人形机器人:“长大成人”尚需20年?

日期:10-17
机器人特斯拉小米

见习记者/董静怡

特斯拉的人形机器人高调亮相,再次掀起各界人士对这个行业的广泛讨论。

市场调查公司MarketsandMarkets的研究报告认为,人形机器人的市场总量2022年虽然仅为15亿美元,但到2027年将增长到173亿美元,年复合增长率高达63.5%。近日,优必选科技CTO熊友军在接受21世纪经济报道采访时表示,人形机器人是一个多任务、通用型机器人平台,未来它在工业生产、社会服务等领域有非常多的应用场景。

另一方面,中国具有人形机器人核心技术积累、完备的产业链体系、广阔的消费市场等优势,工业和信息化部等15个部门联合印发的《“十四五”机器人产业发展规划》就提出,到2025年我国要成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。

但这一赛道仍处于启动前夜。无论业内还是业外,普遍认为这次特斯拉的机器人远没达到惊艳的程度,离期望中的人形机器人更是还有很长的路要走。

长城国瑞证券指出,目前由于技术难题仍然存在、成本居高不下等原因人形机器人短期内无法量产,包括特斯拉、波士顿动力在内的多家厂商不断地进行技术积累和产品迭代,未来人形机器人商业化进程有望加速。

熊友军认为,人形机器人行业还处于比较早期的发展阶段,市场潜力巨大,商业化落地任重道远,也还有很多可能性。

“遥远”的拥抱

去年8月19日,马斯克在第一次AI Day上提出了特斯拉的下一个大型项目:人形机器人,擎天柱(Optimus)的概念和视频首次发布。在今年一月份的财报会议上,马斯克明确表示开发擎天柱是特斯拉今年最重要的工作,未来它将比特斯拉的汽车业务更重要、更值钱。

一年后,成型的擎天柱在2022年的AI Day上隆重登场,没有安装外壳的它身上的电缆、关节等清晰可见,在欢呼中摇摇晃晃地走向舞台,看起来与之前宣传的概念相差甚远。马斯克表示,这是这款机器人第一次在没有任何机械支撑的情况下在舞台上行走。

据悉,该机器人身高1.72米,体重73千克,包含一个2.3千瓦时的电池组,在特斯拉的SoC运行,官方宣称可以满足一天的使用,但有业内人士告诉21世纪经济报道记者,根据现有信息,工作一整天几乎是不可能的事情。

价格方面,擎天柱预计售价不到2万美元,成本会比一辆特斯拉汽车低得多,这在行业内已经是非常低的价格。马斯克表示,预计3年量产5年商用,未来该机器人将有数以百万计。但业内也有不少人持观望态度,究竟是进步还是大饼仍未可知,“量产之前,什么都是虚的”。

在特斯拉之前,小米已在8月先一步推出了自己的人形机器人——铁大(CyrberOne)。该机器人身高1.77米,重52千克,初次亮相时和擎天柱有着相似的情况:当它拿着一朵花迈了40步向着6米外雷军缓缓走来时,网上已有人吐槽说像极了“步履蹒跚的老人”。或许作为一个新生“人”,它还在蹒跚学步。

但本次铁大的技术亮点不在于肢体协调,更在于情绪感知和视觉空间系统。据官方介绍,铁大”搭载了MiAl环境语意识别引擎、MiAl语音情绪识别引擎、强大的音频算法,可以识别6类45种人类情绪语音,外加85种环境音,这项技能让铁大对声音的辨别更加准确。除此之外,它还搭载了自研Mi-Sense深度视觉模组,结合AI交互算法,不仅拥有完整的三维空间感知能力,更能够实现人物身份识别、手势识别、表情识别。

“能够陪你一起开心,也能够像个老朋友一样在你失落时给你一个拥抱”,这是小米对铁大的介绍。雷军在发布会上表示,铁大是小米对未来科技生态的一次探索,也是小米多元融合技术体系的新成果。

但遗憾的是,铁大的成本已经高达了60至70万元,目前还不能实现量产。雷军也坦言,在智能机器人领域,人形仿生机器人的技术集成度最高、难度也最大,小米还处于刚刚起步的第一阶段。

无论是特斯拉还是小米,巨头科技公司的高调入局使得市场对人形机器人的关注度骤然升高,然而其成品展示的“略显笨拙”又使得怀疑声不断。在科幻电影和书籍的加持下,人们对人形机器人的想象远不止会走路、会做几个动作那样简单,那么目前来看,距离人形机器人“长大成人”还需多久呢?

一步“千金”

美好的想象、广阔的未来市场,以及“平平无奇”的当下,人形机器人的发展普遍给人类似的感觉。然而高期望背后,是由无数个技术难点构成的现实,等待被一一攻破。

通过性是机器人的基础,但对人形机器人来说技术难度依然非常高。熊友军在接受21世纪经济报道记者采访时表示,人形机器人实现双足行走最大的难点在于运动控制,双足设计意味着在保持一定速度向前移动的同时还需要保持平衡,这就涉及到感知、定位、实时决策等一系列复杂的过程。

他表示,从A点到B点的移动,首先需要机器人对环境有一定感知能力,从而规划出一条合理的路线,使用运动控制算法测算出合理的“关节”力量配比,当机器人开始移动时还需要“关节”能够快速响应,准确地完成预期动作,“几乎每一个环节都关系到不止一项复杂的核心技术。”可以说,机器人迈出的每一步背后都是天价资金和科研成果的“堆积”。

尽管如此,目前来看,也仅仅只有一部分的通过性得到了解决。一位不愿具名的机器人公司高管向21世纪经济报道记者表示,人形机器人面对的场景仍不能过于复杂,离实现理想中的期望还有距离。

“以上楼梯为例,现在的人形机器人虽然能实现这个动作,但只能上结构很规整、地板不打滑、并且有一定宽度的楼梯。”该人士向记者表示,“判断和决策方面也有局限,比如遇到塑料袋时,人知道踢过去就行,但机器人可能会被一堆塑料袋困住,因为它觉得这是一个实体。”

除此之外,续航也是一个关键问题。人形机器人的能耗较大,以波士顿动力的Atlas机器人为例,其电池容量为605Wh,续航时间仅有90分钟。民生证券认为,目前的几款知名人形机器人主要停留在展示和实验阶段,因此电池做到越轻量越好,大部分双足的人形机器人的连续工作时间都在2小时以内,但若实现大规模商业化,其续航时间应达到3至10个小时不等。

成本则是困住人形机器人的另一个主要原因。熊友军告诉21世纪经济报道记者,在成本端,过去人形机器人动辄就要百万美元的售价,因为要在人类生活的非结构性环境中实现自如运动并完成复杂任务,对人形机器人的灵活性要求更高,这需要更复杂的结构等来实现,例如伺服驱动器就会占据一半以上的整机成本。

根据中信建投的一份报告,机器人整体的自由度/关节数量通常为20至50个,一个自由度对应一台伺服电机,进口电机价格通常为5000至6000元,甚至上万元,国产电机价格也在2000元以上。

“在机器人企业的共同努力下,人形机器人的核心零部件成本一直在稳步下降,优必选科技也是全球第一个实现大型人形机器人BOM成本降至十万美元级别的公司,但要让‘智能机器人走进千家万户’,仍然任重道远。”熊友军表示。

目前,国内人形机器人主要还是面向B端,工作内容相对来说并不复杂。以优必选科技为例,其人形机器人Walker X在科研开发和科技展馆、影视综艺、商演活动、政企展厅等商用服务领域实现落地应用。

“二十年”成人?

即便已有产品问世,真正成熟仍需时间,产品的迭代需要市场反馈,规模的量产也会助力成本压低,最终形成整个商业模式的闭环。

回顾特斯拉发展史,不难看出这也是一个从高端概念产品到实现大规模量产的过程。Model-S在2012年推出,2013年特斯拉电动车销量达到2.2万辆,2014年达到3.2万辆,2015年实现5.1万辆。随着2017年推出Model-3达到大规模生产,同时达到平价水平,销量快速增长,从2017年的10万辆快速增长到2021年的近100万辆。民生证券认为,人形机器人的发展过程可能也与此有相似之处,未来的广阔市场值得期待。

目前来看,国内在人形机器人的研发推进上仍存在困难,尤其在资金端和人才端。熊友军向21世纪经济报道记者表示,在资金端,人形机器人早期研发的投入是巨大的,“我们在探索和研发智能机器人前沿技术的过程中,也将技术应用到人工智能教育、智慧康养等领域,获取资金从而支持后续的技术研发”。

在人才端,熊友军表示,两年前人工智能、机器人相关人才缺口就已经达到500万,预计未来几年这个数字还会进一步增加,人形机器人行业的发展整体受制于人才短缺。

上述不愿具名的业内高管也表达了类似的观点,但他同时认为,当下的这股人形机器人热对行业发展也有益处,“资本大量涌入,吸引大量科研人员,从而推动行业发展以及技术进步。”

浙商证券分析,随着自动驾驶技术的持续迭代和科技生态巨头纷纷布局,国内人形机器人产业化进程有望加速。

至于什么时候能够达到人们期望中的人形机器人,业内普遍认为这不是短期内能实现的目标,有技术人员告诉21世纪经济报道记者,人形机器人是各类技术的集合体,它的进步依赖整个产业链的进步,“未来可能会以每年一项或几年一项的速度进行基础功能的完善,乐观估计会在二十年左右达到期待中的通用机器人的程度。”

“从政府到社会基层,社会各界都在共同努力,从供给和需求两侧“双向发力”,加速推进机器人产业的崛起。”熊友军表示。

更多企业的入局正在为国内人形机器人产业链带来新的活力,这不仅仅意味着增量的零部件订单,也意味着更多人才和资金的进入,以及行业拐点的临近。熊友军表示,人形机器人是一项需要长期投入的复杂技术,相信随着时间推移,人形机器人各项复杂核心技术将带来超出想象场景的长期商业价值,而坚持长期技术投入的企业最终成为行业的中流砥柱。

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