宇宙盡頭是人形機器人?

上半年，吉利收購魅族，華為交付“問界”……我還在感慨，車企紛紛入局手機的野心時，又驚奇地發(fā)現(xiàn),宇宙的盡頭可能是人形機器人?？萍季揞^們已經(jīng)忍不住發(fā)力，要搶先站在下個風(fēng)口了：小米在新品發(fā)布會上，推出了首款全尺寸人形仿生機器人cyberone；甚至小鵬、蔚來一眾車企也來湊熱鬧，積極進軍機器人行業(yè)。早先，馬斯克在特斯拉股東大會就放出話來，稱特斯拉機器人徹底改變經(jīng)濟。姍姍來遲的“擎天柱”，也即將在9月30日揭開神秘面紗。人形機器人再次成為聚焦的中心，并不意外。在科幻電影作品中，機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世界機器人大會上，我們看到了重返舞臺的“鄧麗君”，有了人工智能、5G和新材料的加持，機器人在各個領(lǐng)域大展宏圖，甚至攤煎餅、咽拭子采樣等都不在話下。同時，資本市場也進一步賦予了機器人這張大餅無限活力。最近，國產(chǎn)協(xié)作機器人企業(yè)節(jié)卡完成了D輪融資交割，無獨有偶，亞馬遜宣稱將以17億美元的估值收購掃地機器人鼻祖iRobot。一時間風(fēng)頭無兩，人形機器人真的要來了嗎？是值得狂歡還是一時的自我陶醉？下文，我們將走近人形機器人行業(yè)，扒一扒人形機器人的過去歷史與未來發(fā)展。

無線木偶到跑酷大佬

機器人被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，但人們對于它的研發(fā)、制造歷史由來已久。機器人的設(shè)計雛形，可以追溯到1495年達芬奇的設(shè)計書稿，雖然并沒有實物，但依舊向大眾透露出最本質(zhì)的設(shè)計愿景，要仿人，而且要靈活，能夠坐直身子、揮動手臂以及移動頭部和下巴?，F(xiàn)代意義上對人形機器人的探索，開始于上個世紀。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)需求反哺自動化技術(shù)的發(fā)展。

說到人形機器人，肯定不能繞過兩個明星產(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力。下面，一起來看看波士頓動力的迭代背后的技術(shù)和訴求。2013年，初級版本的Atlas原型機誕生，這時候的機器人只是單純模仿人的外形。實際上，不管是行走還是其它動作，都需要利用預(yù)裝的程序進行控制操作，也就是說，這個時候它更多的是，模仿動作的”無線“木偶。只能機械地靠控制去執(zhí)行任務(wù)，就像行走與環(huán)境中的毫無感情的機器，不能感知外界環(huán)境的變化，并與之產(chǎn)生互動。2016年，Atlas在平衡和越障能力上把各位前輩遠遠甩在身后，被期待代替人去完成各種危險任務(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)劃整個行動。

在我看來，升級版本的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，計算好每一步的落腳點，在跑酷中做到胸有成竹。另外，它的行為庫中存儲了一系列模板動作，但這次可以通過模型預(yù)測控制器，實時抽取，完成調(diào)整發(fā)力姿勢，還能自動創(chuàng)建兩個行為之間的過渡狀態(tài)，使得一整套動作變得行云流水。人形機器人最大的瓶頸是自主行走的能力，想要做到動作靈活，如魚得水，并不容易。這不僅涉及復(fù)雜的運動控制和智能識別系統(tǒng)，背后也需要算力提升，以及電池的支撐、電機的發(fā)展等。波士頓動力能夠自由奔跑，有很大原因在于液壓驅(qū)動控制，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)仿人機器人運動的極致。事實上，除了這兩種技術(shù)路徑外，還有第三種路線的Cassie。采用細膝關(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。雖然它也能實現(xiàn)野外散步，但對比Atlas，它實在看起來更像鳥，而不是人。人形機器人，等于人形的機器人嗎，這是個問題。最近，波士頓動力又被賣了，七年間估值縮水三分之二，一心低頭走路的Atlas命運坎坷，不斷刷新我們的認知和想象，不知道下一次見面，它又會帶著什么驚喜來到人們面前。那就蹲一波吧~

是千億藍海還是畫餅的概念？

在我們的想象之中，人型機器人的形態(tài)，必然是有著與人類相仿的外觀和行為，并能實現(xiàn)與人類的溝通交互。毫無疑問，才剛剛學(xué)會走路的人形機器人，還是個乳臭未干的孩童，遠遠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)，人形機器人這片靜海，看起來像是還沒有蜂擁而至的藍海。

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吃，三是這餅吃著吃著可能會噎人。

·這大餅，有點貴

人形機器人的終端售價自然與成本息息相關(guān)，與工業(yè)機器人、服務(wù)機器人相比，它的機械復(fù)雜度更高，同時自主行走能力要求機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、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)機器人的關(guān)節(jié)一般在2-10個之間，而人形機器人關(guān)節(jié)細分來看至少有上百個關(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知技術(shù)、生機電融合技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)、視覺導(dǎo)航技術(shù)等各領(lǐng)域的尖端技術(shù)，成本每臺大概六七十萬元。跟波士頓動力一樣，小米的鐵大成本造價高，僅停留在實驗室階段。而之前，馬斯克透露要在今年的AI大會上，推出擎天柱，并且預(yù)計量產(chǎn)后，其成本比汽車還要低，售價約為2.5萬美元。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，該機器人采用特斯拉Dojo（道場） 機器學(xué)習(xí)培訓(xùn)系統(tǒng)，借力特斯拉的自動駕駛軟件系統(tǒng)（FSD）以及攝像頭系統(tǒng)。但至于能否實現(xiàn)快速量產(chǎn)，顯然還是個等待揭幕的羅生門。最后，咱們來算一筆賬：特斯拉披露量產(chǎn)后的人形機器人售價，估算是18萬。這筆費用均攤到每月，意味著可以找一個月薪1.5萬的保姆，去解決家庭場景中的各種問題。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)費用，沒準兒保姆還能換成家庭教師。

·拿著錘子，再去找釘子？

明星機器人阿西莫，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，還曾去過核泄漏后的福島現(xiàn)場。但顯然，這些離普通人的生活場景都太遠。對未來機器人的想象中，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器人的動力所在。但在家庭場景中，掃地下廚這些瑣事，工業(yè)機器人已然能夠滿足。日常剛需場景中，工業(yè)機器人顯然技術(shù)和價格上都占據(jù)優(yōu)勢。如今超百億的市場規(guī)模，也證明了前景渺茫的人形機器人現(xiàn)在想代替掃地機器人，好像顯得有點笨拙和多余，這使得它的落地場景看起來更遙遠了?？春玫娜苏J為，人形機器人最終會成為像手機一樣普及的終端。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。持懷疑態(tài)度的人則擔(dān)心，工業(yè)機器人已成規(guī)模，尚未成熟的人形機器人想要追趕，顯然晚矣。在工作環(huán)境中，工業(yè)機器人已然一馬當(dāng)先，而類人的人形機器人想要在家庭環(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。

因為落地商業(yè)化不足，人形機器人更適合ToB還是ToC的問題無法落實，找不到切入的剛需場景，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吃。

·有限自主，智能只是傳說

在今年的機器人大會上，我們看到，在很多領(lǐng)域的工業(yè)機器人，操作技術(shù)的精準度和效率甚至都超越人類。而人形機器人，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像自動駕駛技術(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，人機交互能達到的水平十分有限，機器視覺在面對真實復(fù)雜的場景下的應(yīng)用仍然不足，氣候環(huán)境的極大變化，就會讓人形機器人手足無措，不知道怎么解決；同時，人形機器人需要雙足支撐站立，且運動過程中對腿部扭矩要求較大，對減速器的剛性、驅(qū)動器的功率密度提出更高要求。這些實際應(yīng)用場景中的技術(shù)問題仍未完全解決，所以現(xiàn)在的人形機器人也就是個半智能化的半成品，離實現(xiàn)人們的夢想的距離，可能還有50個波士頓動力的發(fā)展歷史那么遠。

人形機器人，大號的智能玩具

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，是最基本的證明。所以一直以來，人形機器人的軟硬件對運動的自主控制，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：機器視覺、人機交互、機器學(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、減速器等，核心關(guān)節(jié)的電機系統(tǒng)設(shè)計、材料輕量化是主要的難點。本土的機器人廠商多數(shù)不具備核心技術(shù)環(huán)節(jié)，自主研發(fā)的伺服電機，精度低，位置鎮(zhèn)定能力較差，只能夠滿足低端需求。目前市場格局上形成了“四大家族”：日本發(fā)那科、安川電機、瑞士ABB以及德國庫卡，依靠核心零部件的技術(shù)優(yōu)勢，全球市占率超 50%。我國的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨著一系列“卡脖子”難題，國產(chǎn)工業(yè)機器人所用減速器、伺服電機進口比例控制器進口均在80%左右，無法像巨頭一樣，從核心零部件切入布局全產(chǎn)業(yè)鏈。

中游是機器人本體機座和執(zhí)行機構(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、球坐標、圓柱坐標、關(guān)節(jié)坐標等類型。

國外人形機器人制造商有波士頓動力、美國敏捷機器人、日本本田、特斯拉等。國內(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)機器人。相比于入局較早的國外制造商，國產(chǎn)的本體設(shè)備的精度、靈活度、穩(wěn)定性等方面，與國外仍存在顯著差距。甚至在很多網(wǎng)友看來，優(yōu)必選的人形機器人更像是大號的玩具，只是滿足了人形的機器人。至于智能還是智障，可能要看機器人當(dāng)時的心情了。下游商業(yè)應(yīng)用未成熟：目前落地場景并不明確。不同于工業(yè)機器人的商業(yè)成熟化，人形機器人產(chǎn)業(yè)化只是初具規(guī)模，在技術(shù)層面和落地場景上仍待突破瓶頸，如今工業(yè)機器人覆蓋汽車、電子、金屬、塑料、食品、生化等各個領(lǐng)域，人形機器人的突圍看起來還沒有形成完整的戰(zhàn)略。2020 年美國敏捷機器人公司成功推出第一款商業(yè)化出售的雙足機器人Digit，主要用于物流、倉儲、工業(yè)等多種應(yīng)用場景，無需人為干涉，自行選定搬動箱子，但售價高達25萬美元。國內(nèi)廠商優(yōu)必選旗下Walker，當(dāng)前主要應(yīng)用場景為B端的科技展館、影視綜藝、商演活動及政企展廳等，仍未進入大規(guī)模商業(yè)化落地階段。在家庭服務(wù)場景中,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，但想要擁有人形機器人的靈魂，優(yōu)必選要走的路還很長。

擎天柱，機器人屆的鲇魚

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。十幾年前我們無法想象如今的生活，如今的我們也不敢想象人工智能還會怎樣改變生活，就如同無法想象在未來機器人又會是怎樣。天馬行空的想象，也許在未來的某一天，終將會變成現(xiàn)實。機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了那么多年，市場也在不斷洗去泡沫，等待下個拉開大幕的周期。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也將成為人形機器人產(chǎn)業(yè)的一條鲇魚，為我們撥開人形機器人的落地場景迷霧，同時進一步開拓它的發(fā)展邊界，而這勢必也會倒逼國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)升級智能化水平，不斷突破精準和靈活度的限制，尋找更可靠的商業(yè)化落地場景，從而改變整個人形機器人的和市場格局和生態(tài)。

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

參考資料

波士頓動力機器人如何“成精”？深扒跑酷王Atlas六年進化，智東西

機器人行業(yè)深度研究（一）：尋找人形機器人產(chǎn)業(yè)投資機會，東方財富

自動化設(shè)備行業(yè)深度報告：人形機器人迎產(chǎn)業(yè)化機遇，東吳證券

內(nèi)容作者：徐圖之

來源：湃動商業(yè)評論