商業(yè)化“拐點”出現(xiàn), 人形機器人市場迎來曙光
文:組編 / 編輯部2024年第二期
導(dǎo)語:2024年, 人形機器人“賽道”強勢開局。如果說,近十余年全球經(jīng)濟的高速增長有很大的功勞要歸功于智能手機的普及, 那么, 下一個同樣具有“顛覆性”的硬件產(chǎn)品會是什么呢?畢竟,代表當(dāng)今科技水平最前沿的人工智能技術(shù)肩負著帶動世界經(jīng) 濟新一輪躍升的重任,而其中的一個必要條件是需要借助一個硬件產(chǎn)品來落地,從目前來看,除了智能化電動汽車之外,人形 機器人可能是最被人們看好的一條長坡厚雪型“賽道”。
在剛剛結(jié)束的英偉達GTC2024大會上,壓軸推出了 人形機器人通用基礎(chǔ)模型Project GR00T,以及一款基于 NVIDIA Thor系統(tǒng)級芯片(SoC)的新型人形機器人計算 機Jetson Thor;此外,英偉達還對其機器人平臺NVIDIA Isaac進行了升級。Project GR00T模型將幫助機器人理解 人類語言、模仿人類動作, 以使其適應(yīng)真實世界并有效 交互,在運算芯片方面,為了幫助企業(yè)成功運營Project GR00T,英偉達專門用于人形機器人的Jetson Thor單芯片 搭載了新一代高性能Blackwell GPU架構(gòu),能夠執(zhí)行復(fù)雜 的任務(wù),并與人和機器安全自然地進行交互,具有針對性 能、功率和尺寸進行優(yōu)化的模塊化架構(gòu)。英偉達在AI算法和運算芯片上的持續(xù)加力,將驅(qū)動更多廠商嘗試將大模型用 于訓(xùn)練具身智能產(chǎn)品,加快人形機器人商業(yè)化落地。
實際上,回顧這些年全球人形機器人的發(fā)展,大致上 可歸納為三大主線:
一是人體運動,美國波士頓動力公司無疑代表著這一 方面的最高水平,他們的 Atlas 雙足人形機器人身高為1.5 米,重量為80公斤,能夠在各種地形上行走、跑跳、翻 滾,甚至能夠后空翻和跳舞;
二是人機交互,這是日本為自己的人形機器人工業(yè) 所選的“賽道”,依靠精細工程學(xué)和自動化技術(shù),令機器 人在外形上更像人類, 會眨眼、點頭和模仿交談對象的動作,主打與人類的互動 ,因此這類機器人更多的是被稱為 Androids Robot。
三是人工智能,隨著近十年來深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等 AI技術(shù)的迅猛發(fā)展,特斯拉首先在其人形機器人Optimus上 把攝像頭拍的視頻進行3D建模,并對不同物體打上標(biāo)簽, 讓其自主實現(xiàn)分辨和判斷,基本能夠完成擰螺絲等簡單的 工作任務(wù)。人工智能人形機器人賽道的競爭也相當(dāng)激烈, 其他強勁對手還包括Figure AI、1X Technologies、Agility Robotics、Apptronik,以及中國企業(yè)的代表優(yōu)必選、宇樹 科技、傅利葉智能等等。
圖 1 2035 年全球人形機器人市場規(guī)模預(yù)測
(單位:十億美元,資料來源:高盛 Goldman Sachs )
商用化量產(chǎn)一觸即發(fā)
早在1月底,特斯拉CEO馬斯克就在2023Q4財報電話 會議上表示,特斯拉正在研發(fā)的人形機器人Optimus的潛 力遠超公司所有其他產(chǎn)品的價值總和,并計劃于2025年出 貨首批人形機器人Optimus。隨著特斯拉第二代Optimus 人形機器人在各項性能表現(xiàn)上的升級,其量產(chǎn)進度也逐步 明確,2024年有望迎來零部件定型和供應(yīng)商定點階段,這 也意味著人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈將迎來一次新的發(fā)展機遇。
另一個鼓舞人心的消息是,不僅僅是制造業(yè)企業(yè)奮戰(zhàn) 在人形機器人的“賽道”上,現(xiàn)如今,越來越多AI人工智能 領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)也紛紛加入到這一陣營中來。2月25日, 人工智能初創(chuàng)公司Figure AI宣布完成新一輪融資,金額達 6.75億美元,本次融資吸引了包括英偉達、微軟、OpenAI 和亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯等科技巨頭的參與。其邏輯在于, 人形機器人除了本體硬件之外,更核心的問題是算法對運 動能力的控制,包括本體平衡、行走的步態(tài)、手部抓取等 規(guī)劃與控制等,這就需要成熟的感知系統(tǒng)基礎(chǔ)、強大的算 法分解任務(wù)和規(guī)劃動作、大模型不斷仿真訓(xùn)練以及超強的 算力來支撐,同時還要求算法與硬件相匹配,這些使得AI人 工智能技術(shù)能夠大展拳腳,也將大大有助于開發(fā)出可以在 不同環(huán)境中工作并處理各種任務(wù)的通用型人形機器人,進 而推動人形機器人走向商用化。
不再只是存在于科幻小說之中,人形機器人已真實出 現(xiàn)在人們現(xiàn)實的生產(chǎn)、生活場景。例如,F(xiàn)igure AI公司的 Figure 01人形機器人被送入寶馬位于美國南卡羅萊納州的 斯巴坦堡工廠做試點“實習(xí)”;受到OpenAI支持的挪威機 器人初創(chuàng)公司1X Technologies在北美和挪威推出了輪式機器人EVE,并將其投入到物流和安全(警衛(wèi))等領(lǐng)域,該公司在近期宣布完成了1億美元B輪融資,主要用于家用雙足機器人NEO的開發(fā)(預(yù)計在今年內(nèi)推出)。
而在國內(nèi)方面,人形機器人領(lǐng)域的最新開發(fā)動向有: 從剛剛成功登陸港交所的深圳企業(yè)優(yōu)必選公布的一段視頻 中顯示,其工業(yè)版人形機器人Walker s已經(jīng)走進了蔚來汽 車工廠參與一些生產(chǎn)流程;另一家本土智能機器人企業(yè) 宇書科技在今年美國CES展上展出了其最新的人形機器人 Unitree H,并于近日完成了近10億元人民幣B2輪融資。此 外,去年剛剛成立的上海開普勒探索機器人有限公司,其 通用人形機器人K1的研發(fā)已歷經(jīng)三年、迭代了四個版本, 計劃將在2024年下半年實現(xiàn)人形機器人量產(chǎn),預(yù)估對外售 價為2-3萬美元,主要面向B端場景包括智能制造、倉儲物 流、巡檢巡邏等;總部位于上海張江的傅利葉智能在2023 年中正式發(fā)布了首款通用雙足機器人產(chǎn)品GR-1,并實現(xiàn)了 小批量生產(chǎn),產(chǎn)品在醫(yī)療康復(fù)場景中得到了規(guī)?;瘧?yīng)用。
AI和機器人的結(jié)合是“基石”
在機器人+AI人工智能的加持之下,2024年,將會是 人形機器人從樣機階段走向批量化生產(chǎn)和應(yīng)用落地的關(guān)鍵 期,對于未來的市場空間容量,人們也多以樂觀態(tài)度看待。根據(jù)Markets and Markets的預(yù)測,人形機器人市場規(guī) 模有望從2023年的18億美元增長到2028年的138億美元, 其復(fù)合年增長率可達50.2%左右。
圖 2 中國人形機器人重點產(chǎn)品和部組件攻關(guān)項目
(國家工信部《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》,2023 年 11 月)
另外,高盛在今年年初的分析報告中指出,全球人形 機器人的TAM(潛在市場總額)預(yù)期將在2035年達到380 億美元(圖1),比之前的預(yù)測增長了超過六倍,與此同 時,機器人出貨量的估計也將增加四倍,達到約140萬臺, 這一增長主要得益于材料成本的降低(約下降了40%),也 意味著機器人行業(yè)的盈利能力將更快地提升。
總體來說,“高可靠、低成本、可量產(chǎn)”是現(xiàn)階段人形 機器人在商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展上追求的首要目標(biāo)。高可靠 型人形機器人,強調(diào)的是機器人本體應(yīng)對惡劣環(huán)境生存、 復(fù)雜地形適應(yīng)、外力沖擊防護等的能力,這需要強大的AI算 法和運算芯片來支持,因此,人形機器人發(fā)展的底層邏輯 一直都是AI突破后,帶來傳感器和執(zhí)行器零部件需求(電 機、絲杠、減速器等),從而引發(fā)從0到1的爆發(fā), 一方 面,特斯拉的量產(chǎn)進度是一條主線,另一方面AI和機器人的 結(jié)合進展也同樣值得關(guān)注。
目前來看,特斯拉布局了D1芯片- Dojo超算- FSD端到端算法模型,而英偉達的芯片(除了之前強大的 H100 GPU AI芯片之外,最近面市的新一代高性能Blackwell GPU預(yù) 計將于今年晚些時候發(fā)貨,售價在3-4萬美元之間)和谷歌 的Robotic Transformer(RT系列)模型如果結(jié)合起來也將 形成一個強大的算法算力平臺,對波士頓動力、Figure、 亞馬遜Digital等北美機器人,以及國內(nèi)一眾初創(chuàng)人形機器 人企業(yè)進行賦能。所以,“英偉達機器人”的更大意義是一 套專屬于機器人的算法算力平臺有望被搭建起來,大大推 進整個人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈的加速發(fā)展和落地。據(jù)了解,目 前NVIDIA Isaac和Jetson平臺等被超過120萬名開發(fā)人員 和10000名客戶以及合作伙伴所使用,波士頓動力公司、 Collaborative Robotics、Covariant、Sanctuary AI、宇 樹科技都是基于英偉達的機器人成果。
在AI技術(shù)的最新發(fā)展動向方面,特別是從2022年底 OpenAI推出的ChatGPT,到2024年初OpenAI發(fā)布的Sora 視頻生成模型,都令到生成式AI技術(shù)將人工智能應(yīng)用帶到了 一個新的階段。生成式AI大大加速了機器設(shè)計到應(yīng)用的成 本:機器人成本在研發(fā)+執(zhí)行器兩個層面,相對初期研發(fā)成 本更高,而生成式AI讓機器人從設(shè)計、仿真到編程等全面優(yōu) 化降本;同時也助力機器人全面進入個性定制時代,使得 交互變得更加簡便。
本土產(chǎn)業(yè)鏈布建加速
在人形機器人的總體規(guī)劃上,中國也正在快馬加鞭。 去年11月,國家工信部印發(fā)了《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo) 意見》,將人形機器人產(chǎn)業(yè)視作繼計算機、智能手機、新 能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品,計劃到2025年初步建立人形機 器人創(chuàng)新體系,2027年形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系;同 時,針對機器人本體、關(guān)鍵基礎(chǔ)部件(詳見圖2)以及軟件 創(chuàng)新都做出了具體的開發(fā)規(guī)劃。今年1月底,工業(yè)和信息化 部等七部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實 施意見》,再次提出要做強未來高端裝備,突破人形機器 人、量子計算機等創(chuàng)新標(biāo)志性產(chǎn)品。
實事求是地講,在國際競爭加劇和技術(shù)壁壘挑戰(zhàn)的大 環(huán)境下,中國在AI算法研究和運算芯片的技術(shù)水平和市場占 有率上仍處于劣勢,但優(yōu)勢則在于擁有豐富的AI應(yīng)用場景, 加之近年來利好政策頻出,在AI商業(yè)化發(fā)展上突出。近年 來,華為AI芯片的市占率已達到10%左右,其昇騰910B已
基本可對標(biāo)英偉達A100芯片,后者計劃于今年3月底針對中 國市場發(fā)布其專用AI芯片H20(性能約相當(dāng)于旗艦H100的 四分之一)。在人形機器人通用大模型是開發(fā)上,目前國 內(nèi)主要以華為、中科院及科大訊飛等廠商為主。
圖 4 全球人形機器人代表(從左到右):特斯拉 Optimus-Gen2、Figure AI 公司 Figure 01、優(yōu)必選工業(yè)版 Walker s、宇樹科技 H1 等
(圖片來源:網(wǎng)絡(luò)公開資料)。
大多數(shù)本土人形機器人開發(fā)廠商均是從四足機器人或 輪足機器人發(fā)展起來的,依靠中國在硬件生產(chǎn)上的優(yōu)勢, 這些廠商一般都強調(diào)自主研發(fā)和對全產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力, 以盡可能地降本增效,在保證性能和可靠性和情況下,確 保人形機器人具備更高的性價比和可量產(chǎn)的條件。對于積 極“備戰(zhàn)”人形機器人市場的眾多工控自動化廠家來說,加 強與這些本體系統(tǒng)廠商的合作,是較好的發(fā)展策略。其中 包括:微特電機中的空心杯電機、無框力矩電機及其驅(qū)動 器廠商,如科爾摩根、鳴志電氣、江蘇雷利、偉創(chuàng)電氣、 步科自動化、雷賽智能等;精密減速器廠商,如綠的諧 波、中大力德等;六維力傳感器供應(yīng)商如常州坤維等;末 端執(zhí)行器如 行知機器人等。
去年年中有媒體報導(dǎo),鳴志電器已于9月收到了特斯拉 關(guān)于前期公司空心杯電機送樣測試反饋,并基本確定公司 能夠參與未來的特斯拉人形機器人的量產(chǎn)配套,同時,特 斯拉方面也向鳴志電器提供了從2023年年底參與C輪認證、 以及到2024、2025、2030年的量產(chǎn)進度與產(chǎn)量指引,但上 述信息尚未能得到公司官方確認。據(jù)透露,鳴志電器和瑞 士微特電機供應(yīng)商 Maxon Motor將共同供貨特斯拉擎天柱 機器人,由于鳴志電器的價格與 Maxon Motor 相比具有顯著的產(chǎn)品價格優(yōu)勢,且重量更輕,因此預(yù)計將獲得較高的份額。
另一家積極備戰(zhàn)人形機器人“賽道”的工控廠商——雷賽 智能于1月宣布FM1無框力矩電機小批量試產(chǎn)成功,包含4種 規(guī)格,10個型號,產(chǎn)品具有高密度、高適配、低波動、低溫 升的特性, 公司可根據(jù)客戶需求進行電機尺寸和電氣參數(shù)的 優(yōu)化定制;3月,雷賽智能FM無框電機成功實現(xiàn)量產(chǎn),采用 全自動產(chǎn)線,產(chǎn)線具備高產(chǎn)能、高精度、高質(zhì)量、高智能化 的“四高”特色,實現(xiàn)無人生產(chǎn),每分鐘可產(chǎn)電機1臺,年產(chǎn) 能達30萬臺。FM1無框力矩電機經(jīng)過多家行業(yè)客戶的嚴(yán)格測 試,并得到充分認可,下游客戶覆蓋人形機器人、協(xié)作機器 人、醫(yī)療、關(guān)節(jié)模組和通用自動化等領(lǐng)域。
在近期的投資者關(guān)系活動中,雷賽智能表示,人形機器人作為公司的戰(zhàn)略性新業(yè)務(wù),目前已與行業(yè)多家人形機器人公司接洽并測試產(chǎn)品,公司近一年來成功推出了CD伺服驅(qū)動器、中空型多圈絕對值編碼器、無框力矩伺服電機等關(guān)節(jié)相關(guān)核心部件,此外雷賽智能開發(fā)的空心杯電機、LD3M系列微型伺服驅(qū)動器則主要針對人形機器人靈巧手等新興領(lǐng)域,預(yù)計今年一季度陸續(xù)為目標(biāo)客戶提供樣機經(jīng)銷測試和選型,二季度進入批量生產(chǎn)銷售階段。未來,公司將繼續(xù)大力推動人形機器人等戰(zhàn)略新業(yè)務(wù)方面的資源投入,通過不斷的研發(fā)投入和積累,依靠自身完善的質(zhì)量體系和豐富的制造經(jīng)驗在關(guān)鍵核心技術(shù)上實現(xiàn)突破,加快推人形機器人業(yè)務(wù)的商業(yè)化。
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