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优必选即将上市,人形机器人行业前景几何?

本文作者:刘路遥 2023-12-06 14:26
导语:“从‘卖稀缺’到‘卖应用’,人形机器人走向商业化初期阶段。”

1967年,日本早稻田大学的加藤实验室正式启动WABOT项目。五年后,名为 WABOT-1 的机器人走出实验室,世界上第一个全尺寸人形智能机器人诞生。

虽然 WABOT-1 行走一步需要45秒,步伐也只有10公分左右,但这项技术,在当时仍震惊了全世界。

时至今日,人形机器人技术几经迭代,呈现出三个明显的发展阶段:缓慢静态行走、连续动态行走、高动态运动。如今,人形机器人已经进入第四个阶段,也就是商业化初期阶段。

人形机器人设计的初衷,是创造一个能超越人类自身生产力的工具,将人类从重复、枯燥的岗位中解放出来,从事更具创造力的事业。

想要实现这一点,必须满足两个条件:高度智能化、规模化量产。

然而,人形机器人的优势固然明显,但其研发投入高、落地难的现实也困扰着诸多企业。像日本本田、软银,美国波士顿动力等先行企业也尚未解决成本控制、规模化量产的难题。

近年,特斯拉、亚马逊、三星等科技巨头先后布局人形机器人,掀起资本市场对人形机器人的关注,一度遇冷的人形机器人行业再次站在了风口之上。

这反映出当前人形机器人的两种现实:

1、人形机器人时代正在到来;

2、已经有一些人形机器人企业,开始找到了清晰的商业化模式。

围绕这两大现实,市场对人形机器人的预判,也出现两种极端对立的观点:一派认为人形机器人是大方向,未来将代替人进行工作;另一派则质疑人形机器人是伪需求,技术、成本都不足以支撑商业化。

12月1日,优必选正式通过港股聆讯,有望成为“人形机器人第一股”,再次掀起市场对人形机器人的关注。

政策、资本加持,人形机器人前景几何?

足式机器人国际知名学者张巍教授曾做过一个类比:手机是个人通讯娱乐的通用终端,智能汽车是未来结构化道路上的通用终端,人形机器人则将是面向各类非结构化场景的通用终端。

自上世纪60年代末以来,机器人广泛进入人类的生产生活,稳定、高效的机械结构在一些特定场景代替人力,完成重复、繁重且高难度的工作,有效缓解了劳动力不足问题。这类机器人,大多以轮式移动搭载机械臂的方式完成任务。

相较之下,人形机器人的尺寸和运动设计,以人类所处社会环境为参照系。这就意味着,人形机器人理论上可以解决任何需要人类解决的移动操作问题,而人类在享受生产生活效率提升的同时,却不必为机器人在环境上做出改变。

以整个社会建造过程中的沉没成本计算,开发人形机器人,无疑是加速机器革命,迎接人机协同时代到来,一种更为经济合理的方式。

与此同时,人形机器人的未来市场,看起来实在太过诱人。

全球老龄化趋势愈发明显,人口压力使得机器人需求不断增加,人工智能、5G、大数据、云计算等技术的不断创新下,传统业态向智能化的转型,进入全新的阶段。

政策层面也在鼓励机器人产业的萌芽。2021年国内,颁布《“十四五”机器人产业发展规划》;2023年工信部等17部门提出《“机器人+”应用行动实施方案》;10月工信部进一步发布《人形机器人创新发展指导意见》,明确提出集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术的人形机器人,有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。

资本市场层面,优必选的上市目的地香港,近年来投入大量资源以吸引创科企业落地,例如拨款 300 亿港元成立“共同投资基金”;计划于五年内吸引100家具有潜力的创科企业落户香港,包括20家龙头创科企业等。香港特别行政区特首李家超也曾表示,“无创科、无未来”,香港正全力以赴建设国际创新科技中心,推进香港和粤港澳大湾区其他城市产业链优势互补,助力香港在创新科技发展实现新飞跃。

像优必选这样在深圳创业成长的创新科技企业,正是香港发展创科的重点引进对象,能够得到更多的支持和发展机遇。这次优必选赴港上市,也能补充港股在创新科技布局方面的不足,带动更多创新科技企业赴港上市,从而优化港股结构,为香港资本市场带来新动能。

在供应端,人形机器人的供应链,可以从机器人自动化、人工智能、自动驾驶等既有产业的上下游迁移发展而来,比如人形机器人的核心零部件、感知系统等都与上述行业有很深的同一性。

作为机器人的最高形态,人形机器人也被全球的科技、互联网巨头纷纷看好,特斯拉、亚马逊、三星等,或通过自研,或以投资形式,重注人形机器人。

比如,特斯拉推出了Optimus,亚马逊旗下的Agility Robotics 推出了Digit Robotics,三星也在今年初宣布投资韩国人形机器人企业Rainbow。

据高盛预测,人形机器人2035年市场规模将达1520亿美元,届时将与电动汽车市场旗鼓相当,相当于2021年智能手机市场规模的三分之一。

然而,人形机器人的商业化,是所有玩家亟需解决的首要问题。

作为集人工智能、机械控制、硬件结构等一体的终端产品,人形机器人的难度系数目前公认最高。

首先,人形机器人是一个复杂且庞大的工程系统,其运动能力与算法之间,存在着一条莫拉维克悖论:机器人可以在需要庞大数据计算的领域轻松击败人类,但却难以拥有像一岁小孩一样的感知和行动能力。

当前的人形机器人还处于弱人工智能阶段,尽管部分方向的技术和工艺已经成熟,但掣肘人形机器人发展的动态平衡、运动规划、移动感知等技术难题还没有取得突破性进展。

本田、软银等公司虽然在人形机器人技术探索方面布局超前,然而超高的研发成本,以及商业化模式的不明朗,使其陷入了叫好不叫座的尴尬境地,从而导致研发难以为继。

因此,这些明星玩家也在烧钱之后,或改弦易辙,或偃旗息鼓。

与此同时,也有还在坚持做人形机器人的公司,逐步走出研发工作室模式,初步探索出了商业化的雏形。这些公司包括波士顿动力、美国创业公司Agility Robotics,以及中国企业优必选。

作为国内投入人形机器人的公司,优必选在过去十多年的时间里,在伺服驱动器、运动控制、自主导航等技术上做到了国内顶级,除了推出了以 Walker 系列为代表的真人尺寸人形机器人,还走出了一条独特的商业化路径。

人形机器人的“春天”,在工业场景里?

此前,人形机器人企业商业化上的受阻,很重要的一个原因在于发展规划不够清晰。

ASIMO 机器人和 Atlas 机器人更像是为展示技术实力而研发的产品,而非有着慎重商业化考量的商品。

成立于2012年的优必选起步虽晚,但其商业化路径十分明确,目前,优必选的人形机器人产品聚焦工业制造、商用服务和家庭陪伴三大应用场景。

劳工成本上涨和工人短缺形势助推下,优必选、小米、特斯拉等多家企业都已将目光聚集于工业领域。

他们看中的是,人形机器人和传统自动化设备协作作业,可以解决复杂场景的柔性无人化,自主完成扭矩拧紧、柔性装配、物料搬运等任务,将人从重复性的劳动中解脱出来。

马斯克认为,人类社会对人形机器人的需求量甚至达到百亿级别,机器人的需求会远远超过车,特斯拉的长期价值将是人形机器人擎天柱。

在今年的世界机器人大会上,优必选创始人、董事长兼CEO周剑也提到,人形机器人已进入产业化落地阶段,其中智能制造将成为人形机器人首个大规模应用的领域。

基于这一认知,优必选在今年有两个大动作:一是在今年6月与新能源汽车制造供应链企业天奇股份成立合资公司;二是在前三代Walker机器人的基础上,研发工业版人形机器人Walker S,并已与多家新能源汽车头部企业合作,希望在工业制造场景落地。

优必选最为大众熟知的,就是其打造出的大型人形机器人 Walker 系列。从进驻迪拜世博会中国馆,再到成功出口沙特NEOM新未来城,Walker系列被认为是优必选人形机器人商业化的代表产品。

从2018年问世至今,Walker 经历了4次重大迭代。第三代 Walker X,全身拥有41个高性能伺服关节,使其可以在20°斜坡、15cm 高的台阶、3cm不平整地面实现自适应平稳行走,且最快行走速度达到3km/h。

优必选即将上市,人形机器人行业前景几何?

在智能化方面,自平衡能力可以让 Walker 在受到外部冲击扰动或惯性扰动时,调整姿态保持平衡;手眼协调操作功能,通过视觉、力感、听觉感知的配合,可以让Walker 自如的拿取物品;全身柔顺控制,则相当于给机器人与人的交互过程,增添了一道安全锁,此外,Walker 还具有更强大的视觉识别能力,以及场景理解能力等。

据悉,优必选在制造业场景中的规划分为三个阶段:

第一阶段(2023年-2024年),以新能源汽车制造场景作为人形机器人在工业场景的切入点,实现人形机器人在搬运、涂料等工业场景中的测试。

第二阶段(2025年-2027年),逐步拓展至中等难度任务,重点打造3-5个专用场景下的应用,逐渐实现规模商业化,横向拓展至消费电子制造业等其它行业及应用场景。

第三阶段(2028年-2033年),进一步拓展到较为复杂的任务场景,具备超过10+种技能,成为多任务通用型工业人形机器人。

优必选即将上市,人形机器人行业前景几何?

在人形机器人之外,优必选在其它领域的布局,同样是基于社会趋势演变的尝试。

2017年,优必选在AI教育行业开始商业化探索;2020年开始进入物流行业;2022年发布的智慧康养解决方案则来源于人口老龄化下的需求,针对这些场景,优必选已推出Yanshee偃师、AMR系列、Walker 系列、克鲁泽等机器人。

商用服务场景是人形机器人最快应用的市场。优必选2017年就已在AI教育行业开始商业化探索;2020年开始进入物流行业;智慧康养则来源于人口老龄化下的需求,针对这些场景,优必选已推出Yanshee偃师、AMR系列、Walker系列、克鲁泽等机器人。

教育、康养虽然是To B场景,却能直接接触到C端用户,为优必选打通消费者层面的品牌认知;与此同时,通过互动产生的内容,又能进一步丰富优必选的内容生态,为更多用户产生价值。

企业用户外,优必选还推出了面向消费者的家庭教育类机器人、家用扫地机器人 Airrobo 等产品。

初看之下,除了人形Yanshee 偃师和Walker系列,优必选针对行业应用、家庭应用等推出的多种服务机器人,其实和真正意义上的人形机器人相差甚远。

但实际上,这些产品都在不同维度上都应用到了优必选在人形机器人领域所积累的技术。与此同时,由于形态与一般的人形机器人不尽相同,意味着其所需的技术难度相比人形机器人要小得多。

“当前人形机器人商业化落地很难,由于技术不成熟以及市场容量本身较小,且多是G端客户。所以优必选实际上是将人形机器人的部分功能,先运用到具体的业务场景,在产生业务价值的同时打磨技术,进而反哺到人形机器人。”

机器人领域从业者Simon告诉雷峰网,人形机器人成本高、消费市场狭窄限制着其商业化,从市场和技术的角度考虑,优必选这种打法有一定合理性。

同时,Simon也认为,人形机器人市场想象空间很大,但现阶段的技术仍有缺陷,距离真正的类人还有很长一段距离。

人形机器人走进现实还有多远?

如果说,能够站在时代的缝隙中窥见星辰大海,体现着创新者的远见卓识,那么,在看清前路的艰辛与不易后仍能迈步远行,则体现着创新者的伟大。

人形机器人的大规模商业化之路,犹如万里长征,期间需要经过三道重要关卡的检验:供应链降本、技术创新、痛点场景理解。

人形机器人之所以迟迟难以落地,一个重要原因就是成本居高不下,本田 ASIMO 机器人一台造价便高达300万-400万美元,波士顿动力的 Atlas 造价也在200万美元,其中大部分成本来自于核心零部件。

据东吴证券研报,传统工业机器人核心零部件占整机70%以上的成本,考虑到人形机器人自由度更高,所需零部件更多,其成本占比也会更高。

因此,降低供应链成本,是人形机器人商业化落地的重要突破口。

优必选之所以能在行业中率先实现商业化,主要有两个原因。

其一,不同于大多数机器人公司在硬件方面采用代工生产的方式,优必选在成立之初就确定了研发、设计、生产全链条的生长路径。

其二,掌握并完全集成了机器人伺服驱动器、运动控制、人工智能感知、机器人定位及导航等核心技术及算法。

以伺服驱动器为例,作为机器人必不可少的核心零部件,伺服驱动器需要在接收到主控的位置命令后,通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的平稳运行。

这就要求机器人的自由度(关节数量)越大越好。普通工业机器人的关节通常在2-10个之间,人形机器人则能达到数十个,关节数量越多,响应命令越精准及时,机器人就越能实现复杂的运动。

然而,定制化的驱动器(电机减速器、编码器及关节结构)价格高昂,若非自研产品,可能占到总成本的一半甚至更多。

在这一方面,优必选走在了前头。根据招股书,优必选是世界上极少数实现多系列伺服驱动器量产及实际产品应用的公司之一,已掌握从0.2Nm小型伺服驱动器到120Nm大型伺服驱动器的量产能力。

优必选即将上市,人形机器人行业前景几何?

优必选-伺服驱动器

对于当下的人形机器人赛道来说,商业化竞争的另一个核心锚点,在于找到适合的应用场景。

2022年10月1日,特斯拉在举办的AI Day活动现场,公布了人形机器人“Optimus”原型机,埃隆·马斯克宣称:“擎天柱的产量应该可以达到数百万台,预计它的价格比汽车便宜得多,最终价格将达到2万美元以下,3到5年间即可量产上市。”

多位人形机器人专家向雷峰网(公众号:雷峰网)表示,马斯克所说的人形机器人售价降至2万美元以内,可以引爆市场,从消费者的角度看,逻辑没问题。从现实角度看,目前的技术还做不到。

优必选在创业前期,也曾在C端进行过大量的探索。但很快,优必选意识到,受限于人工智能目前的发展阶段,相比于消费级场景,B端场景更有可能获得大规模的应用。如前所述,教育和物流行业已经成为优必选最主要的收入来源。

当然,全链条的打造、研发体系的建立和场景的探索,离不开持续的技术投入。

招股书显示,2020年至2023年上半年间,优必选营收分别为7.40亿元、8.17亿元、10.08亿元、2.61亿元,研发开支分别为4.29亿元、5.17亿元、4.28亿元、2.24亿元,占当期总收入的57.9%、63.3%、42.5%及85.9%。平均下来,优必选在报告期内的年平均研发开支占总收入的56.5%。

在人民网最新发布的《人形机器人技术专利分析报告》中,可以看到这样一组数据,近十年来中国人形机器人技术专利累计申请数量已达6618件,是全球申请数量最多的国家。其中,中国企业优必选的人形机器人有效技术专利数量达763件,排名全球第一。

数量优势之外,优必选在人形机器人的技术布局上也具有全面性。

人形机器人技术构成主要分为本体结构、核心零部件、智能感知、驱动控制、支撑环境等方面。优必选自2012年成立以来,布局了机器人运动规划和控制、伺服驱动器、计算机视觉和语音交互、SLAM及自主导航技术、视觉伺服操作和人机交互以及机器人操作系统应用框架ROSA等核心技术。据报告统计显示,在核心零部件、本体结构、驱动控制三个领域,优必选的专利申请数量均为中国第一、全球第二。

“技术的商业化应用,到规模化量产,还涉及到供应链、市场等多方面影响,这是一个长周期。在这个周期内,企业的各项成本必然需要产品消解,反应到人形机器人产品上,就是高达数十上百万元的终端价格。”Simon表示。

不过,当前全球主要国家都普遍制定了数字化转型和人工智能战略,人形机器人前期市场的渗透率虽然相对较低,但并不意味着有价无市。随着技术进一步成熟,在可预见的未来,人形机器人的成本有望进一步降低,从而实现普及率的持续上升。

“人形机器人是一件很难的事情,短期内很难看到结果,但把时间纬度拉长,这个市场仍然具备想象空间。指不定在某个时间点,技术取得了突破,成本就大幅下降了。就像 ChatGPT 给通用型人工智能带来了曙光一样。”Simon补充道。

如今,在克服这三道关卡的过程中,技术的进步也许会成为一个有力的外部推动。

如前面提到的,ChatGPT的出现给通用型人工智能带来了曙光,也让外界看到了人工智能与更多领域结合的可能。人形机器人就是其中一个主要方向。

民生证券在今年二月的一份研报中提及,ChatGPT具有深度学习特质、出色的语言理解和文本对话生成能力,ChatGPT的语言理解和生成水平的便捷性或带来人形机器人下一拐点,为人形机器人注入“灵魂”。就连ChatGPT自己,在被问到相关问题时,也会表示“人形机器人是自己的最佳载体”。优必选即将上市,人形机器人行业前景几何?

作为ChatGPT母公司的OpenAI,自然不会忽视这一滚滚而来的趋势。其旗下的创业基金就在不久前被报道领投了来自挪威的人形机器人公司1X Technologies,让业内看到了先进的人工智能技术与人形机器人更进一步结合的可能性。

后记

人形机器人想要向前发展,技术探索与商业化探索,需要齐头并进。

当前,全球人形机器人市场呈现出两大市场趋势:

•技术不断推动下,应用场景不断拓展;

•生产成本逐渐下降,企业开始初步探索商业化。

作为国内首家做出人形机器人的企业,优必选上市备受关注,随之而来的,是外界对人形机器人发展前景的多样讨论。

对于人形机器人产业而言,其完整的产业化链条有待继续完善;但客观来说,优必选确实迈出了第一步。

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