很多人問我，“在現(xiàn)實(shí)生活中看到人形機(jī)器人，還需要多少年？” 這個問題很難給個確切的答案，以樂觀派 Elon 的說法，2年內(nèi)即可量產(chǎn)落地，而反觀人形這么些年的研究歷程，受限于場景、對復(fù)合技術(shù)的極高要求，也許至少3-5年才能探索到順暢的商業(yè)模式。

我們到底需不需要人形？能怎么用？是否有開發(fā)的必要？這些問題爭議性比較大，今天發(fā)表下自己的觀點(diǎn)。 

先說結(jié)論，人形機(jī)器人的研究的意義在于：1. 開發(fā)最適應(yīng)人類社會的機(jī)器人形態(tài)，實(shí)現(xiàn)終極機(jī)器替人，但場景需要新的突破；2. 人形對軟硬件復(fù)合技術(shù)的要求極高，奔著人形做研發(fā)的機(jī)器人公司能掌握最全面的技術(shù)棧。

第一臺人形機(jī)器人于21世紀(jì)以前就誕生了

【I. 開發(fā)最適應(yīng)人類社會的機(jī)器人形態(tài)，但場景需要新的突破】

人形機(jī)器人的目標(biāo)是成為機(jī)器人界的iPhone，也就是終極、通用形態(tài)，我們拆解一下，所需的能力包括運(yùn)動（下肢-底盤/四足/雙足）、操作（上肢-單臂/雙臂）、交互（臉）。通過排列組合，滿足這些條件的機(jī)器人形態(tài)可以是：

- 形態(tài)最簡潔，類似Google Everyday Robot，移動底盤+單臂；

- 運(yùn)動能力最佳，半人馬，四足+單或雙臂；

- 可范化性最高，人形，雙足+雙臂，也就是Tesla和波士頓動力的方向。 

左至右：Google、BostonDynamics、Tesla

如果需要開發(fā)一臺機(jī)器人，作為日常助手，最簡單的方案可能是Everyday Robot的方案，可以完成生產(chǎn)生活中的大部分工種。但遇到需要上下樓梯、或雙臂協(xié)同的工種，這個形態(tài)就有很大的局限性。由于人類社會的所有環(huán)節(jié)都是為人類行動設(shè)計的，因此，人形機(jī)器人可能是最適合人類社會的形態(tài)，技術(shù)成熟后，可以無縫嵌入所有環(huán)境。

另外，來看一組數(shù)據(jù)：2021年，中國勞動力缺口1,180萬人、美國勞動力缺口710萬人，全球人口將在本世紀(jì)中葉達(dá)到峰值。從補(bǔ)充勞動缺口的角度，需要一類機(jī)器人來替代工人，我們畫過一張表來衡量替人順序，概括來說：在中國勞動力成本尚低的背景下，通用機(jī)器人會先替代有一定學(xué)習(xí)門檻、工資門檻的技工，接著逐步滲透到其他象限。 

先替代有一定學(xué)習(xí)門檻、工資門檻的技工，接著逐步滲透到其他象限

那么人形機(jī)器人近期到底能用在哪兒呢？以優(yōu)必選為例，第一批人形機(jī)器人已經(jīng)廣泛用在教育、迎賓上，公司2023年報了港交所，這里較難誕生增量de 市場機(jī)會。

而第二代的機(jī)器人有可能逐步滲透各大生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)。舉個例子來說，Tesla 的人形機(jī)器人將用于汽車產(chǎn)線。需要強(qiáng)調(diào)的是，在汽車制造流程中，傳統(tǒng)存量機(jī)器人環(huán)節(jié)包括沖壓 (機(jī)床)、焊接、碼垛、噴涂等，以上環(huán)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人已飽和。但仍有大量環(huán)節(jié)用到人工，比如各流程之間的搬運(yùn)、安裝車門車座等，這些都是傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人無法完成，也是人形機(jī)器人能進(jìn)一步滲透的環(huán)節(jié)。

作為工業(yè)機(jī)器人滲透最高的行業(yè)，汽車制造產(chǎn)線上仍有大量人工環(huán)節(jié)

另外，人形機(jī)器人的造價和售價還沒有共識。

2017-2018年時，國際公認(rèn)一臺人形機(jī)器人的成本30萬人民幣之內(nèi)，目前降低到最低成本10-15萬。

成本難下降的問題在于all-purpose，導(dǎo)致不能聚焦在某一個場景。據(jù)說 Tesla Optimus 目前物料成本 20萬美金，目標(biāo)是2025-2027年，量產(chǎn)后售價2萬美金（預(yù)計成本7-10萬人民幣）。

【II. 人形對軟硬件復(fù)合技術(shù)的要求極高，奔著人形做研發(fā)的機(jī)器人公司能掌握最全面的技術(shù)?！?/p>

人形機(jī)器人之所以離落地較遠(yuǎn)，其中一個限制因素是其對于技術(shù)的要求極高，尤其是運(yùn)動控制軟件、本體硬件之間的復(fù)合能力，這也導(dǎo)致我們看到的大部分 demo 機(jī)都站不住、走不穩(wěn)、動作僵硬，很難完成勞動任務(wù)。注：波士頓動力作為特殊討論，這家公司的產(chǎn)品雖然能跑酷，但屬于不計成本地提升運(yùn)動能力，實(shí)際工作中功耗極高、噪音極大，無法量產(chǎn)落地。

人形機(jī)器人硬件性能指標(biāo)

我們來盤一下人形機(jī)器人的幾大技術(shù)難點(diǎn)：

技術(shù)難點(diǎn)1：平衡整機(jī)功率、續(xù)航能力

從續(xù)航能力看，目前人形機(jī)器人大多只能續(xù)航 1-2 小時，未來預(yù)測可以提升到 20 小時，而對比人類工人可以持續(xù)工作 7-8 小時，機(jī)器人尚未達(dá)到可用的程度。

究其原因，人形機(jī)器人每個關(guān)節(jié)都需要大電機(jī)，導(dǎo)致整體功率大、續(xù)航短。這里面需要新的結(jié)構(gòu)設(shè)計、算法設(shè)計。

技術(shù)難點(diǎn)2：運(yùn)動能力、步態(tài)控制

尤其是國內(nèi)做步態(tài)控制 (locomotion) 人才很少，下面總結(jié)了集中運(yùn)動控制的技術(shù)路徑，仍在探索中，格局未定。 

整機(jī)控制技術(shù)路徑對比

技術(shù)難點(diǎn)3：核心零配件，一體化關(guān)節(jié)

對比新能源車和人形機(jī)器人的成本構(gòu)成：電池成本占比由38%降低到2%，電機(jī)電控成本由12%提升到39%。當(dāng)前痛點(diǎn)在于成本高、定制化需求高。整機(jī)成本中，電機(jī)占比40-50%、減速器占20%。 

人形機(jī)器人的電池成本占比由38%降低到2%，電機(jī)電控成本由12%提升到39%

其中，控制器、執(zhí)行器都可以國產(chǎn)，特殊部位的零配件需要進(jìn)口，需要平衡質(zhì)量、價格、供貨周期（國內(nèi)定制需要 2-3 個月，進(jìn)口需要 8-10 個月）。之前已經(jīng)在做電機(jī)、減速器的廠家，由于只做過制造業(yè)機(jī)械，未來可能會催生新的上游。 

仿生部件需要找科研團(tuán)隊定制，包括電子皮膚、人工肌肉、人工軟骨等。

國內(nèi)容易被制約的零部件，包括機(jī)械部件新材料、電路板相關(guān)的傳感器和控制器、通訊模塊芯片、電路管理芯片。

Tesla 6種定制電機(jī)和驅(qū)動器

【國內(nèi)外人形機(jī)器人公司盤點(diǎn)】

順著人形的技術(shù)路徑去做的公司，可以說是給自己出了機(jī)器人界最難的一道題，各家進(jìn)展各有不同，以下是重點(diǎn)公司盤點(diǎn)：

- 海外量產(chǎn)標(biāo)桿：Tesla bot

- 海外運(yùn)動性能標(biāo)桿：Boston Dynamics

- 從大模型切入：1x、Ameca

- 海外其他創(chuàng)業(yè)公司：figure、Agility Robotics、Sanctuary AI、prosper

- 國內(nèi)公司：優(yōu)必選、小米CyberOne、騰訊Robotics X、鋼鐵俠、學(xué)校實(shí)驗室（北理工黃強(qiáng)、清華趙明國、浙大熊蓉、中科大刑天）等

部分人形機(jī)器人產(chǎn)品參數(shù)對比

Tesla Bot，Optimus

- 21年8月發(fā)布概念，6個月開發(fā)出來，重量73kg，電池2.3kwh，續(xù)航8h，身體28個自由度。
- 目標(biāo)是大規(guī)模量產(chǎn)，大量重復(fù)可替代的零部件，降低成本，用軟件反哺硬件（比如從8個攝像頭降低到3個）。
- 自研6種電驅(qū)執(zhí)行器，可拉動500kg的鋼琴，響應(yīng)速度高達(dá)10khz，但需要搭配諧波減速器（關(guān)節(jié)，用轉(zhuǎn)速去換扭矩）。
- 扭矩密度高，則爆發(fā)力強(qiáng)、消耗銅損低、所以optimus輸出大時，續(xù)航長、發(fā)熱低。

Tesla最新發(fā)布的視頻中，機(jī)器人已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)：1. 端到端動作生成、遙操作和示教功能；2. 下肢力矩控制頻率高（估計達(dá)到1000hz），使得腳步足夠輕，不踩破雞蛋

波士頓動力

- 1992年開始迭代，重量150kg，電池3.7kwh，續(xù)航1h。目標(biāo)是展示超越人類的運(yùn)動能力。
- 驅(qū)動：液壓，液體壓縮泵產(chǎn)生高壓液體，高壓液體對輸出泵做功。優(yōu)勢是力氣大、執(zhí)行器只需一個，劣勢是維護(hù)麻煩、響應(yīng)速度慢。金屬3d打印制造。
- 發(fā)展歷程：1992年，從MIT實(shí)驗室獨(dú)立出來；2013年，谷歌以30億美元收購；2017年，軟銀從谷歌手中買下，價格未公布；2020年下半年，Spot機(jī)器狗發(fā)售，售價7.45萬美元；2020年12月，現(xiàn)代汽車9.21億美元收購，公司年支出$1.5億。

挪威/美國 1x

- 歷程：2015年成立的挪威公司，最早開發(fā)老年服務(wù)機(jī)器人，最近官宣做安防市場。
- 團(tuán)隊： CEO，Bernt B?rnich，挪威人。AI 負(fù)責(zé)人，Eric Jang，美籍華裔，Google X 高級研究科學(xué)家6年。
- 產(chǎn)品：售價15萬美金，身高175cm，體重76kg，單臂負(fù)重8kg，時速22km/h。
最新融資：啟動了名為NEO的人形機(jī)器人原型研發(fā)后，拿到OpenAI、老虎基金的投資。
- OpenAI COO Brad Lightcap評價：投資1x瞄準(zhǔn)的是機(jī)器人硬件技術(shù)成熟，在AI加持下開拓更廣泛的勞動力市場。

英國Engineered Arts，Ameca

- 靠為娛樂行業(yè)制作動畫人物起家，光場相機(jī)掃描真人+3D打印面部肌肉。
- Ameca接入ChatGPT后，能對人類語言展現(xiàn)流暢情緒和反應(yīng)。 

美國 figure.ai

- 歷程：2022年成立，2023年3月發(fā)布01號機(jī)器人的宣傳視頻，計劃6個月之內(nèi)推出測試產(chǎn)品。
- 參數(shù)：和特斯拉相似，高1.67m，量59kg，電機(jī)驅(qū)動，續(xù)航5h。
- 落地場景：倉儲物流，已有5款原型機(jī)，2024年造50臺機(jī)器人。
- 創(chuàng)始人：Brett Adcock，連續(xù)創(chuàng)業(yè)者，個人投入$1000萬。從波士頓動力、特斯拉、Google X、機(jī)器人實(shí)驗室IHMC，挖來40位技術(shù)專家。

美國 Agility Robotics

- 2015年成立，CEO為CMU博士，第一個推出商用人形機(jī)器人，準(zhǔn)備在倉庫里發(fā)力。
- B+輪融資1.5億美金，亞馬遜、索尼、東京電氣TDK。 

加拿大 Sanctuary AI

- 2018年成立，上半身人形，下半身輪子，開始在商店進(jìn)行測試。A輪融資 $6,000萬。

英國 Prosper

- 2023年發(fā)布通用機(jī)器人demo，可以整理床鋪（難度大，涉及柔性面料的識別和操作）、操作洗衣機(jī)，創(chuàng)始人曾任職于OpenAI、Scale AI。 

優(yōu)必選

- 2023年報港交所，估值300億人民幣（PS 21年38x，22年43x）
- 2020至2022Q3，收入7.4億元、8.2億元和5.3億元，凈虧7.1億、9.2億元、7.8億元，累計賣出50萬臺
- 收入占比：教育 68%、物流 10%、消費(fèi) 16%、其他 6%
- 利潤：毛利 31%，銷售費(fèi)用率 46%、研發(fā)費(fèi)用率 61%

總結(jié)一下，人形機(jī)器人目前受限于場景、技術(shù)、成本，尚未實(shí)現(xiàn)大面積落地，但我們相信，人形是能滲透人類社會的終極形態(tài)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器替人、補(bǔ)人。產(chǎn)業(yè)落地過程中，也會催生一眾上下游公司。