来源 | 国泰创投集团
作者 | 李明婵
(资料图)
导言:
日前,央视热播剧《青春之城》以电力、人工智能等领域的技术研发故事为主线,讲述了一群坚韧不拔的追梦人的奋斗故事。剧中执着于制造中国自己的人形机器人创业者方远舰的故事深入人心:为了坚持研发,他近乎倾尽所有积蓄,卖掉车子、房子、向父母借钱……依旧不放弃“打造世界领先的人形机器人”的梦想,令众多创业者感同身受。
也许我们体会不到创业者对于梦想执着的那份情感,但可以感受一下人形机器人的科技魅力。文章介绍了人形机器人发展历史、代表产品、核心技术、挑战与机会等几个方面,enjoy~
01
人形机器人发展简史
人形机器人是一种利用人工智能和机器人技术制造的具有类似人类外观和行为的机器人。随着人工智能和机器人技术的快速发展,人形机器人已经成为了一个备受关注的领域。人形机器人需要集成多种传感器、执行器、计算机视觉、语音识别和控制系统等设备,并且需要进行复杂的运动规划和控制算法的设计。其应用领域广泛,包括医疗、教育、娱乐、家庭服务等。
人形机器人起步于 1960年代后期。1973年,日本早稻田大学的加藤一郎教授研发出世界上第一款人形机器人 WABOT-1的WL-5号两足步行机,此后,人形机器人的发展不断取得令人振奋的成果。下面介绍几款曾名噪一时的国内外人形机器人产品(按产品发布时间由早到晚):
● 本田ASIMO
从1986年开始,日本本田公司开始研发人形机器人,相继推出双足机器人E系列、仿真机器人P系列。2000年10月,仿真机器人P4,也被称为ASIMO(阿西莫夫)问世。
2005年,本田公司发布了最新一代ASIMO机器人,其身高130cm,体重48kg,最大速度是9km/h,全身57个关节,能实现小跑、单脚跳、上下楼梯以及踢足球等系列复杂运动。
本田公司原本希望ASIMO能实现量产,进入千家万户照顾老年人。但ASIMO价格昂贵,造价高达300-400万美元,功能过于简单,也无法进行语境对话,因此2022年3月底本田公司选择让ASIMO退役。
● 波士顿动力的Atlas
2016年,波士顿动力的Atlas正式亮相,彼时外观已与现在无异。但当时的Atlas动作不连贯,甚至常常有摔倒的趋势,后来Atlas逐渐学会了保持身体平衡,以及协调各种动作,学会了后空翻、跳舞和跑酷等等,动作越来越接近人类。这个过程就用了数年时间。
Atlas高性能结构件与模型预测技术打造优异运动性能。毫不客气的说,他们的技术当之无愧的业界第一,人形机器人Atlas惊人的运动能力,一度让人们以为科幻电影中的机器人就要出现在我们身边。缺点就是Atlas技术太过超前,全身定制化零件难以降低成本,续航时间也是问题。
● 软银/Pepper
Pepper是由日本软银集团和法国Aldebaran Robotics研发的类人型情感机器人,2015年发布,主要被用于商业以及教育情景。
Pepper通过视野系统来察觉人类表情,通过语音识别系统来识别人类的语音语调以及特定表现人类强烈感情的字眼。然后情感引擎把上述一系列面部表情、语音语调和特地字眼量化处理,通过量化评分最终做出对人类积极或者消极情绪的判断,并用表情、动作、语音与人类交流、反馈。2020年夏季已停产。
● 汉森公司女性机器人Sophia
Sophia 是一款社交智能人形机器人,2016年发布,由香港工程和机器人公司 Hanson Robotics 开发。她曾在世界各地巡回演出,曾在The Tonight Show上露面,在联合国发表过演讲,并被任命为沙特阿拉伯的正式公民。最近,她与游戏生活方式组织 XSET 签约,成为首个机器人视频游戏主播。
Sophia 与人类的相似度惊人——她可以模仿面部识别 API 识别的 60 多种面部表情,并且拥有由一种名为 Frubber 的材料制成的栩栩如生的皮肤。如果不是她脑后闪闪发光的芯片,你可能会认为索菲亚是一个真正的女人。
● 优必选Walker
新一代Walker机器人具备36个高性能伺服关节以及视觉、听觉、空间知觉等全方位感知系统,可以实现平稳快速的行走和灵活精准操作。Walker机器人具备了在常用家庭场景和办公场景的自由活动和服务的能力,可以双手双足,能像人一样走路、上下楼梯、走斜坡和不平整地面,还可以在家中自由行走,并完成简单的家庭服务工作。
经过四次迭代,优必选Walker已开始在特定的场景下提供专业服务,例如在机场、银行、企业,还有科技馆、高端酒店等场景中使用。
● Agility Robotics公司Digit
Digit是Agility Robotics公司推出的移动性和操纵能力俱佳的人形机器人,2019年发布。主要将被投入到物流、仓库等使用场景,同时也会会被出售给执法和军事部门,但不允许配备武器。
Digit的膝盖关节可以做到向后弯曲,这意味着它可在各种表面上改善平衡性和稳定性。更重要的是Digit支持大多数的软件API,用户可利用其控件和视觉算法来开发用户应用程序,也可将Digit用作开发平台并编写低级代码。
● 英国Engineered Arts公司机器人Ameca
Ameca重49kg,1.87m,身体共有52个模块,支持51种关节运动。该公司称Ameca为“机器人的未来面孔”,是迄今为止“最有人味的机器人”。
关于这个机器人,最著名的是2021年底一段视频:Ameca活动肩骨后,突然间灵魂附体,大梦初醒般睁开双眼。最新的视频中,机器人Ameca的眼神又可以做到随着人类手指头移动自如,甚至还会退缩。更令人惊奇的是,它被侵犯私人领域后满脸嫌弃,甚至直接对人类动手——把人类的手挡开。研究人员称,视频中人类触碰Ameca鼻子的行为让它“感受”到了恐惧。
● 小米CyberOne(艺名“铁大”)
2022年8月11日,雷军在其第三次年度演讲上发布了小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne(艺名“铁大”)。“铁大”身高177cm,体重52公斤,单手可以垂直抓握3斤重的物体,通过相关听觉和视觉传感器,来获取外界信息,能够识别六大类共45种人类情绪语音,以及85种环境音。根据雷军的介绍,“铁大”由小米机器人实验室全栈自研完成,具有高情商、可感知人类情绪,视觉敏锐、可对真实世界三维虚拟重建,“小脑”发达、可实现双足运动姿态平衡,四肢强健、动力峰值扭矩300Nm等领先能力。
● 特斯拉Optimus
2022年10月1日,特斯拉人形机器人擎天柱(Optimus)在特斯拉AI DAY上正式亮相。Optimus身高约1.72m,体重约56.7kg。据介绍,Optimus的大脑采用特斯拉的超级计算机系统Dojo,拥有超强的计算能力;视觉感知系统主要基于特斯拉FSD的计算机模组和方案,面部配备8个汽车同款Autopilot摄像头,最远监测距离可达250米;运动则是主要靠脖子、手、腿以及躯干等搭载的40个机电传动器,其中手部的12个机电传动器,能够让机器人达到接近人类灵活水平。
02
人工智能加速人形机器人的发展
随着技术的不断发展,人形机器人的外观和行为逐渐变得更加真实,并且能够模拟人类的行为和动作。在人形机器人的发展过程中,人工智能技术的应用也起到了至关重要的作用。人工智能技术的应用包括深度学习、神经网络、自然语言处理等。通过这些技术的应用,人形机器人可以更好地理解人类的需求和行为,并且能够更好地与人类进行交互。
AI一直以来是目前全球技术创新的核心区域之一,层出不穷的新概念不断发酵,也需要我们不断刷新认知体系。对于人形机器人而言,ChatGPT的融入会让人形机器人与人类的交互体验指数上升。AI的加速落地带来硬件上的加速跃迁。可以预见的是,随着ChatGPT带来的算法突破,NLP能力的上限会日益提升,进而推动人形机器人的不断迭代。通过在机器人、人机交互上的快速应用,ChatGPT将推动多产业链的机器人+应用。
03
挑战&机会
当前人形机器人的赛道热闹非凡,新能源车企、互联网、家电数个行业的头部企业都在大手笔下注,但其商业化仍面临诸多困难。人形机器人发展面临核心技术发展不成熟,产品成本高、应用场景落地难、法律法规不完善等问题。当前行业领先的人形机器人波士顿动力Atlas尚处于实验室阶段,具备仿真人类表情的Ameca成本超13.3万美元且尚不能行走。往年代表性人形机器人本田Asimo、软银Pepper均已停产。
另一方面,人形机器人的发展或许会为整个产业链带来新的活力,也能够大幅度降低研发成本,这不仅意味着增量的零部件订单,也意味着更多人才和资金的进入,以及行业拐点的到来。伴随着人形机器人的落地和持续迭代,我国谐波减速器、伺服电机等产业能力有望快速成长至国际领先水平,拥有广阔成长空间;同时,国产机器人供应链厂商的奋起也将助力国内机器人自主品牌的快速崛起。但在核心数据、底层技术等方面,我国与国际一流水平仍有差距,同时面临着相关零部件及技术封锁,目前仍是“卡脖子”的难题。
04
三方面将推动人形机器人发展
首先,许多头部企业包括新能源车企、互联网、家电等巨头纷纷入局人形机器人领域,推出了各种新产品,比如腾讯Robotics X实验室的灵巧手TRX-Hand和机械臂TRX-Arm以及特斯拉、小米等科技巨头的人形机器人解决方案。
其次,政策层面也对这一领域给予了支持。《“机器人+”应用行动实施方案》、《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023-2025年)(征求意见稿)》和《山东省制造业创新能力提升三年行动计划(2023—2025年)》等政策文件,都明确提出要发展人形机器人等前沿领域,推动人形机器人技术升级与商业化加速到来。
第三,在新兴技术的推动下,人形机器人的认知能力得到了跃升。尤其是ChatGPT这样的智能聊天机器人的出现,其语言理解和生成水平的便捷性或带来人形机器人下一拐点,为人形机器人注入“灵魂”,更为人形机器人的感知系统、智能AI系统、运动控制系统等核心技术模块的发展带来了新的机遇和挑战。
未来,随着技术的不断发展和应用场景的不断拓展,人形机器人将会有更广阔的应用空间和发展潜力。人形机器人作为机器人领域中的前沿技术载体和平台,不仅可以融入人工智能、云计算、大数据等新一代数字技术,还将助推多个传统产业基础再造;而作为硬科技的代表,其发展必然也将历经艰难。
据Markets and Markets预计,人形机器人的市场容量预计在2027年将达到173亿美金,复合增长率为63.5%。可以预见的是,人形机器人必将逐步取代人类完成那些重复性强、枯燥乏味、危险系数高的工作,并带来产业上下游产业链和商业模式的迅速爆发和快速迭代。
国泰创投也投资了一家人形机器人企业“清芸机器人”。清芸机器人公司成立于2021年3年,是一家人形机器人硬件与人工智能相结合的科技公司,团队创始来自清华大学。团队拥有云端大脑、关节伺服电机、运动控制、头部微表情、自主导航避障、语音大模型等核心技术,持续打造“人形机器人+”的服务新模式。
清芸研发生产的“清宝”人形机器人和IP卡通机器人应用广泛,比如IP牙牙精灵机器人应用于牙科医院,内置近万条牙科知识,结合自身开发的语音模型,与医院就医患者亲密互动,自如回答各类牙科问题;还有其制造的人形机器人应用于党建展馆代替讲解员讲解党建知识、在咖啡厅用于咖啡销售+人机交互+直播,打造新的网红智能咖啡厅。
尽管现时差强人意,人形机器人正一步一个脚印地向我们走来……
排版:骆伟玲
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