商業化“拐點”出現, 人形機器人市場迎來曙光
文:組編 / 編輯部2024年第二期
導語:2024年, 人形機器人“賽道”強勢開局。如果說,近十余年全球經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”的硬件產品會是什么呢?畢竟,代表當今科技水平最前沿的人工智能技術肩負著帶動世界經 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”。
在剛剛結束的英偉達GTC2024大會上,壓軸推出了 人形機器人通用基礎模型Project GR00T,以及一款基于 NVIDIA Thor系統級芯片(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, 以使其適應真實世界并有效 交互,在運算芯片方面,為了幫助企業成功運營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,能夠執行復雜 的任務,并與人和機器安全自然地進行交互,具有針對性 能、功率和尺寸進行優化的模塊化架構。英偉達在AI算法和運算芯片上的持續加力,將驅動更多廠商嘗試將大模型用 于訓練具身智能產品,加快人形機器人商業化落地。
實際上,回顧這些年全球人形機器人的發展,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 所選的“賽道”,依靠精細工程學和自動化技術,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習、神經網絡等 AI技術的迅猛發展,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簽, 讓其自主實現分辨和判斷,基本能夠完成擰螺絲等簡單的 工作任務。人工智能人形機器人賽道的競爭也相當激烈, 其他強勁對手還包括Figure AI、1X Technologies、Agility Robotics、Apptronik,以及中國企業的代表優必選、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模預測
(單位:十億美元,資料來源:高盛 Goldman Sachs )
商用化量產一觸即發
早在1月底,特斯拉CEO馬斯克就在2023Q4財報電話 會議上表示,特斯拉正在研發的人形機器人Optimus的潛 力遠超公司所有其他產品的價值總和,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上的升級,其量產進度也逐步 明確,2024年有望迎來零部件定型和供應商定點階段,這 也意味著人形機器人產業鏈將迎來一次新的發展機遇。
另一個鼓舞人心的消息是,不僅僅是制造業企業奮戰 在人形機器人的“賽道”上,現如今,越來越多AI人工智能 領域的領軍企業也紛紛加入到這一陣營中來。2月25日, 人工智能初創公司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、手部抓取等 規劃與控制等,這就需要成熟的感知系統基礎、強大的算 法分解任務和規劃動作、大模型不斷仿真訓練以及超強的 算力來支撐,同時還要求算法與硬件相匹配,這些使得AI人 工智能技術能夠大展拳腳,也將大大有助于開發出可以在 不同環境中工作并處理各種任務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 現在人們現實的生產、生活場景。例如,Figure 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”;受到OpenAI支持的挪威機 器人初創公司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)等領域,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(預計在今年內推出)。
而在國內方面,人形機器人領域的最新開發動向有: 從剛剛成功登陸港交所的深圳企業優必選公布的一段視頻 中顯示,其工業版人形機器人Walker s已經走進了蔚來汽 車工廠參與一些生產流程;另一家本土智能機器人企業 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的研發已歷經三年、迭代了四個版本, 計劃將在2024年下半年實現人形機器人量產,預估對外售 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 年中正式發布了首款通用雙足機器人產品GR-1,并實現了 小批量生產,產品在醫療康復場景中得到了規模化應用。
AI和機器人的結合是“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和應用落地的關鍵 期,對于未來的市場空間容量,人們也多以樂觀態度看待。根據Markets and Markets的預測,人形機器人市場規 模有望從2023年的18億美元增長到2028年的138億美元, 其復合年增長率可達50.2%左右。
圖 2 中國人形機器人重點產品和部組件攻關項目
(國家工信部《人形機器人創新發展指導意見》,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)預期將在2035年達到380 億美元(圖1),比之前的預測增長了超過六倍,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 意味著機器人行業的盈利能力將更快地提升。
總體來說,“高可靠、低成本、可量產”是現階段人形 機器人在商業化、產業化發展上追求的首要目標。高可靠 型人形機器人,強調的是機器人本體應對惡劣環境生存、 復雜地形適應、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,人形機器人發展的底層邏輯 一直都是AI突破后,帶來傳感器和執行器零部件需求(電 機、絲杠、減速器等),從而引發從0到1的爆發, 一方 面,特斯拉的量產進度是一條主線,另一方面AI和機器人的 結合進展也同樣值得關注。
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 計將于今年晚些時候發貨,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,以及國內一眾初創人形機器 人企業進行賦能。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業鏈的加速發展和落地。據了解,目 前NVIDIA Isaac和Jetson平臺等被超過120萬名開發人員 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技術的最新發展動向方面,特別是從2022年底 OpenAI推出的ChatGPT,到2024年初OpenAI發布的Sora 視頻生成模型,都令到生成式AI技術將人工智能應用帶到了 一個新的階段。生成式AI大大加速了機器設計到應用的成 本:機器人成本在研發+執行器兩個層面,相對初期研發成 本更高,而生成式AI讓機器人從設計、仿真到編程等全面優 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。
本土產業鏈布建加速
在人形機器人的總體規劃上,中國也正在快馬加鞭。 去年11月,國家工信部印發了《人形機器人創新發展指導 意見》,將人形機器人產業視作繼計算機、智能手機、新 能源汽車后的顛覆性產品,計劃到2025年初步建立人形機 器人創新體系,2027年形成完整的產業鏈供應鏈體系;同 時,針對機器人本體、關鍵基礎部件(詳見圖2)以及軟件 創新都做出了具體的開發規劃。今年1月底,工業和信息化 部等七部門聯合印發了《關于推動未來產業創新發展的實 施意見》,再次提出要做強未來高端裝備,突破人形機器 人、量子計算機等創新標志性產品。
實事求是地講,在國際競爭加劇和技術壁壘挑戰的大 環境下,中國在AI算法研究和運算芯片的技術水平和市場占 有率上仍處于劣勢,但優勢則在于擁有豐富的AI應用場景, 加之近年來利好政策頻出,在AI商業化發展上突出。近年 來,華為AI芯片的市占率已達到10%左右,其昇騰910B已
基本可對標英偉達A100芯片,后者計劃于今年3月底針對中 國市場發布其專用AI芯片H20(性能約相當于旗艦H100的 四分之一)。在人形機器人通用大模型是開發上,目前國 內主要以華為、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、優必選工業版 Walker s、宇樹科技 H1 等
(圖片來源:網絡公開資料)。
大多數本土人形機器人開發廠商均是從四足機器人或 輪足機器人發展起來的,依靠中國在硬件生產上的優勢, 這些廠商一般都強調自主研發和對全產業鏈的整合能力, 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的條件。對于積 極“備戰”人形機器人市場的眾多工控自動化廠家來說,加 強與這些本體系統廠商的合作,是較好的發展策略。其中 包括:微特電機中的空心杯電機、無框力矩電機及其驅動 器廠商,如科爾摩根、鳴志電氣、江蘇雷利、偉創電氣、 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;六維力傳感器供應商如常州坤維等;末 端執行器如 行知機器人等。
去年年中有媒體報導,鳴志電器已于9月收到了特斯拉 關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年的量產進度與產量指引,但上 述信息尚未能得到公司官方確認。據透露,鳴志電器和瑞 士微特電機供應商 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 相比具有顯著的產品價格優勢,且重量更輕,因此預計將獲得較高的份額。
另一家積極備戰人形機器人“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成功,包含4種 規格,10個型號,產品具有高密度、高適配、低波動、低溫 升的特性, 公司可根據客戶需求進行電機尺寸和電氣參數的 優化定制;3月,雷賽智能FM無框電機成功實現量產,采用 全自動產線,產線具備高產能、高精度、高質量、高智能化 的“四高”特色,實現無人生產,每分鐘可產電機1臺,年產 能達30萬臺。FM1無框力矩電機經過多家行業客戶的嚴格測 試,并得到充分認可,下游客戶覆蓋人形機器人、協作機器 人、醫療、關節模組和通用自動化等領域。
在近期的投資者關系活動中,雷賽智能表示,人形機器人作為公司的戰略性新業務,目前已與行業多家人形機器人公司接洽并測試產品,公司近一年來成功推出了CD伺服驅動器、中空型多圈絕對值編碼器、無框力矩伺服電機等關節相關核心部件,此外雷賽智能開發的空心杯電機、LD3M系列微型伺服驅動器則主要針對人形機器人靈巧手等新興領域,預計今年一季度陸續為目標客戶提供樣機經銷測試和選型,二季度進入批量生產銷售階段。未來,公司將繼續大力推動人形機器人等戰略新業務方面的資源投入,通過不斷的研發投入和積累,依靠自身完善的質量體系和豐富的制造經驗在關鍵核心技術上實現突破,加快推人形機器人業務的商業化。
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