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1967年,日本早稻田大學的加藤實驗室正式啟動WABOT項目。五年后,名為 WABOT-1 的機器人走出實驗室,世界上第一個全尺寸人形智能機器人誕生。
雖然 WABOT-1 行走一步需要45秒,步伐也只有10公分左右,但這項技術,在當時仍震驚了全世界。
時至今日,人形機器人技術幾經迭代,呈現出三個明顯的發展階段:緩慢靜態行走、連續動態行走、高動態運動。如今,人形機器人已經進入第四個階段,也就是商業化初期階段。
人形機器人設計的初衷,是創造一個能超越人類自身生產力的工具,將人類從重復、枯燥的崗位中解放出來,從事更具創造力的事業。
想要實現這一點,必須滿足兩個條件:高度智能化、規模化量產。
然而,人形機器人的優勢固然明顯,但其研發投入高、落地難的現實也困擾著諸多企業。像日本本田、軟銀,美國波士頓動力等先行企業也尚未解決成本控制、規模化量產的難題。
近年,特斯拉、亞馬遜、三星等科技巨頭先后布局人形機器人,掀起資本市場對人形機器人的關注,一度遇冷的人形機器人行業再次站在了風口之上。
這反映出當前人形機器人的兩種現實:
1、人形機器人時代正在到來;
2、已經有一些人形機器人企業,開始找到了清晰的商業化模式。
圍繞這兩大現實,市場對人形機器人的預判,也出現兩種極端對立的觀點:一派認為人形機器人是大方向,未來將代替人進行工作;另一派則質疑人形機器人是偽需求,技術、成本都不足以支撐商業化。
12月1日,優必選正式通過港股聆訊,有望成為“人形機器人第一股”,再次掀起市場對人形機器人的關注。
足式機器人國際知名學者張巍教授曾做過一個類比:手機是個人通訊娛樂的通用終端,智能汽車是未來結構化道路上的通用終端,人形機器人則將是面向各類非結構化場景的通用終端。
自上世紀60年代末以來,機器人廣泛進入人類的生產生活,穩定、高效的機械結構在一些特定場景代替人力,完成重復、繁重且高難度的工作,有效緩解了勞動力不足問題。這類機器人,大多以輪式移動搭載機械臂的方式完成任務。
相較之下,人形機器人的尺寸和運動設計,以人類所處社會環境為參照系。這就意味著,人形機器人理論上可以解決任何需要人類解決的移動操作問題,而人類在享受生產生活效率提升的同時,卻不必為機器人在環境上做出改變。
以整個社會建造過程中的沉沒成本計算,開發人形機器人,無疑是加速機器革命,迎接人機協同時代到來,一種更為經濟合理的方式。
與此同時,人形機器人的未來市場,看起來實在太過誘人。
全球老齡化趨勢愈發明顯,人口壓力使得機器人需求不斷增加,人工智能、5G、大數據、云計算等技術的不斷創新下,傳統業態向智能化的轉型,進入全新的階段。
政策層面也在鼓勵機器人產業的萌芽。2021年國內,頒布《“十四五”機器人產業發展規劃》;2023年工信部等17部門提出《“機器人+”應用行動實施方案》;10月工信部進一步發布《人形機器人創新發展指導意見》,明確提出集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術的人形機器人,有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品。
資本市場層面,優必選的上市目的地香港,近年來投入大量資源以吸引創科企業落地,例如撥款 300 億港元成立“共同投資基金”;計劃于五年內吸引100家具有潛力的創科企業落戶香港,包括20家龍頭創科企業等。香港特別行政區特首李家超也曾表示,“無創科、無未來”,香港正全力以赴建設國際創新科技中心,推進香港和粵港澳大灣區其他城市產業鏈優勢互補,助力香港在創新科技發展實現新飛躍。
像優必選這樣在深圳創業成長的創新科技企業,正是香港發展創科的重點引進對象,能夠得到更多的支持和發展機遇。這次優必選赴港上市,也能補充港股在創新科技布局方面的不足,帶動更多創新科技企業赴港上市,從而優化港股結構,為香港資本市場帶來新動能。
在供應端,人形機器人的供應鏈,可以從機器人自動化、人工智能、自動駕駛等既有產業的上下游遷移發展而來,比如人形機器人的核心零部件、感知系統等都與上述行業有很深的同一性。
作為機器人的最高形態,人形機器人也被全球的科技、互聯網巨頭紛紛看好,特斯拉、亞馬遜、三星等,或通過自研,或以投資形式,重注人形機器人。
比如,特斯拉推出了Optimus,亞馬遜旗下的Agility Robotics 推出了Digit Robotics,三星也在今年初宣布投資韓國人形機器人企業Rainbow。
據高盛預測,人形機器人2035年市場規模將達1520億美元,屆時將與電動汽車市場旗鼓相當,相當于2021年智能手機市場規模的三分之一。
然而,人形機器人的商業化,是所有玩家亟需解決的首要問題。
作為集人工智能、機械控制、硬件結構等一體的終端產品,人形機器人的難度系數目前公認最高。
首先,人形機器人是一個復雜且龐大的工程系統,其運動能力與算法之間,存在著一條莫拉維克悖論:機器人可以在需要龐大數據計算的領域輕松擊敗人類,但卻難以擁有像一歲小孩一樣的感知和行動能力。
當前的人形機器人還處于弱人工智能階段,盡管部分方向的技術和工藝已經成熟,但掣肘人形機器人發展的動態平衡、運動規劃、移動感知等技術難題還沒有取得突破性進展。
本田、軟銀等公司雖然在人形機器人技術探索方面布局超前,然而超高的研發成本,以及商業化模式的不明朗,使其陷入了叫好不叫座的尷尬境地,從而導致研發難以為繼。
因此,這些明星玩家也在燒錢之后,或改弦易轍,或偃旗息鼓。
與此同時,也有還在堅持做人形機器人的公司,逐步走出研發工作室模式,初步探索出了商業化的雛形。這些公司包括波士頓動力、美國創業公司Agility Robotics,以及中國企業優必選。
作為國內投入人形機器人的公司,優必選在過去十多年的時間里,在伺服驅動器、運動控制、自主導航等技術上做到了國內頂級,除了推出了以 Walker 系列為代表的真人尺寸人形機器人,還走出了一條獨特的商業化路徑。
此前,人形機器人企業商業化上的受阻,很重要的一個原因在于發展規劃不夠清晰。
ASIMO 機器人和 Atlas 機器人更像是為展示技術實力而研發的產品,而非有著慎重商業化考量的商品。
成立于2012年的優必選起步雖晚,但其商業化路徑十分明確,目前,優必選的人形機器人產品聚焦工業制造、商用服務和家庭陪伴三大應用場景。
勞工成本上漲和工人短缺形勢助推下,優必選、小米、特斯拉等多家企業都已將目光聚集于工業領域。
他們看中的是,人形機器人和傳統自動化設備協作作業,可以解決復雜場景的柔性無人化,自主完成扭矩擰緊、柔性裝配、物料搬運等任務,將人從重復性的勞動中解脫出來。
馬斯克認為,人類社會對人形機器人的需求量甚至達到百億級別,機器人的需求會遠遠超過車,特斯拉的長期價值將是人形機器人擎天柱。
在今年的世界機器人大會上,優必選創始人、董事長兼CEO周劍也提到,人形機器人已進入產業化落地階段,其中智能制造將成為人形機器人首個大規模應用的領域。
基于這一認知,優必選在今年有兩個大動作:一是在今年6月與新能源汽車制造供應鏈企業天奇股份成立合資公司;二是在前三代Walker機器人的基礎上,研發工業版人形機器人Walker S,并已與多家新能源汽車頭部企業合作,希望在工業制造場景落地。
優必選最為大眾熟知的,就是其打造出的大型人形機器人 Walker 系列。從進駐迪拜世博會中國館,再到成功出口沙特NEOM新未來城,Walker系列被認為是優必選人形機器人商業化的代表產品。
從2018年問世至今,Walker 經歷了4次重大迭代。第三代 Walker X,全身擁有41個高性能伺服關節,使其可以在20°斜坡、15cm 高的臺階、3cm不平整地面實現自適應平穩行走,且最快行走速度達到3km/h。

在智能化方面,自平衡能力可以讓 Walker 在受到外部沖擊擾動或慣性擾動時,調整姿態保持平衡;手眼協調操作功能,通過視覺、力感、聽覺感知的配合,可以讓Walker 自如的拿取物品;全身柔順控制,則相當于給機器人與人的交互過程,增添了一道安全鎖,此外,Walker 還具有更強大的視覺識別能力,以及場景理解能力等。
據悉,優必選在制造業場景中的規劃分為三個階段:
第一階段(2023年-2024年),以新能源汽車制造場景作為人形機器人在工業場景的切入點,實現人形機器人在搬運、涂料等工業場景中的測試。
第二階段(2025年-2027年),逐步拓展至中等難度任務,重點打造3-5個專用場景下的應用,逐漸實現規模商業化,橫向拓展至消費電子制造業等其它行業及應用場景。
第三階段(2028年-2033年),進一步拓展到較為復雜的任務場景,具備超過10+種技能,成為多任務通用型工業人形機器人。

在人形機器人之外,優必選在其它領域的布局,同樣是基于社會趨勢演變的嘗試。
2017年,優必選在AI教育行業開始商業化探索;2020年開始進入物流行業;2022年發布的智慧康養解決方案則來源于人口老齡化下的需求,針對這些場景,優必選已推出Yanshee偃師、AMR系列、Walker 系列、克魯澤等機器人。
商用服務場景是人形機器人最快應用的市場。優必選2017年就已在AI教育行業開始商業化探索;2020年開始進入物流行業;智慧康養則來源于人口老齡化下的需求,針對這些場景,優必選已推出Yanshee偃師、AMR系列、Walker系列、克魯澤等機器人。
教育、康養雖然是To B場景,卻能直接接觸到C端用戶,為優必選打通消費者層面的品牌認知;與此同時,通過互動產生的內容,又能進一步豐富優必選的內容生態,為更多用戶產生價值。
企業用戶外,優必選還推出了面向消費者的家庭教育類機器人、家用掃地機器人 Airrobo 等產品。
初看之下,除了人形Yanshee 偃師和Walker系列,優必選針對行業應用、家庭應用等推出的多種服務機器人,其實和真正意義上的人形機器人相差甚遠。
但實際上,這些產品都在不同維度上都應用到了優必選在人形機器人領域所積累的技術。與此同時,由于形態與一般的人形機器人不盡相同,意味著其所需的技術難度相比人形機器人要小得多。
“當前人形機器人商業化落地很難,由于技術不成熟以及市場容量本身較小,且多是G端客戶。所以優必選實際上是將人形機器人的部分功能,先運用到具體的業務場景,在產生業務價值的同時打磨技術,進而反哺到人形機器人。”
機器人領域從業者Simon告訴雷峰網,人形機器人成本高、消費市場狹窄限制著其商業化,從市場和技術的角度考慮,優必選這種打法有一定合理性。
同時,Simon也認為,人形機器人市場想象空間很大,但現階段的技術仍有缺陷,距離真正的類人還有很長一段距離。
如果說,能夠站在時代的縫隙中窺見星辰大海,體現著創新者的遠見卓識,那么,在看清前路的艱辛與不易后仍能邁步遠行,則體現著創新者的偉大。
人形機器人的大規模商業化之路,猶如萬里長征,期間需要經過三道重要關卡的檢驗:供應鏈降本、技術創新、痛點場景理解。
人形機器人之所以遲遲難以落地,一個重要原因就是成本居高不下,本田 ASIMO 機器人一臺造價便高達300萬-400萬美元,波士頓動力的 Atlas 造價也在200萬美元,其中大部分成本來自于核心零部件。
據東吳證券研報,傳統工業機器人核心零部件占整機70%以上的成本,考慮到人形機器人自由度更高,所需零部件更多,其成本占比也會更高。
因此,降低供應鏈成本,是人形機器人商業化落地的重要突破口。
優必選之所以能在行業中率先實現商業化,主要有兩個原因。
其一,不同于大多數機器人公司在硬件方面采用代工生產的方式,優必選在成立之初就確定了研發、設計、生產全鏈條的生長路徑。
其二,掌握并完全集成了機器人伺服驅動器、運動控制、人工智能感知、機器人定位及導航等核心技術及算法。
以伺服驅動器為例,作為機器人必不可少的核心零部件,伺服驅動器需要在接收到主控的位置命令后,通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制,實現高精度的平穩運行。
這就要求機器人的自由度(關節數量)越大越好。普通工業機器人的關節通常在2-10個之間,人形機器人則能達到數十個,關節數量越多,響應命令越精準及時,機器人就越能實現復雜的運動。
然而,定制化的驅動器(電機減速器、編碼器及關節結構)價格高昂,若非自研產品,可能占到總成本的一半甚至更多。
在這一方面,優必選走在了前頭。根據招股書,優必選是世界上極少數實現多系列伺服驅動器量產及實際產品應用的公司之一,已掌握從0.2Nm小型伺服驅動器到120Nm大型伺服驅動器的量產能力。

優必選-伺服驅動器
對于當下的人形機器人賽道來說,商業化競爭的另一個核心錨點,在于找到適合的應用場景。
2022年10月1日,特斯拉在舉辦的AI Day活動現場,公布了人形機器人“Optimus”原型機,埃隆·馬斯克宣稱:“擎天柱的產量應該可以達到數百萬臺,預計它的價格比汽車便宜得多,最終價格將達到2萬美元以下,3到5年間即可量產上市。”
多位人形機器人專家向雷峰網(公眾號:雷峰網)表示,馬斯克所說的人形機器人售價降至2萬美元以內,可以引爆市場,從消費者的角度看,邏輯沒問題。從現實角度看,目前的技術還做不到。
優必選在創業前期,也曾在C端進行過大量的探索。但很快,優必選意識到,受限于人工智能目前的發展階段,相比于消費級場景,B端場景更有可能獲得大規模的應用。如前所述,教育和物流行業已經成為優必選最主要的收入來源。
當然,全鏈條的打造、研發體系的建立和場景的探索,離不開持續的技術投入。
招股書顯示,2020年至2023年上半年間,優必選營收分別為7.40億元、8.17億元、10.08億元、2.61億元,研發開支分別為4.29億元、5.17億元、4.28億元、2.24億元,占當期總收入的57.9%、63.3%、42.5%及85.9%。平均下來,優必選在報告期內的年平均研發開支占總收入的56.5%。
在人民網最新發布的《人形機器人技術專利分析報告》中,可以看到這樣一組數據,近十年來中國人形機器人技術專利累計申請數量已達6618件,是全球申請數量最多的國家。其中,中國企業優必選的人形機器人有效技術專利數量達763件,排名全球第一。
數量優勢之外,優必選在人形機器人的技術布局上也具有全面性。
人形機器人技術構成主要分為本體結構、核心零部件、智能感知、驅動控制、支撐環境等方面。優必選自2012年成立以來,布局了機器人運動規劃和控制、伺服驅動器、計算機視覺和語音交互、SLAM及自主導航技術、視覺伺服操作和人機交互以及機器人操作系統應用框架ROSA等核心技術。據報告統計顯示,在核心零部件、本體結構、驅動控制三個領域,優必選的專利申請數量均為中國第一、全球第二。
“技術的商業化應用,到規模化量產,還涉及到供應鏈、市場等多方面影響,這是一個長周期。在這個周期內,企業的各項成本必然需要產品消解,反應到人形機器人產品上,就是高達數十上百萬元的終端價格。”Simon表示。
不過,當前全球主要國家都普遍制定了數字化轉型和人工智能戰略,人形機器人前期市場的滲透率雖然相對較低,但并不意味著有價無市。隨著技術進一步成熟,在可預見的未來,人形機器人的成本有望進一步降低,從而實現普及率的持續上升。
“人形機器人是一件很難的事情,短期內很難看到結果,但把時間緯度拉長,這個市場仍然具備想象空間。指不定在某個時間點,技術取得了突破,成本就大幅下降了。就像 ChatGPT 給通用型人工智能帶來了曙光一樣。”Simon補充道。
如今,在克服這三道關卡的過程中,技術的進步也許會成為一個有力的外部推動。
如前面提到的,ChatGPT的出現給通用型人工智能帶來了曙光,也讓外界看到了人工智能與更多領域結合的可能。人形機器人就是其中一個主要方向。
民生證券在今年二月的一份研報中提及,ChatGPT具有深度學習特質、出色的語言理解和文本對話生成能力,ChatGPT的語言理解和生成水平的便捷性或帶來人形機器人下一拐點,為人形機器人注入“靈魂”。就連ChatGPT自己,在被問到相關問題時,也會表示“人形機器人是自己的最佳載體”。
作為ChatGPT母公司的OpenAI,自然不會忽視這一滾滾而來的趨勢。其旗下的創業基金就在不久前被報道領投了來自挪威的人形機器人公司1X Technologies,讓業內看到了先進的人工智能技術與人形機器人更進一步結合的可能性。
人形機器人想要向前發展,技術探索與商業化探索,需要齊頭并進。
當前,全球人形機器人市場呈現出兩大市場趨勢:
?技術不斷推動下,應用場景不斷拓展;
?生產成本逐漸下降,企業開始初步探索商業化。
作為國內首家做出人形機器人的企業,優必選上市備受關注,隨之而來的,是外界對人形機器人發展前景的多樣討論。
對于人形機器人產業而言,其完整的產業化鏈條有待繼續完善;但客觀來說,優必選確實邁出了第一步。
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