人形家用机器人 机器人为什么是人形

深度 | 2022-08-21 05:18:17| 23
人形家用机器人  机器人为什么是人形

来源:锦缎(ID: jinduan006)作者:智勇

知其所以然,更知其所以然”——人形机器人市场逻辑演绎初探。

人形机器人的概念由来已久。无论是在科幻小说还是电影中,我们经常可以看到人类与人形机器人共存共生的精彩场景。没有人不期待科幻电影里的人形机器人成为现实。

长期以来,人们听到人形机器人的消息往往会兴奋不已。这不,就在6月3日,马斯克在推特上表示,他将在9月30日的特斯拉AI日公布人形机器人“擎天柱”。消息一出,a股众多机器人概念股继续走强。

不仅普通投资者兴奋,机构研究员也兴奋。“终于,我看到了转折点。”一边写报告拆产业链,估算市场规模,一边大声疾呼,是时候重新认识机器人了。

特斯拉人形机器人的热度还没有消退。雷军在最近的新品发布会上也带来了自己的人形机器人——“cyber one”。这个消息直接把国产人形机器人推向了高潮——连小米都进军机器人领域了。看来人形机器人的时代即将到来。以小米的极致性价比,估计很快就可以在小米商城下单了。

然而现实还是骨感。过去一二十年,人形机器人好像总是五年来一次,结果五年后又是五年。我们从来没有见过便宜又智能的人形机器人。

即使是业内知名的波士顿动力,也难逃多次“再婚”的命运。先被谷歌收购,2017年卖给日本软银,最后归韩国现代收入所有。一个有美国军方背景的公司,变成了全球性的跨国公司。归根结底,人形机器人短期内是无法商业化的。

现实与理想的差距肉眼可见。所以看空的人不在少数:小米人形机器人的小步比刘姥姥慢,不像波士顿动力的人形机器人一个时代的产品。何况别人研究了30年都没有成功,这显然又是旧瓶装新酒的炒作。第一,质疑的声音不绝于耳。

去年也在推测元宇宙的概念。有人说元宇宙已经来了,也有人说元宇宙是互联网的终极形态。但事实上,即使是VR、AR等最基础的终端设备也还不成熟。从这个角度来说,人形机器人和元宇宙一样,仍然是“无源之水,无根之木”。

随着人形机器人热度的上升,评论区正在变成一个多元空的口水战场,双方很难达成一致,争论不休。但是,每当有好消息的时候,很多投资者还是忍不住冲进去。可以说是“机器人虐我千百遍,我待机器人如初恋”。

本着“知其所以然,知其所以然”的原则,今天我们以旁观者的身份,来探讨一下未来的人形机器人将如何演绎。

01巨人为什么看好人形机器人?

1.人形机器人历史悠久。

除了开篇提到的谷歌、软银、特斯拉、小米,前段时间腾讯也发布了一款机器人产品——四足机器人Max。为什么人形机器人屡屡获得各路英雄的关注?是新的出路吗?

事实上,人们对人形机器人的研究由来已久。近百年来,不断有行业巨头进来。早在1927年,美国西屋公司就制造出了世界上第一台人形机器人“Televox”。虽然它还不能四处走动,但它可以拿起听筒接电话。稍后:

1973年,早稻田大学推出了真人大小的机器人WAROT-1,并为其配备了机械手、人工视觉和听觉装置。2000年,本田推出了可以57自由度跳跃的人形机器人ASIMO,它首次由纯电机驱动。2013年,波士顿动力公司推出新一代人形机器人Atlas,专注于运动性能。2014年,软银和AR联合推出了人形机器人Pepper,2015年,它开始了将其商业化的大胆尝试。2019年,育碧科技发布了第二代人形机器人Walker。除了36个高性能伺服关节和力反馈系统,还拥有视觉、听觉、空等多方位感知。2021年,英国Engineered Arts公司开发出人形机器人Ameca,可以做出和人一样的逼真表情,比如眨眼、思考、害羞等。,并成为目前最接近人类面部表情的机器人。

不过很可惜的是,本田和软银的人形机器人分别在2018年和2021年停产,因为无法商业化。好在新玩家不断涌入。总之,整个人形机器人行业经久不衰,科技不断进步,同时人形机器人的功能越来越多,性能也在不断优化。

图1:知名人形机器人产品参数对比。来源:公司网站、广发证券。

2.非常诱人的应用前景。

如果给你一个人形机器人,你希望它为你做什么?打扫卫生,做饭或者看孩子,我想你更喜欢它可以24小时随叫随到,可以做任何事情。也就是说,只要具备相应的功能,人形机器人的应用场景是极其丰富的。

例如,随着中国人口的老龄化,未来老年人的护理将是我们这一代年轻人不得不面对的难题。如果一个具有体贴温柔特点的人形机器人能做到就再好不过了。毕竟人形机器人永远不会说累、困、病。

总的来说,理想的人形机器人一旦成为现实,不仅可以在很多行业替代人工,还可以满足人们的情感交流、护理等家庭需求。毫无疑问,这将是一个全新的10万亿市场。

图2:部分人形机器人应用场景,来源:Statista,东吴证券。

02噪音下的真实情况

1.技术还有待突破。

人形机器人的未来是美好而性感的,但回到现实,我们不得不面对骨感的一面。

在过去的几十年里,仿人机器人的进步更多的体现在它的运动性能上。你不得不佩服波士顿动力人形机器人的极限运动控制性能。但显然你不能让它陪你聊天和逛街。虽然外貌相似度越来越高,但与人的能力相比,差距可谓云泥之别。

说到我国仿人机器人的现状,由于起步相对较晚,相关技术封锁,综合性能自然有差距。目前波士顿动力的人形机器人已经有了后空翻空空翻、空跳跃等跑酷动作,而国内很多人形机器人还处于蹒跚学步阶段。

与工业机器人不同,人形机器人可以说是机器人的最高形态。他们不仅需要极致的锻炼能力,更需要优秀的交互和感知能力。换句话说,人形机器人不是简单的翻译工业机器人的技术,而是需要软硬件能力的深度融合和迭代升级。

说到硬件,人形主要包括控制器、电机、减速器、电池等。目前整个行业的难点在于核心关节的电机系统设计,轻量化材料等。

伺服电机作为仿人机器人的核心部件之一,主要由海外企业主导。近三年来,安川、松下、三菱等日本厂商占据了国内市场近50%的份额。虽然中小功率的低端伺服电机已经国产,但高端伺服电机仍需突破关键技术。目前,汇川科技(SZ: 300124)、合川科技(SH: 688320)等国内领先厂商正在向高端市场进攻,推进伺服电机国产化。

其次,减速机由于国内RD起步较晚,在速度、传动精度、稳定性等方面都落后于国外企业。早年国内谐波减速器被海外企业垄断,国内绿谐(SH: 688017)成为第一家打破海外技术垄断的企业。在国内替代的大背景下,中国企业正在加速追赶。

此外,在控制器、传感器、电池系统方面,中国凭借完整的产业链具有一定优势。(注:对于产业链的分析,后续文章会单独介绍)

图3:人形机器人核心部件,数据来源:中国战略性新兴产业研发:工业机器人,平安证券

再说软能力。中国的人工智能技术与世界发达国家基本处于同一梯队,特别是在云计算、图像识别、语音识别等技术领域,与世界领先水平相差不远。但是,我们不得不面对行业现状。在过去很长一段时间里,人形机器人在人机交互、链接感知、自主决策等方面的技术进步仍然低于大众的预期。

目前,人机交互技术已经通过大量的深度学习、图像和语音训练得到了很大的改善,因为之前只能接受固定的命令和程序。比如人形机器人,可以在不同场景下准确完成图像识别、语音和语义分析。但是,人形机器人能通过深度学习解决很多问题,能像人类一样拥有情感,恐怕还是一个很难的任务。

接下来,人形机器人要想直接与人打交道,尤其是满足护送的需要,就必须具备很强的人机交互能力和感知能力。但是对于像情绪这样的东西,人类自己还没有完全控制它们,所以试图将感知能力带到人形机器人身上实际上是相当困难的。

总之,我们不是要创造一个按我们说的做,只能达到特定目的的编程机器人,而是一个能像人一样思考,能感知外界的人形机器人。成熟的硬件只是其中的一部分,强大的AI能力还需要不断的迭代和优化,这显然不是一朝一夕可以做到的。

2.成本限制——如果做成呢?

制造一个兼具运动性能和交互能力的人形机器人只是第一步。我们还是要把人形机器人的成本降到亲民的价格。

且不说现在的人形机器人符号不符合大众喜好,光是价格就将绝大多数消费者拒之门外。当时日系本田ASIMO和波士顿动力Atlas的造价分别高达300万美元和190万美元。即使是现在,小米“低配”人形机器人的成本也高达六七十万。这么高的价格如何让人形机器人进入寻常百姓家?就像一百年前汽车工业的逻辑一样,人形机器人不可能只是富人的玩具。

另外,虽然市面上的一些人形机器人已经可以搬运箱子等简单重复的工作,从实用的角度来看其实也可以用于物流等行业,但是人形机器人高昂的价格很难实现人工替代价值。

由于现实与理想的巨大差距,看空的人与看多的人之间的口水战正在升级,双方可谓水火不容。

03你如何看待未来的路?

1.许多空党派之间的竞争

看好人形机器人的投资人深信,人形机器人的商业化即将到来,这不仅仅是一个故事,更是对整个社会运行体系的颠覆。

第一,互联网巨头、消费电子公司、科技公司都进入了这个行业。相信小米不会是最后一个宣布进军人形机器人的公司。得益于各大玩家的努力,人形机器人的出现指日可待。

第二,钢铁侠马斯克已经进场,说明这件事很有意思。当初马斯克提出的火箭回收和电动汽车,乍一看同样不可能,结果现在实现了。所以市场认为马斯克的人形机器人也能成功。

再次,现在人形机器人在声音识别、图片识别等方面都有高精度的传感器和算法支持,识别速度和准确率已经远远超过人类水平。以此类推,未来人形机器人可能拥有五种感官。人形机器人变得高度智能只是时间问题。

同时,看空的人不要放弃:人形机器人发展了几十年,没有任何质的突破。人类已经登上了月球,下一步是去火星。人形机器人的商业化恐怕还要再等30年。

首先,人形机器人的硬件技术还不成熟,更不用说难度更高的AI技能了。波士顿动力研究了30多年。虽然它的人形机器人不断展示很多很酷的技能,为什么不给我们展示一下生活应用场景呢?显然,现在还做不到。有网友调侃,人形机器人没电了能换5号扶南电池吗?

其次,人类有举一反三的能力。他们在一个领域学到的东西可以应用到其他领域。虽然如火如荼的AI一直在飞速进步,但离精密的人脑还有全方位的差距。比如在自动驾驶领域,连一辆三轮车都无法识别,何况AI的功耗还很大。

在我们看来,双方的观点都不是没有道理的,都是基于对一些事实的线性外推。但其实吵架也没什么意思,还不如多搬两块砖。我更想说的是,我们能跳出各家的固定思维陷阱吗?

当然,我们并不是要否定线性思维的意义和作用。而是说,有时候线性思维就像沉入海底的锚,把你的思维固定在某个地方,这就是所谓的“锚定效应”。纵观人形机器人的未来趋势,我们需要摆脱锚定效应的困惑。

2.谁将重新定义人形机器人?

首先我们来回顾一款划时代的产品——苹果手机。

相信很多人都认为乔布斯是一个创新的天才,他开启了智能机器的时代。其实乔布斯的产品并没有大家想象的那么“新”。在苹果手机发布之前,当时占主导地位的手机公司诺基亚已经推出了触屏手机,黑莓也引发了一波智能手机的热潮。为什么姗姗来迟的苹果手机开启了智能手机时代?

在我们看来,乔布斯其实是最顶尖的产品经理,他按照自己的想法重新定义了一款手机。当时的数字音乐播放器、触屏手机、数码相机等。都是成熟的产品。多点触控、虚拟键盘、玻璃屏幕等技术并非苹果独创。然而,正是有着大脑洞的乔布斯,将三个大家都想不到的独立设备和技术,巧妙的结合在一起,用在了一个苹果手机上,最终成为了一个大家口耳相传的跨时代产品。

奥巴马曾高度评价乔布斯。“他改变了我们的生活,重新定义了整个行业,改变了我们每个人看待世界的方式。”

想象一下,如果乔布斯按照制造手机的传统套路制造苹果手机,他能和诺基亚、三星等巨头竞争吗?其实当年的功能机,智能机,苹果手机,根本就不是一个产品。就像我们现在都在说“软件定义的汽车”一样。在过去的百年里,我们一直将汽车视为交通工具之一,如今的智能电动汽车也不再是简单的交通工具。它更像是一部带轮子的智能手机或者是移动房屋的第三空间,等等。在不同的场景下,它扮演着不同的角色。

十年前大家都觉得电动车太贵,续航低。怎么能和超过一百年的燃油车相比呢?于是,现在电动车进入千家万户;取消了电话按键,大家都在担心以后怎么打字。现在可以玩英雄联盟了。虽然现在人们对电动车的质疑已经烟消云散,但是基于熟悉的历史演变过程进行类比推理和线性外推的思维模式还在。

如果未来只是按照原来的路径做人形机器人,即使有新的行业巨头进入,笔者也更愿意站在看空的人一边;然而,如果公司不断重新定义人形机器人,读者认为可以谨慎乐观。

3.借着“东风”再说吧。

回到商业层面,人形机器人还在从0到1的过程中。就像2011年的电动车,面临着续航低、充电慢、寿命短、价格高等诸多问题。

随着人工智能、大数据、云计算等技术的发展,以及图像识别、自然语言处理、深度学习等智能技术的不断成熟,人形机器人的发展有了更好的环境。其他领域的自动驾驶算法、AI人脸识别、语音识别、AI芯片、电池系统、热管理系统都可以应用到人形机器人上。或者我们可以换个思路,借用鲁迅先生的一句话,要开动脑筋,放出眼睛,自己去弄!不管愿不愿意,拿来!

比如2013年波士顿动力推出第一款人形机器人Atlas时,因为锂电池技术还不够成熟,还需要一根电缆供电。2016年第二代Atlas用的是独立锂电池,脱离了线缆。同时,随着半导体技术的进步,在相同的计算能力下,芯片的功耗大大降低,这意味着人形机器人的工作时间延长。

其次,更多公司的加入带来的竞争氛围,推动了技术的加速发展,实现了双向反馈循环。而如果特斯拉、苹果、腾讯、小米等有自己品牌效益的公司率先商业化,量产后的成本降低也值得期待。

科技行业最让人兴奋的是,总会有你不知道的划时代的产品。至于人形机器人到底是最美好的幻想,还是改变人类的产物,目前最重要的是看如何定义。

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