迈向商业化落地的新阶段。据高工机器人最新调研,多家企业的样机迭代已进入最后冲刺阶段,并即将进入量产阶段。预计今年工业场景将成为人形机器人落地应用的首个突破口,开启商业化应用的新篇章。



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政策加持,抢占市场制高点

中国也是这一波热潮中最积极的冲浪者之一。2023年10月,工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》,指出人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术,将深刻变革人类生产生活方式,重塑全球产业发展格局。


当前,人形机器人技术加速演进,已成为科技竞争的新高地和经济发展的新引擎。又一场举国竞赛,已经打响。工信部前述《意见》提出,2025年中国人形机器人创新体系初步建立,国内整机产品达到国际先进水平,并实现批量生产,在部分场景得到示范应用;2027年相关产品深度融入实体经济,成为重要的经济增长新引擎。


继工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》后,北京、深圳、上海先后发布产业支持政策。北京设立了100亿元规模的机器人产业基金,上海计划打造具有全球影响力的人形机器人产业高地,建设“大模型+人形机器人”协同创新平台,深圳则是借助《深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案(2023—2024年)》,提出发挥粤港澳大湾区制造业优势,开展人形机器人规模化应用。


2023年11月出炉的《人形机器人技术专利分析报告》显示,中国已成为人形机器人技术专利申请数量和有效专利数量最多的国家。中国电子学会数据显示,到2030年,中国人形机器人市场规模有望达约8700亿元。


2024年政府工作报告提出,要大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力,打造高质量发展的动力引擎。人形机器人作为一种未来产业的先锋,展现出了巨大的潜力和吸引力,成为科技竞争的新高地和经济发展的新引擎。


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图片截自媒体新闻报道


结语:在人口增长放缓、老龄化比例上升的当下,机器人帮助人解决关键问题的发展趋势已然不可阻挡。有声音甚至预测,在未来某个时刻,机器人与人类的比例可能超过1:1,机器人的数量将超过人类。“人形机器人的商业化需要场景、技术和资本的共同催化,此刻的人类世界或许正处于深远的变革期之中。” 相信未来在政策支持的背景下,人形机器人的技术选代和实际场景落地有望提速。