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2024“人形机器人元年”

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2024年,会是人形机器人的质变年吗?

2024“人形机器人元年”

大模型为代表的AI在2023年引起了许多变化,几乎所有行业都在思考如何用它来重塑自己的工作流,挖掘未知的可能性。

人形机器人也不例外,只不过这个领域的玩家的方向相对清晰得多——将以大模型为代表的硅基大脑与各种传感器、肢体连接起来,让「写一段代码做一件事」的机器人,具备自主「感知-决策-执行」能力。

从企业年末年初交出的成绩单来看,Agility机器人走入了亚马逊的仓库,Figure 01拿到了在宝马工厂实习的机会,科技狂人马斯克在特斯拉的财报电话会上透露,部分擎天柱(Optimus)有望在明年的某个时间点交付,这些「硅基生命」已经将人类社会的入场券捏在了手里。

但另一方面,质疑和反对的声音也甚嚣尘上。旗下机器人曾靠后空翻爆红网络的波士顿动力的首席技术官阿龙·桑德斯(Aaron Saunders)在一次采访中透露,人形并不一定是机器人完成任务最好的形态。而网友则更关注斯坦福机器人炒出来的虾,到底好不好吃。

质疑与赞美中,唯一确定的是人形机器人已步入了发展的快车道,政策和市场都投出了赞成票。根据Stratistics MRC的数据,2021年到2028年,人形机器人市场规模从15亿美元增长至264亿美元,增长接近18倍。政策方面,2023年,北、上、深等城市或地区先后出台地方性政策助推行业发展,11月末工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》更是为其定下了「成为重要的经济增长新引擎」的总基调。

2024年对人形机器人行业来说为什么这么重要?哪些企业又将在这股热潮中受益?

01 2024,人形机器人元年

“那场每一个茶歇,一个嘉宾周围都围着十几二十个投资人在那扫码约时间。”英诺天使基金管理合伙人王晟在一场行业论坛中这样形容人形机器人的火热。

2024——在诸多券商研究报告和业内人士的口吻中,被定义为「人形机器人元年」。聪明的钱也疯狂涌入具身智能赛道。由前「华为天才少年」彭志辉创立的智元更是在一年内收获5轮融资,一跃成为估值超70亿的未来独角兽。

随着人形机器人在通用性和成本端双双取得大幅进展,商业飞轮转动在即。聪明的钱也疯狂涌入具身智能赛道。据量子位发布的《中国仿生机器人产业链全景报告》,60%的相关企业已获亿元投资,业内头部公司也进入IPO阶段。近日登陆港交所的「人形机器人第一股」优必选(9880.HK),其上市也被业内视为人形机器人商业化进程的的重要节点。

热潮背后,2024年何为成为「人形机器人元年」?主要是因为大量企业在智能、成本两端取得了跨越式发展,叠加资本的助推,逐渐从样机研发走入商业化阶段。

毕竟,人的形态未必总是最优解。在许多场景中,一条粗壮的机械臂比人形机器人好用得多。过去,人形机器人工作的领域往往价值小,且分散在各个行业里。

因此,作为一门积沙成塔的生意,只有价格足够便宜且具备较高通用性的人形机器人才符合市场逻辑。具体来说,通用性和成本端的变化,是理解这股「人形机器人热」的关键。

先说通用性。

过去,拓展人形机器人的能力边界主要靠「举穷法」,它可以通过编写代码让机器人做一百道菜,但机器人不可能在这个过程中学会任何一道代码中没有包含的新菜。

通用大模型的出现带来了希望的曙光。虽然前期研发需要投喂大量数据,但运作过程中却不需要依靠数据库支撑,甚至能举一反三地回答问题。

对机器人行业的从业者来说,AI大模型等技术所带来的涌现和泛化,意味着人形机器人有希望突破「举穷法」的桎梏,通过大量学习就能施展出数据之外的能力,继而真正像「人」一样嵌入到各式各样的工作场景中。

站在B端客户的视角来看,具备通用性的人形机器人的流通价值,也迎来了大幅上升,未来,即便客户改行,这些机器人也可以进行二次出售或直接运用到新行业当中。

如果说「硅基大脑」的进化为人形机器人实现真正意义上的通用性铺平了道路,那么助推这股热潮,让人形机器人实现规模化商用的原因,则是成本。

长期以来,人形机器人以昂贵著称,基本在百万美元以上。即便小米在2022年8月推出的机器人「铁大」,每台大概也要六、七十万元。但近期,市场上陆续出现了一批单价价格带在15到20万之间的人形机器人,价格下探成为了大趋。

譬如,斯坦福机器人的硬件成本在20万人民币左右。特斯拉透露Optimus的预计售价会在2万美金(约15万人民币)以内,国内的人形机器人独角兽「智元」同样将未来的成本控制在20万元以内。

至于价格下降的原因,优必选的CTO熊友军透露,公司实现的方法是通过对部分硬件进行了国产替代和改造加工,未来随着国内供应商产品水平提高以及大批新玩家的加入,导致部分关键零部件的出货量有所提升,成本一定会有下降空间。

02 车企领先,AI玩家追赶

目前人形机器人企业中最亮眼的要数两大阵营——车企和AI。其中,车企在商业化进程上相对领先。AI企业在资本的加持下也在逐渐拉近与领跑企业之间的距离。

提到车企研发人形机器人,特斯拉是绕不开的一环,它的模式被许多后来者借鉴,可以说Optimus能有今天的领先地位,主要靠特斯拉车主买单。

马斯克曾表示,Optimus是通过对已有技术整合制造出来的,“无论是电器电子架构还是电池包、电动马达等等,用于汽车的部件和技术,都可以直接使用。”

换句话说,特斯拉的超级流水线实则为Optimus提供了丰富的硬件和技术储备。

除此以外,不容易被观察到的另一面是,特斯拉在自动驾驶领域所下的功夫,也被用在了人形机器人身上。

以Optimus的「感知-决策」系统为例。

Optimus共配置3颗摄像头,左右眼各一个,芯片是和电动车一模一样的FSD自动驾驶芯片。「感知-决策」具体作业模式是,摄像头拍下的画面会经由算法的处理拼成一张动态4D图像,并规划下一步行动。「远川研究所」曾指出,Opetimus采用的算法和特斯拉自动驾驶的BEV+Transfomer+占用网络的方案如出一辙。

将软件、数据、算法、算力这些支出较重的研发成本交给车主,并通过汽车生产线打磨人形机器人的零部件,特斯拉的模式打开了车企们「造人」的新视角。即便没有像小鹏、小米直接下场造机器人,也可以通过投资参与其中,譬如现代汽车收购波士顿动力80%的股份,比亚迪投资智元。

从产业链和制造出发,车企的人形机器人距离市场更近。但如果将视角切换到人形机器人能力上,AI企业的产品似乎更能率先成为一名合格的员工。

如果你在美国和欧洲,有可能会遇到一些机器人保安在巡逻。它们是来自人形机器人创企1X Technologie的EVE。这家来自挪威的人形机器人初创企业在近期又完成了1亿美元B轮融资,背后既有知名的风投基金,还有三星等科技巨头。

1X的产品率先「上岗」,主要得益于一种叫「具身学习」AI技术。具体来说,就是操作员通过VR引导机器人完成各种真实场景,这个过程中操作员的思维过程也会被一并记录入训练数据。这种互动提供了一个独特的数据集,使机器人能够理解并适应各种模式和行为。

「具身学习」很容易让人联想到大模型的训练方法,事实上,1X确实与大模型有千丝万缕的联系。早在2022年,OpenAI就与1X达成了合作,共同为机器人开发AI模型,并2023年3月与其它机构一同投资了1X 2350万美元。

AI企业的优势正在于此,它们更擅长研发算法来提升机器人的能力。去宝马实习的Figure 01同样以学习算法见长,翻开智元创始人彭志辉的履历,在华为和OPPO的工作也均与AI相关。而曾参与优必选多次融资的科大讯飞,也是国内老牌AI企业。

整体来看,车企与AI企业分别擅长打造机器人的躯体和大脑。但这个区分并不是绝对的,双方都在拉长长板的同时,努力补齐短板。因为如果以市场化的标准来衡量所有企业,目前恐怕都还是不及格。

03 人形机器人的国产替代,走到哪一步了?

虽然2024年是人形机器人商业化元年的言论屡见不鲜,但目前人形机器人发展尚处于初级阶段,至少还需要3到5年的发展。一方面,下游生态尚未成熟,另一方面,也需要看上游产业链的成熟。

人形机器人的上游——核心软硬件,也被视为当下国产替代的重要机遇。正如熊友军所说,将人形机器人价格「打下来」,还得靠国产供应链。

那么,人形机器人的国产替代,究竟走到哪一步了?机会又到底藏在哪里?

拆解人形机器人,大致可以分为感知系统、决策系统、执行系统。

其中感知系统以各种雷达和传感器为主,决策系统涉及芯片和算法。执行系统最为分散,可以根据用途再细分为动力、线性关节、手部关节、旋转执行器四个板块,各板块又包括轴承、电机、减速器等硬件——它们正是国产替代的重点。

以Optimus为例,将用到的硬件按价值量占比进行排序,前三分别是电机(包含无框力矩电机和空心杯电机)、行星滚珠丝杠、减速器(包含谐波减速器和行星减速器),分别占比约29%、18%、17%。

目前来看,减速器是最有希望率先实现国产替代的硬件,在国内市场上,中国制造已经和外国龙头平分秋色了。

减速器是人形机器人中核心的动力传达机构,可以类比做人的关节。在国际上,日本企业占据着减速器市场的龙头,其中哈默纳科占据谐波减速器市场近8成份额,日本新宝在精密行星减速器领域占据2成份额。

但在国内,由于以绿的谐波(688017.SH)、来福谐波为代表的国产谐波减速器企业深耕研发,产品在性能、寿命等指标上已经基本与哈默纳科相同的水平。2022年,绿的谐波市场份额为26%,哈默纳科市场占比38%,国产谐波减速器的市场份额总和已基本与哈默纳科相近。

行星减速器与谐波减速器的情况类似,精锐科技、科峰智能等企业虽然在国际市场上占比较小,但得到了国内企业的普遍支持。

随着越来越多的头部机器人企业走入市场化的关口,对价格更合理的谐波减速器的诉求随之增强,国产玩家市场份额上升的确定性较强。

电机方面,国内厂商也正在试图冲破领先企业的技术壁垒,有望在不久的未来实现替代。

电机是人形机器人中动力的产生机构,可以类比「人的肌肉」。它的壁垒主要在磁路工艺设计和绕线工艺,主要表现为Maxon Motor、FAULHABER Group等龙头企业构筑起的专利壁垒。

国内的电机企业中,鸣志电器(603728.SH)是较值得关注的标的。

通过收购美国AMP及瑞士T Motion两家企业,鸣志电器掌握了电机驱动控制产品及运动控制核心技术,并整合形成了电机驱动控制产品研发、制造平台,其产品达到了国际先进水平,它还是特斯拉的供应商,容易打入人形机器人供应链,有望用在特斯拉擎天柱上。

行星滚柱丝杠则是3个部件中最难突破的部分。马斯克2023年7月开财报会时说机器人生产被「卡脖子」了,大概率就是卡在了行星滚柱丝杠上。

行星滚柱丝杠是中国供应链的弱项,产能主要集中于欧洲、美国等,国产化在15%左右,高端市场大陆企业占比仅为5%,主要被海外企业占据。

它难点在于对研磨的精细度要求很高,而国内的磨、机床和检测设备无法达到要求。目前来看,海外高端磨床与国内普通磨床在数控系统、机构件等方面都存在差距,砂轮供应更是被排他性协议卡着,可以说是困难重重。

因此,客观来说,人形机器人的国产替代之路,依旧任重而道远。

而回到人形机器人身上,其能否如期走入社会,确定性还要打上一个问号。

大模型被视作「智力担当」,虽然带来了很多改变,但幻觉、专业性不强的局限性也非常明显。同时也有人怀疑,人形机器人真的有必要吗?物联网会不会是更好的选择?就像我们并不需要一个机器人来帮开车,让车自己会开就好了。或许十年后回看今天,我们会感概不过又是一个噱头。

这令人想到列出「机器人三大法则」的科幻作家阿西莫夫。他一生写了许多关于机器人的故事,这些故事在1982年被整理成了一本小说集。在序言里,他热情洋溢地描述了在日本工厂看见工业机器人的场景,赞叹它们越来越多才多艺,并感慨「谁知道再过40年,它们会达到什么水准?」

如今42年过去,如果他还在的话,看见今天的人形机器人,又会作何感想呢?

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