人形机器人产业攻坚战:降本是痛点,数据短缺限制智商提升 人形机器人发展制约因素 人形机器人瓶颈技术
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2024-04-13 15:26:44
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“2022年能够做人形机器人的企业只有几家,现在我们一页PPT都放不完。”短短一年多时间内,开源证券机械行业首席分析师孟鹏飞目睹了国内人形机器人产业的突飞猛进。

2023年,AI大模型引爆“具身智能”的概念,人形机器人被视为理想的具身智能体。据立德机器人平台CEO潘月不完全统计,全球范围内人形机器人本体企业已突破百家。南都注意到,人形机器人市场格局已形成三派“势力”:以小米、科大讯飞为代表的互联网企业,以特斯拉、小鹏为代表的新能源车企,还有专门的机器人公司。其中,不少机器人初创公司踩着风口竞相入局,成立时间不足一年。

产业之火爆,让知名投行高盛大幅上调人形机器人市场规模预期。高盛在1月的一份报告中估算,到2035年,人形机器人的潜在市场总额将达到380亿美元,比此前预测的60亿美元,足足增加了六倍多。


高中低端及总体市场的规模预期 来源:高盛

从0到1的进化中,投资人和产业链企业扮演“出钱或出力”的角色。据立德智库不完全统计,2023年年初至2024年3月底,人形机器人领域共发生24起投融资事件,总融资金额约在35.5亿-37.5亿元左右。百度和蔚来作为产业链上下游企业,为“中国人形机器人第一股”优必选的机器人提供大模型智力支撑和实地场景训练。

借用自动驾驶L1至L5的级别类比,业内人士多认为当前人形机器人尚处于L2到L3的迭代过程。人形机器人如何从“形似”走向“神似”,铺开商业化落地,目前至少需要跨越成本、智能化水平和应用场景“三座大山”。

“期待爆发,谨慎乐观。”北京航空航天大学知名机器人专家王田苗在4月10日北京一场人形机器人产业大会上表示。

压缩成本撬开“蓝海”市场

人形机器人并非新事物,距离世界上第一台人形机器人诞生已过去整整半个世纪。但不少行业先驱困于高昂成本,无法批量商业化。

日本本田公司2000年推出的人形机器人ASIMO,成本高达250万美元左右。虽然能展示握手和表演等动作,但ASIMO没能打开市场,最终不得不在2022年选择“退役”,倒在了大模型爆发的前夜。美国波士顿动力公司是另外一家行业“元老”,旗下人形机器人Atlas已精进十年,完成跳跃、后空翻等动作不在话下。不过其造价达到200万美元一台,虽没被淘汰,也仅停留在研发阶段。由于无法商业化,波士顿动力公司更是三次“卖身”,先后易主谷歌、软银和现代汽车。

港股上市的优必选过去3年少批量交付了几台人形机器人,但售价不菲。据IPO招股书,2021年至2023年上半年,优必选的人形机器人Walker系列售出10台,每台平均售价598万元。小米此前给出的人形机器人Cyberone的成本也在60万-70万元。

于是,为了实现“中看”到“中用”,降本成为行业的头等问题。

什么样的价位能被市场认可?宇树科技联合创始合伙人陈立表示,人形机器人市场价应该要跟一个工人一到两年的工资持平,也就是说价格要控制在20万元甚至10万元,“最好是10万元以内”。

业内对20万元左右的售价有着初步共识。特斯拉造人形机器人“擎天柱”,给出的价位目标为2.5万美元(约合18万元人民币);上海的智元机器人将期望售价设定在20万元。

人形机器人70%的成本来自硬件,尤其是负责躯体运动系统的行星滚柱丝杠、空心杯电机、减速器等核心零部件,价值量高,且中国市场被海外品牌占据。

但高盛在前述报告中指出,人形机器人的制造成本已经下降,从去年每台估计5万美元到 25万美元,降至3万美元到15万美元,降幅达40%,主要得益于“现在可以使用更便宜的零部件,有更多的供应商选择,以及设计和制造技术的优化”。基于对中国国内供应链的考察,高盛预计未来几年随着人形机器人量产,成本进一步降低。

华福证券认为,人形机器人目前类似于新能源电动车发展初期,有希望复刻电车电池行业快速的降本曲线。

“以后,成本不再是部署人形机器人的痛点,而主要关注于它干活作业的能力。”开普勒机器人公司CEO胡德波乐观地估计。

人形机器人的研发也极为烧钱。以优必选来说,根据3月28日公布的2023全年财报,2023年优必选研发费用达4.9亿元,同比增加约14.5%,占收入的百分比从2022年的42.5%增加至2023年的46.4%。

巨额的研发支出压力,人形机器人企业尤其是初创公司离不开资本输血。立德智库的报告显示,2023年年初至2024年3月底共发生8起亿元级,以及6起千万级别融资事件。从投资轮次分布看,资本倾向于早期阶段的人形机器人企业,种子轮/天使轮融资共10起,A轮共7起,占比超七成。

初创公司尤其以智元机器人备受资本青睐。曾加入“华为天才少年计划”的彭志辉离职创立了这家人形机器人企业,截至3月的短短1年时间内,火速完成6轮融资,已然炙手可热。

四肢发达更需“头脑”灵活

2023年步入“人形机器人元年”,表面上有着特斯拉“擎天柱”的示范效应,但此前许多业内人士告诉南都,大模型的出现给了业界开发机器人“大脑”的信心。“大脑”负责机器人的推理决策和语言交互,即机器人的智商。

“以前的人工智能更偏人工,人形机器人每到一个新的场景,需要重新编程,泛化能力不够。”人形机器人初创公司加速进化创始人程昊说,当机器人有了具身智能,有望成为一个全新的计算终端。

近期,大模型公司和人形机器人企业合作的消息频出。先是3月13日,美国人形机器人初创公司Figure AI放出一段视频,展示了机器人Figure 01与人类的对话交互和自主决策执行能力。Figure 01这些能力的实现,仅用时13天。

据官方介绍,OpenAI的大模型负责视觉推理和语言理解,而Figure AI的神经网络处理快速灵巧的机器人动作,也就是“上层GPT大模型+中层动作小模型+底层运动控制”的技术架构。

优必选紧随其后。4月1日,优必选宣布和百度达成合作,港股上市时负责敲锣的工业版人形机器人Walker S,通过百度智能云千帆AppBuilder平台接入文心大模型进行任务调度应用开发。

优必选方面在发给南都的介绍材料中称,在Walker S已有的多模态感知与运动控制能力上,通过接入文心大模型,获得了高级的意图理解能力和细粒度规划能力。


大模型支持下的语言交互控制流程 来源:优必选副总裁焦继超的论坛分享

“人工智能技术发展快,而且投入非常大,单靠某一家公司很难达成很好的效果,所以我们和百度合作,完成决策能力这一端的部署。”优必选副总裁焦继超表示。

按照人形机器人初创公司星动纪元创始人陈建宇的说法,把大模型融入机器人“大脑”,做到多任务的泛化,以及复杂决策和人机交互,人形机器人的能力就来到了L3级别。

值得一提的是,之前只是“卖铲子”的英伟达也加入进来,在3月19日的GTC大会上推出全球首款人形机器人通用基础模型“Project GR00T”。将多模态指令和过去的交互输入GR00T模型,便能生成机器人要执行的动作。

英伟达介绍,GR00T驱动的机器人,将能够理解自然语言,并通过观察人类行为来模仿动作,进而快速学习掌握协调性、灵活性和其他技能,更好地现实世界互动。英伟达还透露,正在为1X Technologies、Agility Robotics、Apptronik、Boston Dynamics、Figure AI、傅利叶智能、Sanctuary AI、宇树科技和小鹏鹏行等人形机器人公司构建全面的AI平台。

实际上,当前国内真正融入大模型的人形机器人还较少,而且智商的提升面临多重掣肘。

训练机器人的具身大模型离不开数据,“数据集已经成为行业的核心壁垒。”优必选CTO、北京人形机器人创新中心总经理熊友军向南都表示,但实践中存在数据集短缺问题,“很多国内的公司不是很重视,都是国外在做”。

“没有数据,后面训练具身大模型基本上是‘空中楼阁’。”熊友军在前述北京的人形机器人产业大会上说,“我们没有算力优势,没有原创算法的优势,唯一有优势的地方在有大量应用场景,我们可以做很多的数据收集。”

人形机器人领域数据集的采集遵循“28原则”,20%的数据来自物理真实场景,80%从3D虚拟仿真平台收集。“真实场景收集数据很贵、很慢,虚拟仿真环境下比较便宜。”熊友军告诉南都。

除了数据集稀缺,王田苗还提到,工业生产容错度低,大模型的语言歧义、幻觉等安全性问题给产业落地带来不小挑战;另外,人形机器人实时性低,推理时间过长,“目前基于大模型的机器人控制周期在线决策最快50毫秒,有的延迟达1-5秒,目前工业应用的机器人往往要求10毫秒以下,最好在3毫秒”。

寻找潜在甲方“搭台唱戏”

业内对人形机器人商业化落地,根据难度大小,一般按照“商用场景(如咨询引导、教育科研等)-工业场景-家庭场景”的顺序布局。其中,3C和汽车制造行业,由于本身的工业自动化程度高,被业界视为首选的工业场景。

多家人形机器人厂商告诉南都,现阶段仍面向科研教育客户。但南都注意到,国内外有数家人形机器人公司已着手和下游潜在客户尤其是新能源车企合作,帮助机器人在实地场景训练。

3月15日,梅赛德斯-奔驰宣布将Apptronik公司研发的Apollo人形机器人引入生产线。此前1月,Figure AI和宝马签署合作协议,计划在宝马位于南卡罗来纳州的汽车制造车间部署人形机器人。2023年10月下旬,Agility Robotics公司研发的人形机器人Digit,已进入亚马逊的仓库展开测试。

相比之下,从公开情况看,国内人形机器人厂商和下游应用端工厂的合作案例较少。目前明确放出相关消息的仅优必选一家。立德智库在一份报告中也指出:“国内人形机器人在产业落地速度较为滞后。”

2月下旬,优必选公开Walker S机器人在蔚来合肥第二先进制造基地总装车间的“实习”视频。视频中,Walker S能完成车门锁质检、安全带检测、车灯盖板质检、贴车标等任务。

多位业内人士表示,汽车总装环节当前仍依靠大量人工,但生产线面临人口老龄化、年轻人不愿进厂的困境。“尤其在欧美,对机器人的需求特别迫切。”开普勒机器人公司CEO胡德波说,比如美国汽车产业工人近几年频频罢工,给产业带来非常大的杀伤力。

工业智能制造按照“7:2:1”的比例配置设备和人员。其中,70%的工作靠机械臂、AGV物流机器人等完成,10%是管理性的岗位,仍需人工负责,剩余的20%体力劳作任务,则是可以被人形机器人替代的潜力空间。

“汽车制造业是发展人形机器人绝佳的平台。”蔚来汽车智造工程人形机器人负责人乙鹏认为,汽车制造业拥有海量的数据,可以帮助具身智能的开发;而且,人形机器人在汽车智造领域的应用具有天生的泛化优势,向下兼容到其他的工业制造场景。

据乙鹏在4月2日上海的一场人形机器人大会上介绍,蔚来在2023年已组建一个人形机器人“战队”,主要关注人形机器人的底层技术,如算法、大模型等方面的研究;同时推动人形机器人在汽车智造领域的应用和推广,完成了人形机器人和生产制造系统工具的融合。

“在工业制造的结构化环境中,我们聚焦机器人本体的能力,希望挖掘出一些典型场景,找到人形机器人在制造领域的应用突破点,通过在一些小的场景上的成功,积累信心,争取有大的突破,帮助人形机器人能够快速迭代。”乙鹏说,梳理汽车生产总装环节的各类人工作业场景后发现,适合人形机器人优先落地的场景,包括物流搬运、零件装配以及质量检查。

4月1日,优必选CEO周剑在业绩说明会上还透露,正在和3C头部厂商洽谈人形机器人实训和测试。

立德智库指出:“人形机器人角逐已从单纯硬件性能转移到商用落地探索,进入生产线不断试错,是人形机器人迈进通用场景的必经之路。”

采写:南都见习记者 杨柳

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