是誰,在央視春晚舞臺上扭秧歌,引發了人們熱烈討論?
TA并不是演員歌手,而是一歲半便“出道”的宇樹Unitree H1人形機器人。它是國內第一款能跑的全尺寸通用人形機器人,也是人形機器人賽道上排在第一梯隊的選手。
現階段,多家科技公司都在發力商業化人形機器人賽道,它們各有千秋、百花齊放。今天,就讓我們一起來看看人形機器人的過去、現在與未來。
在影視作品中,人形機器人幾乎都是這樣一種形象:擁有與人類相差無幾的外貌、超乎尋常的運動能力、AI賦予的超強大腦、超高的自主意識……但是在現實中,人形機器人到底發展到了什么水平?
今年在晚會舞臺“大放異彩”的宇樹Unitree H1人形機器人,將這個充滿神秘色彩的行業帶入了大眾視線內。這群特殊的“表演者”并沒有類似真人的皮膚和面孔,雙足被網友調侃為“奶奶步伐”,但是它們在節目中所展現的協調性、穩定性、精準度等,已經足夠震撼了。
圖源:宇樹科技
“昨天”
從20世紀50年代左右開始,科學家就已經開始將機器人相關的技術和理論進行實踐,1954年世界上第一臺可編程的機器人Unimate問世。
接下來很長的一段時間,以日本早稻田大學為代表,開發了一系列機器人如WAP、WL、WABIAN和WABOT等,它們基本實現雙足行走功能和控制能力,初步實現擬人化的結構,但整體運動能力較弱。
本世紀初至2010年,人形機器人從探索階段進入了集成發展階段。本田公司的ASIMO系列人形機器人是全球最早實現雙足行走能力的人型機器人,以感知和智能控制整合為主要特點,能夠感知周圍環境的基本信息,并做出簡單判斷和動作調整。它可以靈活自如地爬樓梯、以每小時9千米的速度奔跑、單腿彈跳、踢足球、端茶倒水、說一些簡單手語、借助AI與人對話……2018年,本田公司宣布計劃停止ASIMO系列機器人研發。
圖源:本田官網
2010年至2022年正是人形機器人高動態發展的階段。機器人的認知能力在控制理論和技術的驅動下有所提升,能夠獨立、穩定地執行復雜動作,具備了較強的運動能力。波士頓動力的ATLAS(2013年)采用液壓驅動路線,能夠在挑戰性場景中保持平衡并實現高動態運動。特斯拉的Optimus(2022年)進一步整合AI算力,實現20公斤物體抓取和8公里/小時行走速度,推動人形機器人向工業場景落地。
如今,人形機器人已經進入了智能化發展階段。在AI的賦能下,機器人有了更加智能化的感知、交互和決策能力。電驅動成為肢體技術主流,實現更加精準的行走和操作,提高了研發迭代速度。
“今天”
近日,摩根士丹利近日發布了一份名為《The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain》(《人形機器人100:繪制人形機器人價值鏈圖譜》)的報告,首次系統梳理了全球人形機器人產業鏈的100家核心上市公司,預測該賽道的潛在市場總規模可達60萬億美元,與全球經濟規模相當。
在這份報告中,人形機器人產業鏈被分為三大核心環節:大腦、身體和“整合者”。其中,目前73%已確認參與人形機器人開發的公司和77%的整合者都位于亞洲;而中國在人形機器人供應鏈中占據63%的份額,尤其在“身體”環節優勢顯著;據報告預測,到2050年中國的人形機器人市場規模將達到6萬億元,人形機器人總量達到5900萬臺。
此外,在不久前,前瞻產業研究院發布的《2025年中國人形機器人產業發展藍皮書》中也提到,2025年有望迎來商業化量產元年——特斯拉預計2025年將量產數千臺人形機器人,Figure AI和Agility Robotics的量產目標也在數百臺到數千臺之間——但這并不代表人形機器人能實現規模化應用。
一個共識是,人形機器人最優先的應用場景是工業。以Agility Robotics全尺寸人形機器人Digit為例,物流場景是它的商業切入點,Digit能爬樓、避障、送包裹,能在倉庫里搬箱子,能擔負汽車最后一英里配送的任務……如今多家知名企業都已將Digit引入工廠,將人類勞動力轉變成更具監督性的角色,從而更迅速更高效地完成工作。但就通用能力而言,Digit無法媲美人類。
圖源:Agility Robotics
我們已經很熟悉的宇樹,最早專攻高性能四足機器人,根據高工機器人數據,2023年宇樹科技在全球四足機器人市場中份額超過了40%,穩居第一,力壓大名鼎鼎的波士頓動力;出貨量方面份額更是高達70%。宇樹在硬件方面全自研電機、減速器、控制器、激光雷達等關鍵核心零部件,在軟件方面自研高性能感知及運動控制算法,為它在人形機器人的研發上打下了良好的基礎。
從產品Unitree H1來看,身高180厘米左右,體重約為47公斤(H1-2的體重為70公斤),最大關節扭矩可達360N·m?,單腿和單手臂關節的自由度分別為5和4,步行速度1.5m/s,奔跑速度3.3m/s——不僅打破了世界紀錄,而且據稱其潛在運動能力可超過5m/s。
它相較同類的一大優勢是無須使用液壓系統就能完成原地后空翻——此壯舉不僅展現了機巧神通,更凸顯其先進的控制系統。此外,H1能高效使用螺絲刀或電動工具等標準人類工具,有望勝任各種要求精確度和靈巧性的任務。這樣卓越運動能力源于宇樹專門打造的M107關節電機,后者提供的360N·m峰值扭矩,幫助機器人輕松開展動態運動,行難路、干細活。另一方面,H1配備有一套先進的傳感器和攝像頭,這些裝備令H1能夠實時獲取高精度空間數據,面對復雜環境進行繪制和導航。
基于H1現有表現和應用潛力,可以期待宇樹H1進入非結構化的工作環境,給教育機構、工業系統乃至生活居所帶去另一層級的自動化和效率。
“明天”
人形機器人走向商業化應用的步伐正在加快。整體來看,人形機器人行業的競爭格局正在逐步形成,發展的趨勢也逐漸明顯:
■人形機器人的發展依賴于多模態大模型、仿真訓練平臺等關鍵技術的突破。超級計算機平臺為人形機器人的訓練和開發提供了強大的技術支持;多模態大模型則為人形機器人的交互和任務執行能力提供了重要保障。同時,大語言模型逐漸向VLM圖像-語言模型以及VLA圖像語言動作多模態模型過渡,讓人形機器人具備高度泛化能力和思維鏈能力,通過語音決策來實現人形機器人的運動控制與交互,達到具身智能的終極形態。
■人們越來越重視使人類和人形機器人之間、機器人和物體之間交互的直觀和自然性。因此靈巧性和操控能力技術的進步對于人形機器人執行各種任務(從簡單的家務活到復雜的工業操作)至關重要。這不僅涉及開發更好的手部設計、觸覺傳感器和控制算法,以使機器人能夠以更高的精度和多功能性操縱物體,還涉及制造技術、材料科學和部件小型化的進步。
■輕量化材料和結構設計優化是必然趨勢。主要是從材料和結構這兩個方面來實現。例如高效的電池系統、電源管理技術,PEEK、彈性體和水凝膠等軟材料,3D打印等技術帶來的仿生設計和仿生結構,模塊化設計和可擴展架構等等,這些能讓機器人能夠更有效地適應不同的任務和環境,從而降低開發成本和上市時間。
■在成本控制方面,人形機器人的大規模量產是降低成本的關鍵。很多創業公司在不斷優化設計和生產工藝,逐步降低了人形機器人的生產成本。隨著技術的成熟和量產規模的擴大,人形機器人的成本有望進一步降低,從而推動其在更廣泛領域的應用。
■人形機器人行業的競爭還體現在應用場景的拓展和商業模式的創新。在工業場景應用上,目前業內主要聚焦3C、汽車等制造業重點領域。 同時,產業界也在嘗試將人形機器人越來越多地與物聯網(IoT)和云計算平臺集成,使它們能夠訪問大量數據和計算資源,以增強其能力并提供新服務。同時,不同工業場景需求也使得人形機器人開始細分為各類基礎版整機和功能型整機,在售價上形成一定差異化。
人形機器人另外一條研究路線旨在創造能夠理解人類情感、意圖和社交線索的產品,從而促進更無縫的溝通和協作。此功能在治療、教育和醫療保健等環境中特別有用,這些產業進步對于客戶服務、個人協助和陪伴等應用至關重要。
■從產業鏈的角度來看,人形機器人帶來了高附加值。例如用于驅動機器人的關節和四肢零部件、電驅動旋轉關節、電推桿、多層級“感-算-控”一體化高性能運動控制器等等。這其中的軟硬件中間的集成和軟件框架產業生態同樣值得關注。
另外,隨著人形機器人變得越來越普遍,人們將越來越重視定制和個性化,以適應特定的應用和用戶偏好,定制化產業有望伴隨人形機器人產業成長加速。這些趨勢可能會在未來幾年持續影響人形機器人技術的發展,其潛在產業范圍包括娛樂和教育到醫療保健和工業等。
在過去幾十年里,行業一直在追求機器人的實際應用,希望它們產生真正的價值。如今技術的飛速發展和市場需求的不斷增長,都在為人形機器人注入新的活力。或許在不遠的未來,我們每個人都能有屬于自己的機器人“小伙伴”。
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