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    人形機(jī)器人,是鏡花水月?還是造化同工?

    戰(zhàn)國時(shí)期的《列子?湯問》記載了這樣一則故事:一位叫偃師的工匠,為周穆王敬獻(xiàn)“歌舞表演者”——倡者。倡者低頭就歌唱,抬手就舞蹈。穆王誤以為倡者是真人。偃師拆開給穆王看,原來是用皮革、木頭、樹脂、漆做的“歌舞機(jī)器人”。穆王感嘆道:“人之巧乃可與造化者同功乎?”。

    無論這是夸張的描述,還是虛構(gòu)的寓言故事,都代表著古人對(duì)人形機(jī)器人的想象力。而千年后的今天,產(chǎn)業(yè)龍頭紛紛入駐,人形機(jī)器人迎來市場上的高關(guān)注度,“人之巧乃可與造化者同功乎”?我們?nèi)绾味x人形機(jī)器人的昨天、今天與明天?又是通過什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)的?人形機(jī)器人是否可以走進(jìn)千家萬戶?專精特新企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中起到了什么樣的關(guān)鍵作用?在本篇文章中,讓我們一起探索這些問題的答案。

    1. 我們?nèi)绾味x人形機(jī)器人?

    目前,世界范圍內(nèi)對(duì)于人形機(jī)器人并沒有標(biāo)準(zhǔn)定義,常常將其模糊定義為外表和行為都接近人的機(jī)器人。從全球先鋒探索者來看,無論已經(jīng)遺憾謝幕的本田“ASIMO”,抑或是新生力量特斯拉“Optimus”,全球人形機(jī)器人賽道參與者的愿景都較為一致,即:希望可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng),走進(jìn)家家戶戶,與人類共同社會(huì)化分工。

    根據(jù)中金公司研究報(bào)告中的觀點(diǎn),對(duì)比工業(yè)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人,人形機(jī)器人的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)或體現(xiàn)在人機(jī)情感交互和非結(jié)構(gòu)場景的適應(yīng)能力。一方面,人類很容易與人形機(jī)器人產(chǎn)生情感聯(lián)系。彭博社指出,人形機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo)是激發(fā)信任,并鼓勵(lì)人類與他們建立聯(lián)系。另一方面,在非結(jié)構(gòu)場景作業(yè)中,人形機(jī)器人也可以有很多用途。例如2011年日本福島發(fā)生核泄漏,由于高輻射影響,搶險(xiǎn)救援者無法進(jìn)入災(zāi)區(qū)內(nèi)部,同時(shí)輪式或履帶式機(jī)器人行動(dòng)能力有限,無法適應(yīng)核電站的復(fù)雜環(huán)境,于是人形機(jī)器人的研發(fā)也成為學(xué)術(shù)界討論的熱點(diǎn)。

    圖表1 人形機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人區(qū)別對(duì)比

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    資料來源:優(yōu)必選官網(wǎng),《2021年協(xié)作機(jī)器人行業(yè)白皮書》,中金公司研究部

    2. 人形機(jī)器人的昨天、今天與明天

    中金研究部表示,人形機(jī)器人的發(fā)展可以分為3個(gè)階段:1)1928年-1973年,初期探索階段,由歐美及日本主導(dǎo),研究主要聚焦于人形的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng),機(jī)器人不具備感知和決策功能;2)1973-2013年,系統(tǒng)感知階段,在“視覺”和“觸覺”方面有了較大突破;3)2013年-至今,決策階段,人形機(jī)器人擁有了更強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和決策能力。

    圖表2 全球人形機(jī)器人發(fā)展歷程

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    資料來源:公司官網(wǎng),通信世界,中金公司研究部

    這一市場的長期空間充滿想象。根據(jù)Stratistics Market Research Consulting的研究, 2021年全球人形機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)15.1億美元,到2028年或?qū)⒌竭_(dá)264.3億美元,年化復(fù)合增長率為50.5%。其中亞太地區(qū)的復(fù)合增長率將達(dá)到全球最高,日本和中國等區(qū)域?qū)⒊蔀槿诵螜C(jī)器人制造的重點(diǎn)區(qū)域。

    圖表3 2021年全球人形機(jī)器人市場規(guī)模15.1億美元

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    資料來源:Stratistics Market Research Consulting,中金公司研究部

    3. 人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈如何?

    機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈紛繁復(fù)雜,可以簡單概括為“零部件-本體-應(yīng)用”三個(gè)部分。而對(duì)于人形機(jī)器人來說,中金公司研究部認(rèn)為產(chǎn)業(yè)鏈分工還未明晰。從供給側(cè)來說,各家技術(shù)路線不一,且不傾向于開源;從需求側(cè)來說,暫時(shí)還無量產(chǎn)明確場景,導(dǎo)致人形機(jī)器人供應(yīng)鏈鴻蒙未開。本文以一般意義上的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈圖譜來做介紹:

    1)上游:核心零部件

    多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為,人體共有78個(gè)器官,其中大腦、心臟、肝臟、一個(gè)腎臟和一個(gè)肺臟是必不可少的,是人類的“核心零部件”。1 作為模仿人類的仿生機(jī)器人,人形機(jī)器人也是由多個(gè)零部件組成的,其中核心零部件包括控制器、伺服電機(jī)和減速器。

    控制器類似于人形機(jī)器人的“大腦”,負(fù)責(zé)處理用戶指令,并發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)??刂破骺梢钥刂迫诵螜C(jī)器人在工作時(shí)的姿態(tài)、軌跡、速度、動(dòng)作順序,驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成相應(yīng)動(dòng)作。控制器包括硬件及軟件兩個(gè)部分。伺服電機(jī)和減速器在收到控制器指令后,負(fù)責(zé)執(zhí)行指令,使人形機(jī)器人精確的完成指令要求的動(dòng)作。

    2)中游:人形機(jī)器人本體

    除控制器、伺服電機(jī)、減速器外,人形機(jī)器人還擁有多個(gè)零部件,例如高能量密度電池、語音識(shí)別、定位導(dǎo)航系統(tǒng)、復(fù)合材料等。將全部零部件(硬件及軟件)組裝起來,便形成了人形機(jī)器人本體。

    2022年是人形機(jī)器人的大年。5月,戴森在ICAR宣布將在10年內(nèi)推出可以做家務(wù)的人形機(jī)器人;8月,小米在新品發(fā)布會(huì)上展示人形機(jī)器人“鐵大”,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互、扎馬步、三維模擬重建功能;10月,特斯拉在AI Day中發(fā)布人形機(jī)器人“Optimus”,展示了行走、澆花、取物的能力。

    除此之外,谷歌旗下的波士頓動(dòng)力公司的“Atlas”可以完成小跑、三級(jí)跳、后空翻的操作;本田公司推出的多系列機(jī)器人,也實(shí)現(xiàn)了小跑、單腳跳、上下樓梯等動(dòng)作;優(yōu)必選的國產(chǎn)“Walker X”擁有了行走、自平衡調(diào)節(jié)、避障的能力。

    圖表4 全球人形機(jī)器人主要參與企業(yè)

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    資料來源:公司官網(wǎng)、中金公司研究部

    3)下游:人形機(jī)器人的應(yīng)用

    “鄧麗君”為你歌唱、“愛因斯坦”向你揮手、“法拉第”講授電磁學(xué)的知識(shí),2這些奇妙的場景都在2022世界機(jī)器人大會(huì)的人形機(jī)器人展廳中實(shí)現(xiàn)了。然而經(jīng)常出現(xiàn)在展廳里的人形機(jī)器人,還可以為人們帶來什么樣的體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

    人形機(jī)器人的應(yīng)用主要可以分為兩類,普通服務(wù)類和特種服務(wù)類。普通服務(wù)方面,由于人形機(jī)器人具有移動(dòng)性、交互性、智能性的特點(diǎn),可以為人類承擔(dān)簡單且重復(fù)的工作,例如導(dǎo)覽、教學(xué)、娛樂;特種服務(wù)方面,人形機(jī)器人可替代人類做更為危險(xiǎn)的工作,例如救援及太空探索。

    中金研究部認(rèn)為,人形機(jī)器人的應(yīng)用仍處于探索階段。由于人形機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜且應(yīng)用場景多樣,最終是否能夠從展廳走進(jìn)千家萬戶,市場仍具備遠(yuǎn)期的想象空間,但速度仍取決于人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地的技術(shù)進(jìn)步速度。

    圖表5 人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域廣闊

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    資料來源:Stratistics Market Research Consulting, ASME, 中金公司研究部

    4. 機(jī)器人行業(yè)的專精特新之路

    國務(wù)院關(guān)于金融工作情況的報(bào)告(2022年10月28日)中明確指出,強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)金融支持。引導(dǎo)更多資金投向先進(jìn)制造業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),更好服務(wù)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)企業(yè)和“專精特新”企業(yè)。3在各項(xiàng)政策的積極引導(dǎo)下,專精特新企業(yè)將會(huì)得到更多支持。

    中金研究部表示,機(jī)器人是專精特新企業(yè)的理想賽道。從機(jī)器人核心零部件的角度來看,根據(jù)高工機(jī)器人數(shù)據(jù),截止2020年,控制器、伺服電機(jī)、減速器的成本占比分別為15%、20%、35%,核心零部件對(duì)機(jī)器人的性能和利潤率影響較大。而控制器、伺服電機(jī)、減速器的國產(chǎn)化率分別為31.2%、24.1%、32.5%,國產(chǎn)化率仍有較大的提升空間,更需要中小企業(yè)積極參與。

    期待未來有更多企業(yè)走專精特新之路,共同布局機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè),為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

    極客網(wǎng)企業(yè)會(huì)員

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    2023-02-22
    人形機(jī)器人,是鏡花水月?還是造化同工?
    戰(zhàn)國時(shí)期的《列子?湯問》記載了這樣一則故事:一位叫偃師的工匠,為周穆王敬獻(xiàn)“歌舞表演者”——倡者。倡者低頭就歌唱,抬手就舞蹈。穆王誤以為倡者是真人。偃師拆開給穆王看,原來是用皮革、木頭、樹脂、漆做的“歌舞機(jī)器人”。穆王感嘆道:“人之巧乃可與造化者同功乎?”。無論...

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