馬斯克的“新玩具”

自第一部《變形金剛》面世以來，電影中多個形象都受到了許多影迷的追捧，也因此衍生了不同的服務(wù)產(chǎn)品，如北京環(huán)球影視城就打造了威震天、擎天柱等機(jī)器人來吸引流量。

而近期，馬斯克的Optimus(“擎天柱”)原型機(jī)也即將于2022年9月30日面世。

不過，雖然都叫Optimus，但馬斯克的擎天柱并非是電影中的變形金剛照進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活，更應(yīng)該說的是人工智能時代下人形機(jī)器人的打造與誕生。

提到人形機(jī)器人，馬斯克的入局并不算早，畢竟2021年才公布了人形機(jī)器人Tesla Bot（Optimus）的概念。

但早在上世紀(jì)，世上就已經(jīng)有了人形機(jī)器人的探索與誕生。

回溯人形機(jī)器人的誕生與發(fā)展，1927年，美國西屋公司就制造出了世界上第一臺人形機(jī)器人，但這個機(jī)器人并不能實(shí)現(xiàn)行走功能，僅能抬起接收器接聽電話。

直到1937年，西屋公司才研發(fā)出了能夠執(zhí)行26種不同日?；顒拥娜诵螜C(jī)器人。

歷經(jīng)瑞典發(fā)明家、NASA公司、日本早稻田大學(xué)、美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室、本田、英國 Engineered Arts、美國敏捷機(jī)器人公司、國內(nèi)優(yōu)必選公司等多方的研究，人形機(jī)器人開始可以行走、語音、人臉識別、搬運(yùn)物品、跳舞、跑步，具備越來越完善的功能。

與此同時，人形機(jī)器人也越來越接近人類的五官構(gòu)造，可以模擬復(fù)雜的身體運(yùn)動與姿勢，進(jìn)行呼吸、出汗?fàn)顟B(tài)，也能保持人類皮膚表皮溫度，所塑造的表情也更加真實(shí)。

而歷經(jīng)了數(shù)十年的發(fā)展，原先起源于日本的人形機(jī)器人已逐漸被美國企業(yè)所掌控，向著更完善化、擬人化、智能化的方向進(jìn)發(fā)。

就目前市場規(guī)模來看，與工業(yè)機(jī)器人相比，雖然以人形機(jī)器人為最高形態(tài)的服務(wù)機(jī)器人起步更晚一些，但目前服務(wù)機(jī)器人的市場規(guī)模顯然更大一些。

數(shù)據(jù)顯示，2018年全球機(jī)器人市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了312.58億美元，預(yù)計2022年將可能達(dá)到451.35億美元，同比2021年增速達(dá)10.09%。

☉數(shù)據(jù)來源：東吳證券

在全球機(jī)器人分類中，作為兩大分類之一的工業(yè)機(jī)器人2021年的市場銷售額近139.23億美元，以中國為主導(dǎo)國家，其次才是日美韓德等國家。

☉數(shù)據(jù)來源：東吳證券

☉數(shù)據(jù)來源：東吳證券

相較于工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境制造領(lǐng)域如焊接、裝配中，服務(wù)機(jī)器人則更重視人機(jī)交互，服務(wù)于公共領(lǐng)域如物流、送餐、迎賓及個人或家庭領(lǐng)域如教育、教務(wù)、養(yǎng)老等方面。

作為服務(wù)機(jī)器人的最高級形態(tài)，人形機(jī)器人也將廣泛用于生活生產(chǎn)領(lǐng)域，以更高的交互、感知與控制能力融入到人類的陪伴、教育、娛樂等生活及各類商業(yè)化運(yùn)用當(dāng)中。

當(dāng)特斯拉的擎天柱對上小米的鐵大

人形機(jī)器人的發(fā)展，已經(jīng)吸引了不少投資者與群眾的關(guān)注，而現(xiàn)在及未來一段時間內(nèi)，特斯拉所研發(fā)的擎天柱將可能引起一波熱議。

關(guān)于特斯拉在人形機(jī)器人方面的研究，雖然馬斯克2021年8月19日才在Tesla AI Day上公布了人形機(jī)器人Tesla Bot(Optimus)的概念，正式宣布進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域，但按照馬斯克的表態(tài)，今年9月30日，公眾將能看到Optimus原型機(jī)的展出。

僅僅一年的時間，特斯拉就能推出這一人形機(jī)器人的原型，可以說既有前人研究所積累經(jīng)驗(yàn)的鋪墊，也展示了特斯拉背后的科技實(shí)力。

按照目前特斯拉公布的“擎天柱”的參數(shù)來看，這一人形機(jī)器人并不算高大，身高僅1.73米，體重56千克，但其頭部配置了顯示屏，能夠展示信息，同時也配備了8個攝像頭作為視覺感知器。

為了更好地控制肢體軀干，擎天柱配備了40個機(jī)電傳動器，最高時速8km，這在目前的人形機(jī)器人配備中已經(jīng)算高的了。且按照馬斯克之前表示的擎天柱單價不會高得離譜，或許比一輛汽車的價格還要低的態(tài)度，這個擎天柱預(yù)估也不會很貴。

與之相比，以波士頓動力公司（幾經(jīng)轉(zhuǎn)折，現(xiàn)為韓國現(xiàn)代汽車公司旗下人形機(jī)器人公司）為代表的“超越人”，是目前另一主要的人形機(jī)器人路線之一。

其代表產(chǎn)品Atlas僅1.5米，卻重達(dá)89千克，時速僅4.8km，自由度僅28個，比擎天柱少了12個。

這或許與這類機(jī)器人自身功能構(gòu)造有關(guān)，相較于擎天柱適用于家務(wù)、快遞、工業(yè)生產(chǎn)等各類消費(fèi)級以及商用級場景，Atlas憑借更高超的跨越障礙物、迅速轉(zhuǎn)身、跳躍等動作適用于勘探、救援、科研等領(lǐng)域，也具備著極高的感知算法能力。

再回到擎天柱本身，這類人形機(jī)器人將能夠替代人類從事危險、重復(fù)、無聊的工作，但按照目前其“指令-執(zhí)行”的工作模式，擎天柱在對外界實(shí)時感應(yīng)方面還有待強(qiáng)化，未來可能先運(yùn)用于To B企業(yè)端領(lǐng)域，經(jīng)再度研發(fā)完善后才可能進(jìn)入To C消費(fèi)端。

但根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，擎天柱將會在2022年完工，于2023年投入第一版本，相比其他研發(fā)公司來說，其進(jìn)展還是較為快速的。

而與擎天柱相比，國內(nèi)小米人形機(jī)器人CyberOne已早先一步于今年8月11日推出。不過CyberOne的中文名——鐵大并沒有那么好聽，在配備上，或許由于用途不同等因素，各類參數(shù)也稍遜一籌。

相較于擎天柱，CyberOne主要用于各類生活服務(wù)場景，高1.77米，體重52千克，能識別85種環(huán)境音以及6大類45種人類的情緒，但CyberOne的自由度僅21個，步行速度為3.6km每小時，而成本卻達(dá)到了60-70萬元，尚不能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

總體而言，小米的鐵大——CyberOne在關(guān)節(jié)自由度、控制系統(tǒng)、步行速度等方面都還有很大的提升空間。

國內(nèi)除了小米之外，各大互聯(lián)網(wǎng)大廠也紛紛入資機(jī)器人領(lǐng)域，如百度機(jī)器人平臺ABC Robot、阿里、華為。

截至2022年6月末，國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)上半年也實(shí)現(xiàn)了86起融資事件，已披露的融資金額近50-70億元，小米集團(tuán)、深創(chuàng)投、阿里巴巴、高瓴創(chuàng)投、華為、騰訊等企業(yè)均有投資。

掌握核心技術(shù)，才是硬道理

在人工智能時代，人形機(jī)器人受到各界關(guān)注與投資并不奇怪。但眾多企業(yè)中，誰能脫穎而出，率先引領(lǐng)整個人形機(jī)器人行業(yè)，還得看是否掌握了其核心技術(shù)。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，其上中下游生產(chǎn)內(nèi)容各有不同。

上游主要包括各種零件設(shè)備，如控制器、減速器、傳感器、末端執(zhí)行器及伺服系統(tǒng)這些。中游則是機(jī)器人生產(chǎn)與集成，在打造機(jī)器人的本體后，將其進(jìn)行系統(tǒng)集成，以便投入運(yùn)用。下游則對應(yīng)具體銷售領(lǐng)域。一般而言，工業(yè)機(jī)器人售往工業(yè)制造領(lǐng)域，而人形機(jī)器人多面向生活服務(wù)領(lǐng)域銷售。

在該產(chǎn)業(yè)鏈中，人形機(jī)器人核心技術(shù)主要包括三方面，一是人機(jī)交互，二是環(huán)境感知，三是運(yùn)動控制。

所謂人機(jī)交互就是人與計算機(jī)間的信息交流。

人形機(jī)器人不僅要學(xué)會接受固定命令，還需精準(zhǔn)地對語音、圖像進(jìn)行識別，接收到外部信息并做出反應(yīng)。

簡單理解，人機(jī)交互系統(tǒng)包括了數(shù)據(jù)整理、算力處理的儲存器與智能芯片，發(fā)揮著類似人類大腦的功能。擁有人機(jī)交互功能模塊的人形機(jī)器人，可對周圍人群的掌聲、語言、動作等作出回應(yīng)。

而環(huán)境感知功能就好比人類的眼、耳、鼻、皮膚等感官，人形機(jī)器人可通過毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等部件對外界進(jìn)行感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、避開障礙、識別物品等功能。

目前波士頓動力公司人形機(jī)器人感官系統(tǒng)用的就是毫米波雷達(dá)，能全天候全天時工作，對光照天氣等條件的敏感度大大降低，但也存在無法精準(zhǔn)識別目標(biāo)對象類別的特點(diǎn)。

而由于高級自動駕駛需配置極高的環(huán)境感知設(shè)備，隨著激光雷達(dá)在高級自動駕駛領(lǐng)域的運(yùn)用，不少人看好未來激光雷達(dá)在人形機(jī)器人上的運(yùn)用與發(fā)展。

故而，在高級自動駕駛領(lǐng)域上的具備一定成就的特斯拉，智能汽車研發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富，也積累著豐富的感知技術(shù)與人機(jī)交互經(jīng)驗(yàn)，所以在人形機(jī)器人研發(fā)上也具備著更大優(yōu)勢，能那么快速地推出擎天柱原型也不足為奇。

而作為重中之重的控制系統(tǒng)，其算法靈活度及硬件靈敏度決定著人形機(jī)器人使用效果。通過將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，控制系統(tǒng)協(xié)助機(jī)器人做出機(jī)械運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)行走、跑步、跳躍等動作。

機(jī)器人控制系統(tǒng)一般包括伺服系統(tǒng)、減速器等部分。一般而言，一個自由度對應(yīng)一臺伺服電機(jī)，自由度越高，機(jī)器人可做的動作越多，靈活度越高。不考慮手指需具備的自由度，一般人形機(jī)器人約需要40個左右的自由度，所以在這一點(diǎn)上，馬斯克的擎天柱還是很優(yōu)秀的。

而減速器則能夠?qū)λ欧姍C(jī)等設(shè)備進(jìn)行減速緩沖，共同完成人形機(jī)器人運(yùn)動控制功能。

就核心技術(shù)的掌握來看，數(shù)據(jù)顯示，我國在減速器、伺服系統(tǒng)、控制器方面的國產(chǎn)化率僅分別為36.53%、24.50%以及31.20%，并不占據(jù)絕對的優(yōu)勢地位。在軟件算法上，國產(chǎn)廠商與外國廠商也存在一定差距，需要在精確性、穩(wěn)定性及快速響應(yīng)度上繼續(xù)突破。

不過，就目前人形機(jī)器人的研發(fā)來看，一切發(fā)展都未下定數(shù)。

人類能和人形機(jī)器人共存嗎？

人形機(jī)器人是充滿巨大獲利空間的，否則也不可能吸引到那么多優(yōu)秀的廠商與投資者入場。

未來，人形機(jī)器人的發(fā)展與落地必然會帶動核心零件需求的上升。

其中，作為三大核心零部件，減速器、伺服電機(jī)及控制器的成本雖然能占據(jù)一個機(jī)器人尤其是工業(yè)機(jī)器人成本的70%以上，但三者的毛利率也高于其他零部件，市場規(guī)模也比較大。

以伺服系統(tǒng)為例，2017年國內(nèi)伺服市場規(guī)模近150億元，2022年將達(dá)209億元。有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測2022年至2025年，國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場將會以12.6%的復(fù)合增速繼續(xù)增長，有望達(dá)到300億元規(guī)模。

在國內(nèi)伺服市場格局方面，國內(nèi)企業(yè)匯川的市占率也有了突破，從2018年的14.57%上升到2021年上半年的15.9%，從第四名躍居第一；臺達(dá)的市占率也一直維持在第三名。

總體上，目前國內(nèi)市場變化顯示，市場集中度有所減小，即行業(yè)格局有所分散，也將加大廠商的競爭力度。

而在人形機(jī)器人發(fā)展帶來的需求上漲下，雖然國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈多個環(huán)節(jié)中并不占據(jù)較大優(yōu)勢，但也有望在未來一段時間內(nèi)“重新洗牌”，搶占國內(nèi)甚至全球市場更有利的位置。

此外，就我國目前老年化的情況來看，人形機(jī)器人的出現(xiàn)也將填補(bǔ)老年人服務(wù)市場的需求空缺，在持續(xù)旺盛的醫(yī)療與公共衛(wèi)生需求下發(fā)揮巨大潛力。

數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)2016年至2021年服務(wù)機(jī)器人銷售額復(fù)合年均增長率已實(shí)現(xiàn)36%，遠(yuǎn)高于全球增速。在老齡化服務(wù)需求加大及該群體具備較大消費(fèi)潛力的情況下，未來人形機(jī)器人市場規(guī)模有可能迎來快速增長。

但是，有好也有壞。

就好比之前一直擔(dān)心的“機(jī)器人替代人類干活，導(dǎo)致員工下崗”此類言論，也不是絕對沒有這個風(fēng)險。

比如就馬斯克擎天柱約17萬元人民幣的價格為基礎(chǔ)，與一些人年收入10-20萬相比，購買一個機(jī)器人就能在1-2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)回本。

暫不考慮機(jī)器人維修、運(yùn)營成本，后續(xù)其還能無休地從事高強(qiáng)度工作，可見機(jī)器人替代部分人力資源也是具有經(jīng)濟(jì)價值的，其未來有很大概率能大量進(jìn)入家庭、物流配送乃至工業(yè)生產(chǎn)等消費(fèi)級或商業(yè)級的場景。

而按照麥肯錫的報告測算，2030年，全球?qū)⒂薪?億個工作崗位會被自動化的機(jī)器人所取代。至于被取代崗位下的人員何去何從，可能也得提前打好預(yù)防針，采取防范安置措施。

除了之外，或許受到廣泛關(guān)注的還有機(jī)器人涉及的、早已備受爭議的倫理問題。

2021年，韓國一家軟件公司推出了一款A(yù)I聊天機(jī)器人，但這款被打造成年輕女大學(xué)生人設(shè)的機(jī)器人卻而遭到了網(wǎng)絡(luò)性騷擾，而這款聊天機(jī)器人本身也存在歧視黑人、同性戀的問題。

或許還會有人擔(dān)心未來機(jī)器人是否有可能不受控、擁有自主意識、傷害人類的問題。但按照目前的發(fā)展態(tài)勢來看，阻止人形機(jī)器人的發(fā)展、成熟化、擬人化幾乎不可能，而防范問題，除了社會輿論給予壓力外，還得看企業(yè)與研發(fā)團(tuán)隊(duì)的考量。

控制好科技與倫理等風(fēng)險，人形機(jī)器人的發(fā)展大概率還會是好處大過壞處。