商业化“拐点”出现, 人形机器人市场迎来曙光

文:组编 / 编辑部2024年第二期

  在刚刚结束的英伟达GTC2024大会上,压轴推出了 人形机器人通用基础模型Project GR00T,以及一款基于 NVIDIA Thor系统级芯片(SoC)的新型人形机器人计算 机Jetson Thor;此外,英伟达还对其机器人平台NVIDIA Isaac进行了升级。Project GR00T模型将帮助机器人理解 人类语言、模仿人类动作, 以使其适应真实世界并有效 交互,在运算芯片方面,为了帮助企业成功运营Project GR00T,英伟达专门用于人形机器人的Jetson Thor单芯片 搭载了新一代高性能Blackwell GPU架构,能够执行复杂 的任务,并与人和机器安全自然地进行交互,具有针对性 能、功率和尺寸进行优化的模块化架构。英伟达在AI算法和运算芯片上的持续加力,将驱动更多厂商尝试将大模型用 于训练具身智能产品,加快人形机器人商业化落地。

人形机器人

  实际上,回顾这些年全球人形机器人的发展,大致上 可归纳为三大主线:

  一是人体运动,美国波士顿动力公司无疑代表着这一 方面的最高水平,他们的 Atlas 双足人形机器人身高为1.5 米,重量为80公斤,能够在各种地形上行走、跑跳、翻 滚,甚至能够后空翻和跳舞;

  二是人机交互,这是日本为自己的人形机器人工业 所选的“赛道”,依靠精细工程学和自动化技术,令机器 人在外形上更像人类, 会眨眼、点头和模仿交谈对象的动作,主打与人类的互动 ,因此这类机器人更多的是被称为 Androids Robot。

  三是人工智能,随着近十年来深度学习、神经网络等 AI技术的迅猛发展,特斯拉首先在其人形机器人Optimus上 把摄像头拍的视频进行3D建模,并对不同物体打上标签, 让其自主实现分辨和判断,基本能够完成拧螺丝等简单的 工作任务。人工智能人形机器人赛道的竞争也相当激烈, 其他强劲对手还包括Figure AI、1X Technologies、Agility Robotics、Apptronik,以及中国企业的代表优必选、宇树 科技、傅利叶智能等等。

全球人形机器人市场规模预测

图 1 2035 年全球人形机器人市场规模预测
(单位:十亿美元,资料来源:高盛 Goldman Sachs )

  商用化量产一触即发

  早在1月底,特斯拉CEO马斯克就在2023Q4财报电话 会议上表示,特斯拉正在研发的人形机器人Optimus的潜 力远超公司所有其他产品的价值总和,并计划于2025年出 货首批人形机器人Optimus。随着特斯拉第二代Optimus 人形机器人在各项性能表现上的升级,其量产进度也逐步 明确,2024年有望迎来零部件定型和供应商定点阶段,这 也意味着人形机器人产业链将迎来一次新的发展机遇。

  另一个鼓舞人心的消息是,不仅仅是制造业企业奋战 在人形机器人的“赛道”上,现如今,越来越多AI人工智能 领域的领军企业也纷纷加入到这一阵营中来。2月25日, 人工智能初创公司Figure AI宣布完成新一轮融资,金额达 6.75亿美元,本次融资吸引了包括英伟达、微软、OpenAI 和亚马逊创始人贝索斯等科技巨头的参与。其逻辑在于, 人形机器人除了本体硬件之外,更核心的问题是算法对运 动能力的控制,包括本体平衡、行走的步态、手部抓取等 规划与控制等,这就需要成熟的感知系统基础、强大的算 法分解任务和规划动作、大模型不断仿真训练以及超强的 算力来支撑,同时还要求算法与硬件相匹配,这些使得AI人 工智能技术能够大展拳脚,也将大大有助于开发出可以在 不同环境中工作并处理各种任务的通用型人形机器人,进 而推动人形机器人走向商用化。

  不再只是存在于科幻小说之中,人形机器人已真实出 现在人们现实的生产、生活场景。例如,Figure AI公司的 Figure 01人形机器人被送入宝马位于美国南卡罗莱纳州的 斯巴坦堡工厂做试点“实习”;受到OpenAI支持的挪威机 器人初创公司1X Technologies在北美和挪威推出了轮式机器人EVE,并将其投入到物流和安全(警卫)等领域,该公司在近期宣布完成了1亿美元B轮融资,主要用于家用双足机器人NEO的开发(预计在今年内推出)。

  而在国内方面,人形机器人领域的最新开发动向有: 从刚刚成功登陆港交所的深圳企业优必选公布的一段视频 中显示,其工业版人形机器人Walker s已经走进了蔚来汽 车工厂参与一些生产流程;另一家本土智能机器人企业 宇书科技在今年美国CES展上展出了其最新的人形机器人 Unitree H,并于近日完成了近10亿元人民币B2轮融资。此 外,去年刚刚成立的上海开普勒探索机器人有限公司,其 通用人形机器人K1的研发已历经三年、迭代了四个版本, 计划将在2024年下半年实现人形机器人量产,预估对外售 价为2-3万美元,主要面向B端场景包括99无码熟妇丰满人妻啪啪、仓储物 流、巡检巡逻等;总部位于上海张江的傅利叶智能在2023 年中正式发布了首款通用双足机器人产品GR-1,并实现了 小批量生产,产品在医疗康复场景中得到了规模化应用。

  AI和机器人的结合是“基石”

  在机器人+AI人工智能的加持之下,2024年,将会是 人形机器人从样机阶段走向批量化生产和应用落地的关键 期,对于未来的市场空间容量,人们也多以乐观态度看待。根据Markets and Markets的预测,人形机器人市场规 模有望从2023年的18亿美元增长到2028年的138亿美元, 其复合年增长率可达50.2%左右。

中国人形机器人重点产品和部组件攻关项目

图 2 中国人形机器人重点产品和部组件攻关项目
(国家工信部《人形机器人创新发展指导意见》,2023 年 11 月)

  另外,高盛在今年年初的分析报告中指出,全球人形 机器人的TAM(潜在市场总额)预期将在2035年达到380 亿美元(图1),比之前的预测增长了超过六倍,与此同 时,机器人出货量的估计也将增加四倍,达到约140万台, 这一增长主要得益于材料成本的降低(约下降了40%),也 意味着机器人行业的盈利能力将更快地提升。

  总体来说,“高可靠、低成本、可量产”是现阶段人形 机器人在商业化、产业化发展上追求的首要目标。高可靠 型人形机器人,强调的是机器人本体应对恶劣环境生存、 复杂地形适应、外力冲击防护等的能力,这需要强大的AI算 法和运算芯片来支持,因此,人形机器人发展的底层逻辑 一直都是AI突破后,带来传感器和执行器零部件需求(电 机、丝杠、减速器等),从而引发从0到1的爆发, 一方 面,特斯拉的量产进度是一条主线,另一方面AI和机器人的 结合进展也同样值得关注。

  目前来看,特斯拉布局了D1芯片- Dojo超算- FSD端到端算法模型,而英伟达的芯片(除了之前强大的 H100 GPU AI芯片之外,最近面市的新一代高性能Blackwell GPU预 计将于今年晚些时候发货,售价在3-4万美元之间)和谷歌 的Robotic Transformer(RT系列)模型如果结合起来也将 形成一个强大的算法算力平台,对波士顿动力、Figure、 亚马逊Digital等北美机器人,以及国内一众初创人形机器 人企业进行赋能。所以,“英伟达机器人”的更大意义是一 套专属于机器人的算法算力平台有望被搭建起来,大大推 进整个人形机器人产业链的加速发展和落地。据了解,目 前NVIDIA Isaac和Jetson平台等被超过120万名开发人员 和10000名客户以及合作伙伴所使用,波士顿动力公司、 Collaborative Robotics、Covariant、Sanctuary AI、宇 树科技都是基于英伟达的机器人成果。

  在AI技术的最新发展动向方面,特别是从2022年底 OpenAI推出的ChatGPT,到2024年初OpenAI发布的Sora 视频生成模型,都令到生成式AI技术将人工智能应用带到了 一个新的阶段。生成式AI大大加速了机器设计到应用的成 本:机器人成本在研发+执行器两个层面,相对初期研发成 本更高,而生成式AI让机器人从设计、仿真到编程等全面优 化降本;同时也助力机器人全面进入个性定制时代,使得 交互变得更加简便。

  本土产业链布建加速

  在人形机器人的总体规划上,中国也正在快马加鞭。 去年11月,国家工信部印发了《人形机器人创新发展指导 意见》,将人形机器人产业视作继计算机、智能手机、新 能源汽车后的颠覆性产品,计划到2025年初步建立人形机 器人创新体系,2027年形成完整的产业链供应链体系;同 时,针对机器人本体、关键基础部件(详见图2)以及软件 创新都做出了具体的开发规划。今年1月底,工业和信息化 部等七部门联合印发了《关于推动未来产业创新发展的实 施意见》,再次提出要做强未来高端装备,突破人形机器 人、量子计算机等创新标志性产品。

  实事求是地讲,在国际竞争加剧和技术壁垒挑战的大 环境下,中国在AI算法研究和运算芯片的技术水平和市场占 有率上仍处于劣势,但优势则在于拥有丰富的AI应用场景, 加之近年来利好政策频出,在AI商业化发展上突出。近年 来,华为AI芯片的市占率已达到10%左右,其昇腾910B已

  基本可对标英伟达A100芯片,后者计划于今年3月底针对中 国市场发布其专用AI芯片H20(性能约相当于旗舰H100的 四分之一)。在人形机器人通用大模型是开发上,目前国 内主要以华为、中科院及科大讯飞等厂商为主。

全球人形机器人代表

图 4 全球人形机器人代表(从左到右):特斯拉 Optimus-Gen2、Figure AI 公司 Figure 01、优必选工业版 Walker s、宇树科技 H1 等
(图片来源:网络公开资料)。

  大多数本土人形机器人开发厂商均是从四足机器人或 轮足机器人发展起来的,依靠中国在硬件生产上的优势, 这些厂商一般都强调自主研发和对全产业链的整合能力, 以尽可能地降本增效,在保证性能和可靠性和情况下,确 保人形机器人具备更高的性价比和可量产的条件。对于积 极“备战”人形机器人市场的众多工控自动化厂家来说,加 强与这些本体系统厂商的合作,是较好的发展策略。其中 包括:微特电机中的空心杯电机、无框力矩电机及其驱动 器厂商,如科尔摩根、鸣志电气、江苏雷利、伟创电气、 步科自动化、雷赛智能等;精密减速器厂商,如绿的谐 波、中大力德等;六维力传感器供应商如常州坤维等;末 端执行器如 行知机器人等。

  去年年中有媒体报导,鸣志电器已于9月收到了特斯拉 关于前期公司空心杯电机送样测试反馈,并基本确定公司 能够参与未来的特斯拉人形机器人的量产配套,同时,特 斯拉方面也向鸣志电器提供了从2023年年底参与C轮认证、 以及到2024、2025、2030年的量产进度与产量指引,但上 述信息尚未能得到公司官方确认。据透露,鸣志电器和瑞 士微特电机供应商 Maxon Motor将共同供货特斯拉擎天柱 机器人,由于鸣志电器的价格与 Maxon Motor 相比具有显著的产品价格优势,且重量更轻,因此预计将获得较高的份额。

  另一家积极备战人形机器人“赛道”的工控厂商——雷赛 智能于1月宣布FM1无框力矩电机小批量试产成功,包含4种 规格,10个型号,产品具有高密度、高适配、低波动、低温 升的特性, 公司可根据客户需求进行电机尺寸和电气参数的 优化定制;3月,雷赛智能FM无框电机成功实现量产,采用 全自动产线,产线具备高产能、高精度、高质量、高智能化 的“四高”特色,实现无人生产,每分钟可产电机1台,年产 能达30万台。FM1无框力矩电机经过多家行业客户的严格测 试,并得到充分认可,下游客户覆盖人形机器人、协作机器 人、医疗、关节模组和通用自动化等领域。

  在近期的投资者关系活动中,雷赛智能表示,人形机器人作为公司的战略性新业务,目前已与行业多家人形机器人公司接洽并测试产品,公司近一年来成功推出了CD伺服驱动器、中空型多圈绝对值编码器、无框力矩伺服电机等关节相关核心部件,此外雷赛智能开发的空心杯电机、LD3M系列微型伺服驱动器则主要针对人形机器人灵巧手等新兴领域,预计今年一季度陆续为目标客户提供样机经销测试和选型,二季度进入批量生产销售阶段。未来,公司将继续大力推动人形机器人等战略新业务方面的资源投入,通过不断的研发投入和积累,依靠自身完善的质量体系和丰富的制造经验在关键核心技术上实现突破,加快推人形机器人业务的商业化。

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