宇宙盡頭是人形機(jī)器人?

上半年，吉利收購(gòu)魅族，華為交付“問界”……我還在感慨，車企紛紛入局手機(jī)的野心時(shí)，又驚奇地發(fā)現(xiàn),宇宙的盡頭可能是人形機(jī)器人?？萍季揞^們已經(jīng)忍不住發(fā)力，要搶先站在下個(gè)風(fēng)口了：小米在新品發(fā)布會(huì)上，推出了首款全尺寸人形仿生機(jī)器人cyberone；甚至小鵬、蔚來一眾車企也來湊熱鬧，積極進(jìn)軍機(jī)器人行業(yè)。早先，馬斯克在特斯拉股東大會(huì)就放出話來，稱特斯拉機(jī)器人徹底改變經(jīng)濟(jì)。姍姍來遲的“擎天柱”，也即將在9月30日揭開神秘面紗。人形機(jī)器人再次成為聚焦的中心，并不意外。在科幻電影作品中，機(jī)器人代表著未來的科技感，儼然是不可或缺的靈魂“人物”。雖然迄今為止，人們并未造出電影《終結(jié)者》里的T-800，但恐怖谷效應(yīng)顯然也沒能阻擋人們的探索腳步。近期，在北京舉辦的2022世界機(jī)器人大會(huì)上，我們看到了重返舞臺(tái)的“鄧麗君”，有了人工智能、5G和新材料的加持，機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域大展宏圖，甚至攤煎餅、咽拭子采樣等都不在話下。同時(shí)，資本市場(chǎng)也進(jìn)一步賦予了機(jī)器人這張大餅無(wú)限活力。最近，國(guó)產(chǎn)協(xié)作機(jī)器人企業(yè)節(jié)卡完成了D輪融資交割，無(wú)獨(dú)有偶，亞馬遜宣稱將以17億美元的估值收購(gòu)掃地機(jī)器人鼻祖iRobot。一時(shí)間風(fēng)頭無(wú)兩，人形機(jī)器人真的要來了嗎？是值得狂歡還是一時(shí)的自我陶醉？下文，我們將走近人形機(jī)器人行業(yè)，扒一扒人形機(jī)器人的過去歷史與未來發(fā)展。

無(wú)線木偶到跑酷大佬

機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，但人們對(duì)于它的研發(fā)、制造歷史由來已久。機(jī)器人的設(shè)計(jì)雛形，可以追溯到1495年達(dá)芬奇的設(shè)計(jì)書稿，雖然并沒有實(shí)物，但依舊向大眾透露出最本質(zhì)的設(shè)計(jì)愿景，要仿人，而且要靈活，能夠坐直身子、揮動(dòng)手臂以及移動(dòng)頭部和下巴?，F(xiàn)代意義上對(duì)人形機(jī)器人的探索，開始于上個(gè)世紀(jì)。主要得益于，工業(yè)革命以后，制造工藝的不斷提高，以及大規(guī)模生產(chǎn)需求反哺自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

說到人形機(jī)器人，肯定不能繞過兩個(gè)明星產(chǎn)品。一是，2000年橫空出世的ASIMO（阿西莫）?？上У氖?，最近阿西莫也官宣退役，終究還是沒看到商業(yè)化落地的那天；二是，三易其主的波士頓動(dòng)力。下面，一起來看看波士頓動(dòng)力的迭代背后的技術(shù)和訴求。2013年，初級(jí)版本的Atlas原型機(jī)誕生，這時(shí)候的機(jī)器人只是單純模仿人的外形。實(shí)際上，不管是行走還是其它動(dòng)作，都需要利用預(yù)裝的程序進(jìn)行控制操作，也就是說，這個(gè)時(shí)候它更多的是，模仿動(dòng)作的”無(wú)線“木偶。只能機(jī)械地靠控制去執(zhí)行任務(wù)，就像行走與環(huán)境中的毫無(wú)感情的機(jī)器，不能感知外界環(huán)境的變化，并與之產(chǎn)生互動(dòng)。2016年，Atlas在平衡和越障能力上把各位前輩遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后，被期待代替人去完成各種危險(xiǎn)任務(wù)。而去年的亮相中，以前走路磕磕絆絆的Atlas已經(jīng)可以絲滑地完成跑酷任務(wù)。而且，這一代的Atlas，已經(jīng)擺脫了傀儡的身份，并不需要事先人為編程完成整條路線，可以通過各種傳感器感知作業(yè)環(huán)境，獲取信息為自己導(dǎo)航，從而自主規(guī)劃整個(gè)行動(dòng)。

在我看來，升級(jí)版本的Atlas在跑酷過程玩的是自導(dǎo)自演。首先，利用頭部的深度傳感器，幫助它構(gòu)建跑酷地圖，攝像頭則有助于獲取更全面的環(huán)境信息，計(jì)算好每一步的落腳點(diǎn)，在跑酷中做到胸有成竹。另外，它的行為庫(kù)中存儲(chǔ)了一系列模板動(dòng)作，但這次可以通過模型預(yù)測(cè)控制器，實(shí)時(shí)抽取，完成調(diào)整發(fā)力姿勢(shì)，還能自動(dòng)創(chuàng)建兩個(gè)行為之間的過渡狀態(tài)，使得一整套動(dòng)作變得行云流水。人形機(jī)器人最大的瓶頸是自主行走的能力，想要做到動(dòng)作靈活，如魚得水，并不容易。這不僅涉及復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制和智能識(shí)別系統(tǒng)，背后也需要算力提升，以及電池的支撐、電機(jī)的發(fā)展等。波士頓動(dòng)力能夠自由奔跑，有很大原因在于液壓驅(qū)動(dòng)控制，這樣的技術(shù)路徑，不同于本田Asimo使用的傳統(tǒng)電控，能夠?qū)崿F(xiàn)仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的極致。事實(shí)上，除了這兩種技術(shù)路徑外，還有第三種路線的Cassie。采用細(xì)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)、上半身較大，重心上移的方式可以減少能耗。雖然它也能實(shí)現(xiàn)野外散步，但對(duì)比Atlas，它實(shí)在看起來更像鳥，而不是人。人形機(jī)器人，等于人形的機(jī)器人嗎，這是個(gè)問題。最近，波士頓動(dòng)力又被賣了，七年間估值縮水三分之二，一心低頭走路的Atlas命運(yùn)坎坷，不斷刷新我們的認(rèn)知和想象，不知道下一次見面，它又會(huì)帶著什么驚喜來到人們面前。那就蹲一波吧~

是千億藍(lán)海還是畫餅的概念？

在我們的想象之中，人型機(jī)器人的形態(tài)，必然是有著與人類相仿的外觀和行為，并能實(shí)現(xiàn)與人類的溝通交互。毫無(wú)疑問，才剛剛學(xué)會(huì)走路的人形機(jī)器人，還是個(gè)乳臭未干的孩童，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有滿足我們的終極需求。經(jīng)過30余年的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，而人形機(jī)器人顯然還是一片待開墾的荒地。相比與熙熙攘攘的紅海產(chǎn)業(yè)，人形機(jī)器人這片靜海，看起來像是還沒有蜂擁而至的藍(lán)海。

為何這片已經(jīng)研究了五十余年的產(chǎn)業(yè)，到現(xiàn)在人們還是進(jìn)展龜速，只能靠跑酷過把癮？我把它歸結(jié)為三方面：一是畫餅的成本太高，二是不知道畫餅給誰(shuí)吃，三是這餅吃著吃著可能會(huì)噎人。

·這大餅，有點(diǎn)貴

人形機(jī)器人的終端售價(jià)自然與成本息息相關(guān)，與工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人相比，它的機(jī)械復(fù)雜度更高，同時(shí)自主行走能力要求機(jī)身需要更高的靈活與自由度，這就導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件構(gòu)成、控制算法、核心性能要求以及零部件選擇上，要求更高。有數(shù)據(jù)表明，普通工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)一般在2-10個(gè)之間，而人形機(jī)器人關(guān)節(jié)細(xì)分來看至少有上百個(gè)關(guān)節(jié)。而這些高要求自然要高成本才能滿足。據(jù)悉，小米推出的CyberOne，研發(fā)涉及包含仿生感知認(rèn)知技術(shù)、生機(jī)電融合技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)、視覺導(dǎo)航技術(shù)等各領(lǐng)域的尖端技術(shù)，成本每臺(tái)大概六七十萬(wàn)元。跟波士頓動(dòng)力一樣，小米的鐵大成本造價(jià)高，僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段。而之前，馬斯克透露要在今年的AI大會(huì)上，推出擎天柱，并且預(yù)計(jì)量產(chǎn)后，其成本比汽車還要低，售價(jià)約為2.5萬(wàn)美元。據(jù)馬斯克透露，擎天柱高約172厘米、體重約56公斤，接近正常人類一般男性的身體指數(shù)。硬件上，解決了身體材料的輕量化問題，頭部屏幕用來掃描外界信息，雙手功能媲美人類水平。在軟件方面，該機(jī)器人采用特斯拉Dojo（道場(chǎng)） 機(jī)器學(xué)習(xí)培訓(xùn)系統(tǒng)，借力特斯拉的自動(dòng)駕駛軟件系統(tǒng)（FSD）以及攝像頭系統(tǒng)。但至于能否實(shí)現(xiàn)快速量產(chǎn)，顯然還是個(gè)等待揭幕的羅生門。最后，咱們來算一筆賬：特斯拉披露量產(chǎn)后的人形機(jī)器人售價(jià)，估算是18萬(wàn)。這筆費(fèi)用均攤到每月，意味著可以找一個(gè)月薪1.5萬(wàn)的保姆，去解決家庭場(chǎng)景中的各種問題。不用擔(dān)心溝通問題，夠自主，也夠智能，走路也夠“絲滑”。再添上維修保養(yǎng)費(fèi)用，沒準(zhǔn)兒保姆還能換成家庭教師。

·拿著錘子，再去找釘子？

明星機(jī)器人阿西莫，曾經(jīng)在紐約證券交易所敲鐘，也曾踏過電影首映式上紅毯。指揮過底特律交響樂團(tuán)，還曾去過核泄漏后的福島現(xiàn)場(chǎng)。但顯然，這些離普通人的生活場(chǎng)景都太遠(yuǎn)。對(duì)未來機(jī)器人的想象中，我們期待的是這樣的角色：能任勞任怨，完全代替自己去做麻煩事，還能彼此陪伴。我想這也是人們孜孜不倦地研究人形機(jī)器人的動(dòng)力所在。但在家庭場(chǎng)景中，掃地下廚這些瑣事，工業(yè)機(jī)器人已然能夠滿足。日常剛需場(chǎng)景中，工業(yè)機(jī)器人顯然技術(shù)和價(jià)格上都占據(jù)優(yōu)勢(shì)。如今超百億的市場(chǎng)規(guī)模，也證明了前景渺茫的人形機(jī)器人現(xiàn)在想代替掃地機(jī)器人，好像顯得有點(diǎn)笨拙和多余，這使得它的落地場(chǎng)景看起來更遙遠(yuǎn)了。看好的人認(rèn)為，人形機(jī)器人最終會(huì)成為像手機(jī)一樣普及的終端。全新的終端，不僅意味著新的商業(yè)入口的誕生，更意味著機(jī)器人充當(dāng)?shù)慕巧哺嘣?，除了干雜活，還能聊天，說不定更懂經(jīng)營(yíng)。持懷疑態(tài)度的人則擔(dān)心，工業(yè)機(jī)器人已成規(guī)模，尚未成熟的人形機(jī)器人想要追趕，顯然晚矣。在工作環(huán)境中，工業(yè)機(jī)器人已然一馬當(dāng)先，而類人的人形機(jī)器人想要在家庭環(huán)境中充當(dāng)伙伴的角色，自主性與靈活度的門檻又太高。是要人形還是要智能？現(xiàn)在看來，兩者還不能兼得。

因?yàn)槁涞厣虡I(yè)化不足，人形機(jī)器人更適合ToB還是ToC的問題無(wú)法落實(shí)，找不到切入的剛需場(chǎng)景，難免陷入“拿著錘子找釘子”的怪圈，最后就是這餅也不知道該畫給誰(shuí)吃。

·有限自主，智能只是傳說

在今年的機(jī)器人大會(huì)上，我們看到，在很多領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人，操作技術(shù)的精準(zhǔn)度和效率甚至都超越人類。而人形機(jī)器人，則更多被深寄自主交互的希望，希望它們有智慧，有能力自主決策，更有甚者能夠自主學(xué)習(xí)。在各種情形下，人形機(jī)器人要能夠感知外界的變化，形成自己的反饋與決定，這聽起來是不是有點(diǎn)像自動(dòng)駕駛技術(shù)？原因是，這些背后都需要人工智能技術(shù)支撐。但就目前來看，人機(jī)交互能達(dá)到的水平十分有限，機(jī)器視覺在面對(duì)真實(shí)復(fù)雜的場(chǎng)景下的應(yīng)用仍然不足，氣候環(huán)境的極大變化，就會(huì)讓人形機(jī)器人手足無(wú)措，不知道怎么解決；同時(shí)，人形機(jī)器人需要雙足支撐站立，且運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)腿部扭矩要求較大，對(duì)減速器的剛性、驅(qū)動(dòng)器的功率密度提出更高要求。這些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的技術(shù)問題仍未完全解決，所以現(xiàn)在的人形機(jī)器人也就是個(gè)半智能化的半成品，離實(shí)現(xiàn)人們的夢(mèng)想的距離，可能還有50個(gè)波士頓動(dòng)力的發(fā)展歷史那么遠(yuǎn)。

人形機(jī)器人，大號(hào)的智能玩具

如果說，人是一支有思想的蘆葦，大腦和心臟以及軀干的自主跳動(dòng)，是最基本的證明。所以一直以來，人形機(jī)器人的軟硬件對(duì)運(yùn)動(dòng)的自主控制，是類人的關(guān)鍵，也是產(chǎn)業(yè)端的上游核心問題。在產(chǎn)業(yè)鏈上，它與工業(yè)機(jī)器人路徑相似。

上游是核心軟硬件：三大核心硬件是減速器、控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。軟件上主要包括：機(jī)器視覺、人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)控制等。核心零部件方面，硬件上主要為電池、控制器、電機(jī)、減速器等，核心關(guān)節(jié)的電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料輕量化是主要的難點(diǎn)。本土的機(jī)器人廠商多數(shù)不具備核心技術(shù)環(huán)節(jié)，自主研發(fā)的伺服電機(jī)，精度低，位置鎮(zhèn)定能力較差，只能夠滿足低端需求。目前市場(chǎng)格局上形成了“四大家族”：日本發(fā)那科、安川電機(jī)、瑞士ABB以及德國(guó)庫(kù)卡，依靠核心零部件的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全球市占率超 50%。我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨著一系列“卡脖子”難題，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人所用減速器、伺服電機(jī)進(jìn)口比例控制器進(jìn)口均在80%左右，無(wú)法像巨頭一樣，從核心零部件切入布局全產(chǎn)業(yè)鏈。

中游是機(jī)器人本體機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手臂、腕部等，按照結(jié)構(gòu)形式，本體可以劃分為直角坐標(biāo)、球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等類型。

國(guó)外人形機(jī)器人制造商有波士頓動(dòng)力、美國(guó)敏捷機(jī)器人、日本本田、特斯拉等。國(guó)內(nèi)主要制造商是優(yōu)必選，北京鋼鐵科技等，埃斯頓則主要發(fā)力工業(yè)機(jī)器人。相比于入局較早的國(guó)外制造商，國(guó)產(chǎn)的本體設(shè)備的精度、靈活度、穩(wěn)定性等方面，與國(guó)外仍存在顯著差距。甚至在很多網(wǎng)友看來，優(yōu)必選的人形機(jī)器人更像是大號(hào)的玩具，只是滿足了人形的機(jī)器人。至于智能還是智障，可能要看機(jī)器人當(dāng)時(shí)的心情了。下游商業(yè)應(yīng)用未成熟：目前落地場(chǎng)景并不明確。不同于工業(yè)機(jī)器人的商業(yè)成熟化，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化只是初具規(guī)模，在技術(shù)層面和落地場(chǎng)景上仍待突破瓶頸，如今工業(yè)機(jī)器人覆蓋汽車、電子、金屬、塑料、食品、生化等各個(gè)領(lǐng)域，人形機(jī)器人的突圍看起來還沒有形成完整的戰(zhàn)略。2020 年美國(guó)敏捷機(jī)器人公司成功推出第一款商業(yè)化出售的雙足機(jī)器人Digit，主要用于物流、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)等多種應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)需人為干涉，自行選定搬動(dòng)箱子，但售價(jià)高達(dá)25萬(wàn)美元。國(guó)內(nèi)廠商優(yōu)必選旗下Walker，當(dāng)前主要應(yīng)用場(chǎng)景為B端的科技展館、影視綜藝、商演活動(dòng)及政企展廳等，仍未進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化落地階段。在家庭服務(wù)場(chǎng)景中,高度模仿人的外形，寄希望于完成按摩、擰瓶蓋、端茶倒水等家居任務(wù)。有很多網(wǎng)友質(zhì)疑，其行走速度比起波士頓動(dòng)力更像老人，靈活度也不夠，歸根結(jié)底就是不夠智能。只能說人形有了，但想要擁有人形機(jī)器人的靈魂，優(yōu)必選要走的路還很長(zhǎng)。

擎天柱，機(jī)器人屆的鲇魚

世界的發(fā)展總是那么奇妙，不斷在曲折迂回間，又螺旋上升。十幾年前我們無(wú)法想象如今的生活，如今的我們也不敢想象人工智能還會(huì)怎樣改變生活，就如同無(wú)法想象在未來機(jī)器人又會(huì)是怎樣。天馬行空的想象，也許在未來的某一天，終將會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了那么多年，市場(chǎng)也在不斷洗去泡沫，等待下個(gè)拉開大幕的周期。尤其是最近特斯拉若能如期推出Tesla Bot Optimus，我們有理由相信，Optimus也將成為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一條鲇魚，為我們撥開人形機(jī)器人的落地場(chǎng)景迷霧，同時(shí)進(jìn)一步開拓它的發(fā)展邊界，而這勢(shì)必也會(huì)倒逼國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)升級(jí)智能化水平，不斷突破精準(zhǔn)和靈活度的限制，尋找更可靠的商業(yè)化落地場(chǎng)景，從而改變整個(gè)人形機(jī)器人的和市場(chǎng)格局和生態(tài)。

有人說“未來已來，將至未至”，我認(rèn)為這恰如其分地說明了人形機(jī)器人的現(xiàn)狀。東風(fēng)已來，至于人形機(jī)器人能否走出PPT，就拭目以待吧。

參考資料

波士頓動(dòng)力機(jī)器人如何“成精”？深扒跑酷王Atlas六年進(jìn)化，智東西

機(jī)器人行業(yè)深度研究（一）：尋找人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)投資機(jī)會(huì)，東方財(cái)富

自動(dòng)化設(shè)備行業(yè)深度報(bào)告：人形機(jī)器人迎產(chǎn)業(yè)化機(jī)遇，東吳證券

內(nèi)容作者：徐圖之

來源：湃動(dòng)商業(yè)評(píng)論