本文来自微信公众号：非凡油条 （ID：ffyoutiao），作者：小笼包，编辑：养乐多，题图来源：《普罗米修斯》


马斯克的“新玩具”


自第一部《变形金刚》面世以来，电影中多个形象都受到了许多影迷的追捧，也因此衍生了不同的服务产品，如北京环球影视城就打造了威震天、擎天柱等机器人来吸引流量。


而最近，特斯拉在2023股东大会上发布了Optimus（“擎天柱”）人形机器人的最新演示视频，展示了其在自然行走、电机扭矩控制、力度控制等方面的进步。Optimus还展示了端到端AI学习人类行为的能力，包括对物体的分类和摆放等。此外，它还能从一个容器中拾取物体并放入另一个容器中。马斯克预测特斯拉的长期价值将主要来自人形机器人，预计未来需求量将达到100亿台，甚至远超汽车。如果机器人与人的比例为2:1，需求量将达到200亿台。


不过，虽然都叫Optimus，但马斯克的擎天柱并非是电影中的变形金刚照进现实生活，更应该说的是人工智能时代下人形机器人的打造与诞生。


提到人形机器人，马斯克的入局并不算早，毕竟2021年才公布了人形机器人Tesla Bot（Optimus）的概念。


但早在上世纪，世上就已经有了人形机器人的探索与诞生。


回溯人形机器人的诞生与发展，1927年，美国西屋公司就制造出了世界上第一台人形机器人，但这个机器人并不能实现行走功能，仅能抬起接收器接听电话。


直到1937年，西屋公司才研发出了能够执行26种不同日常活动的人形机器人。


历经瑞典发明家、NASA公司、日本早稻田大学、美国西北太平洋国家实验室、本田、英国 Engineered Arts、美国敏捷机器人公司、国内优必选公司等多方的研究，人形机器人开始可以行走、语音、人脸识别、搬运物品、跳舞、跑步，具备越来越完善的功能。


与此同时，人形机器人也越来越接近人类的五官构造，可以模拟复杂的身体运动与姿势，进行呼吸、出汗状态，也能保持人类皮肤表皮温度，所塑造的表情也更加真实。


而历经了数十年的发展，原先起源于日本的人形机器人已逐渐被美国企业所掌控，向着更完善化、拟人化、智能化的方向进发。


就目前市场规模来看，与工业机器人相比，虽然以人形机器人为最高形态的服务机器人起步更晚一些，但目前服务机器人的市场规模显然更大一些。


数据显示，2018年全球机器人市场规模已经达到了312.58亿美元，预计2022年将可能达到451.35亿美元，同比2021年增速达10.09%。


数据来源：东吴证券


在全球机器人分类中，作为两大分类之一的工业机器人2021年的市场销售额近139.23亿美元，以中国为主导国家，其次才是日美韩德等国家。


数据来源：东吴证券


而机器人另一重要分类——服务机器人则以美国为主导，在2021年全球近270.74亿美元的服务机器人市场销售额中，美国以108.54亿美元占据了40.09%的比例。


数据来源：东吴证券


相较于工业机器人主要应用于工业环境制造领域如焊接、装配中，服务机器人则更重视人机交互，服务于公共领域如物流、送餐、迎宾及个人或家庭领域如教育、教务、养老等方面。


作为服务机器人的最高级形态，人形机器人也将广泛用于生活生产领域，以更高的交互、感知与控制能力融入到人类的陪伴、教育、娱乐等生活及各类商业化运用当中。


当特斯拉的擎天柱对上小米的铁大


人形机器人的发展，已经吸引了不少投资者与群众的关注，而现在及未来一段时间内，特斯拉所研发的擎天柱将可能引起一波热议。


关于特斯拉在人形机器人方面的研究，虽然马斯克2021年8月19日才在Tesla AI Day上公布了人形机器人Tesla Bot（Optimus）的概念，正式宣布进军机器人领域，但按照马斯克的表态，今年9月30日，公众将能看到Optimus原型机的展出。


仅仅一年的时间，特斯拉就能推出这一人形机器人的原型，可以说既有前人研究所积累经验的铺垫，也展示了特斯拉背后的科技实力。


按照目前特斯拉公布的“擎天柱”的参数来看，这一人形机器人并不算高大，身高仅1.73米，体重56千克，但其头部配置了显示屏，能够展示信息，同时也配备了8个摄像头作为视觉感知器。


为了更好地控制肢体躯干，擎天柱配备了40个机电传动器，最高时速8km，这在目前的人形机器人配备中已经算高的了。且按照马斯克之前表示的擎天柱单价不会高得离谱，或许比一辆汽车的价格还要低的态度，这个擎天柱预估也不会很贵。


与之相比，以波士顿动力公司（几经转折，现为韩国现代汽车公司旗下人形机器人公司）为代表的“超越人”，是目前另一主要的人形机器人路线之一。


其代表产品Atlas仅1.5米，却重达89千克，时速仅4.8km，自由度仅28个，比擎天柱少了12个。


这或许与这类机器人自身功能构造有关，相较于擎天柱适用于家务、快递、工业生产等各类消费级以及商用级场景，Atlas凭借更高超的跨越障碍物、迅速转身、跳跃等动作适用于勘探、救援、科研等领域，也具备着极高的感知算法能力。


再回到擎天柱本身，这类人形机器人将能够替代人类从事危险、重复、无聊的工作，但按照目前其“指令-执行”的工作模式，擎天柱在对外界实时感应方面还有待强化，未来可能先运用于To B企业端领域，经再度研发完善后才可能进入To C消费端。


但根据有关机构预测，擎天柱将会在2022年完工，于2023年投入第一版本，相比其他研发公司来说，其进展还是较为快速的。


而与擎天柱相比，国内小米人形机器人CyberOne已早先一步于今年8月11日推出。不过CyberOne的中文名——铁大并没有那么好听，在配备上，或许由于用途不同等因素，各类参数也稍逊一筹。


相较于擎天柱，CyberOne主要用于各类生活服务场景，高1.77米，体重52千克，能识别85种环境音以及6大类45种人类的情绪，但CyberOne的自由度仅21个，步行速度为3.6km每小时，而成本却达到了60～70万元，尚不能实现量产。


总体而言，小米的CyberOne在关节自由度、控制系统、步行速度等方面都还有很大的提升空间。


国内除了小米之外，各大互联网大厂也纷纷入资机器人领域，如百度机器人平台ABC Robot、阿里、华为。


截至2022年6月末，国内机器人行业上半年也实现了86起融资事件，已披露的融资金额近50-70亿元，小米集团、深创投、阿里巴巴、高瓴创投、华为、腾讯等企业均有投资。


掌握核心技术，才是硬道理


在人工智能时代，人形机器人受到各界关注与投资并不奇怪。但众多企业中，谁能脱颖而出，率先引领整个人形机器人行业，还得看是否掌握了其核心技术。


从产业链来看，其上中下游生产内容各有不同。


上游主要包括各种零件设备，如控制器、减速器、传感器、末端执行器及伺服系统这些。中游则是机器人生产与集成，在打造机器人的本体后，将其进行系统集成，以便投入运用。下游则对应具体销售领域。一般而言，工业机器人售往工业制造领域，而人形机器人多面向生活服务领域销售。


在该产业链中，人形机器人核心技术主要包括三方面，一是人机交互，二是环境感知，三是运动控制。


所谓人机交互就是人与计算机间的信息交流。


人形机器人不仅要学会接受固定命令，还需精准地对语音、图像进行识别，接收到外部信息并做出反应。


简单理解，人机交互系统包括了数据整理、算力处理的储存器与智能芯片，发挥着类似人类大脑的功能。拥有人机交互功能模块的人形机器人，可对周围人群的掌声、语言、动作等作出回应。


而环境感知功能就好比人类的眼、耳、鼻、皮肤等感官，人形机器人可通过毫米波雷达、激光雷达、摄像头等部件对外界进行感应，实现精准定位、避开障碍、识别物品等功能。


目前波士顿动力公司人形机器人感官系统用的就是毫米波雷达，能全天候全天时工作，对光照天气等条件的敏感度大大降低，但也存在无法精准识别目标对象类别的特点。


而由于高级自动驾驶需配置极高的环境感知设备，随着激光雷达在高级自动驾驶领域的运用，不少人看好未来激光雷达在人形机器人上的运用与发展。


故而，在高级自动驾驶领域上的具备一定成就的特斯拉，智能汽车研发经验丰富，也积累着丰富的感知技术与人机交互经验，所以在人形机器人研发上也具备着更大优势，能那么快速地推出擎天柱原型也不足为奇。


而作为重中之重的控制系统，其算法灵活度及硬件灵敏度决定着人形机器人使用效果。通过将电能转换为机械能，控制系统协助机器人做出机械运动，实现行走、跑步、跳跃等动作。


机器人控制系统一般包括伺服系统、减速器等部分。一般而言，一个自由度对应一台伺服电机，自由度越高，机器人可做的动作越多，灵活度越高。不考虑手指需具备的自由度，一般人形机器人约需要40个左右的自由度，所以在这一点上，马斯克的擎天柱还是很优秀的。


而减速器则能够对伺服电机等设备进行减速缓冲，共同完成人形机器人运动控制功能。


就核心技术的掌握来看，数据显示，我国在减速器、伺服系统、控制器方面的国产化率仅分别为36.53%、24.50%以及31.20%，并不占据绝对的优势地位。在软件算法上，国产厂商与外国厂商也存在一定差距，需要在精确性、稳定性及快速响应度上继续突破。


不过，就目前人形机器人的研发来看，一切发展都未下定数。


人类能和人形机器人共存吗？


人形机器人是充满巨大获利空间的，否则也不可能吸引到那么多优秀的厂商与投资者入场。


未来，人形机器人的发展与落地必然会带动核心零件需求的上升。


其中，作为三大核心零部件，减速器、伺服电机及控制器的成本虽然能占据一个机器人尤其是工业机器人成本的70%以上，但三者的毛利率也高于其他零部件，市场规模也比较大。


以伺服系统为例，2017年国内伺服市场规模近150亿元，2022年将达209亿元。有关机构预测2022年至2025年，国内伺服系统市场将会以12.6%的复合增速继续增长，有望达到300亿元规模。


在国内伺服市场格局方面，国内企业汇川的市占率也有了突破，从2018年的14.57%上升到2021年上半年的15.9%，从第四名跃居第一；台达的市占率也一直维持在第三名。


总体上，目前国内市场变化显示，市场集中度有所减小，即行业格局有所分散，也将加大厂商的竞争力度。


而在人形机器人发展带来的需求上涨下，虽然国内企业在产业链多个环节中并不占据较大优势，但也有望在未来一段时间内“重新洗牌”，抢占国内甚至全球市场更有利的位置。


此外，就我国目前老年化的情况来看，人形机器人的出现也将填补老年人服务市场的需求空缺，在持续旺盛的医疗与公共卫生需求下发挥巨大潜力。


数据显示，国内2016年至2021年服务机器人销售额复合年均增长率已实现36%，远高于全球增速。在老龄化服务需求加大及该群体具备较大消费潜力的情况下，未来人形机器人市场规模有可能迎来快速增长。


但是，有好也有坏。


就好比之前一直担心的“机器人替代人类干活，导致员工下岗”此类言论，也不是绝对没有这个风险。


比如就马斯克擎天柱约17万元人民币的价格为基础，与一些人年收入10～20万相比，购买一个机器人就能在1～2年内实现回本。


暂不考虑机器人维修、运营成本，后续其还能无休地从事高强度工作，可见机器人替代部分人力资源也是具有经济价值的，其未来有很大概率能大量进入家庭、物流配送乃至工业生产等消费级或商业级的场景。


而按照麦肯锡的报告测算，2030年，全球将有近4亿个工作岗位会被自动化的机器人所取代。至于被取代岗位下的人员何去何从，可能也得提前打好预防针，采取防范安置措施。


除了之外，或许受到广泛关注的还有机器人涉及的、早已备受争议的伦理问题。


2021年，韩国一家软件公司推出了一款AI聊天机器人，但这款被打造成年轻女大学生人设的机器人却而遭到了网络性骚扰，而这款聊天机器人本身也存在歧视黑人、同性恋的问题。


或许还会有人担心未来机器人是否有可能不受控、拥有自主意识、伤害人类的问题。但按照目前的发展态势来看，阻止人形机器人的发展、成熟化、拟人化几乎不可能，而防范问题，除了社会舆论给予压力外，还得看企业与研发团队的考量。


控制好科技与伦理等风险，人形机器人的发展大概率还会是好处大过坏处。


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机械设备行业深度报告：从CYBERONE看人形机器人行业发展 产业链迎来重大发展机遇__新浪财经_新浪网 http://stock.finance.sina.com.cn/stock/go.php/vReport_Show/kind/lastest/rptid/714669699228/index.phtml

通信行业深度研究：从特斯拉人形机器人看智能化投资机遇_行业研究_新浪财经_新浪网 http://stock.finance.sina.com.cn/stock/go.php/vReport_Show/kind/industry/rptid/714639380223/index.phtml

人形机器人行业专题报告：TESLABOT风起 万亿赛道启航__新浪财经_新浪网 http://stock.finance.sina.com.cn/stock/go.php/vReport_Show/kind/search/rptid/713342165185/index.phtml

特斯拉即将发布首款人形机器人，Tesla Bot再度掀起热潮

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_18999221

将恶意“反哺”给人类？韩国聊天机器人引发AI伦理讨论

http://korea.people.com.cn/n1/2021/0112/c407864-31996976.html


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