特斯拉超级工厂机器人(特斯拉发明机器人)

数码 | 2022-08-26 03:48:58| 28
特斯拉超级工厂机器人(特斯拉发明机器人)

原标题:小米的人形机器人,还分不了特斯拉的蛋糕,但产业链可以吃肉

有竞争,自然就会有进步的动力

特斯拉CEO马斯克前段时间嚷着要做人形机器人,这两天小米创始人雷军就直接发布了,首款全尺寸人形机器人Cyber One。

按照雷军在发布会上的说法,Cyber One由小米机器人实验室全栈自研完成,除了能实现双足运动姿态平衡外,四肢强健、动力峰值扭矩300Nm等四大技术能力外,还可感知人类情绪;对真实世界三维虚拟重建。

同时雷军明确表示,集团自动驾驶部门的很多技术,也应用在Cyber One上,构成了仿生机器人的“大脑”。通过雷军的演讲其实不难发现,或许雷老板是因为造车这事儿有点麻烦,所以先把自动驾驶技术放在Cyber one上试试,顺便探索新的业务线。

01 Cyber one只是小米汽车的“验证机”?

机器人虽好,但真是小米下一个业务主线吗?

很多人对小米推出人形机器人表示意外,其实从雷军的表态也不难发现,现阶段与其说Cyber one是小米的新业务条线,不如说是小米汽车业务的一次“肌肉展示”。

根据发布会介绍,Cyber one高约177厘米,体重52千克,除了手脚的指关节没有分开之外,外形和真人相似度较高。

在拟人化的外形背后,人形机器人想要实现正常运转,需要比四足机器人更高功率的电机,更加灵活的关节,以及更加复杂的肢体控制算法。雷军在发布会上表示,Cyber one支持21个自由度,可以实现0.5ms级别的实时响应,低延迟下带来的更加拟人化的表现。

Cyber one出色的运动能力背后,一是体现了小米集团控制算法方面的硬实力,二是向公众展示了小米在电机、视觉等方面的硬实力。

尤其是Cyber one搭载了小米自研的Mi-Sense深度视觉模组,叠加小米集团的AI交互算法,Cyber one不仅具有三维空间感知能力,还能识别人物身份,以及手势、表情等,从而帮助Cyber one实现由看得见向看得懂的进阶。

人机交互方面,Cyber One搭载了自研的MiAI环境语意识别引擎,和MiAI语音情绪识别引擎。能够实现85种环境音识别和6大类45种人类情绪识别,Cyber One能够陪你一起开心,也能够像个老朋友一样在你失落时给你一个拥抱。以上所有的能力均集成在Cyber One的大脑中,并且配合OLED显示模组,进行交互信息实时显示。

图源:(小米官网)

值得注意的是,Cyber one目前应用的所有技术,都可以套用在小米汽车上。鉴于小米汽车试验车落地尚需时日,小米借Cyber one对外展示小米汽车配套系统的研发进度,未尝不是一种明智的选择,给市场信心的同时,还能探索新业务的可行性。

毕竟,小米创始人雷军坚信:智能机器人一定能走进人们的生活。由此可见,雷军真的将这个从汽车业务条线“衍生”出来的机器人业务,当做未来主要发展方向之一。

02 每家一台为时尚早,高昂价格负担不起

可是说归说,雷军在发布会上也承认,智能机器人目前单价高达六、七十万元,难以走进千家万户。

这其实很好理解,人形机器人看似平常,但是制造过程却充斥大量无法想象的难题。

首先,雷军在发布会上表示,Cyber one自由度是21,而2011年发布的第三代ASIMO机器人自由度已经达到57,而这个程度,也不过才摸到人形机器人在固定场景应用的及格线。所以Cyber one想要正式推向市场,有可能还需要更多的硬件投入。

想要达到高自由度,最有效的方法就是为人形机器人装载更多的电机。

当前技术条件下,伺服和步进电机是控制电机下的主要产品,其中伺服电机优势更加明显。

伺服电机为闭环控制,通过实时的闭环信号反馈来调整,实现更精密的控制。综合来讲,伺服电机在控制精度、低频特性、过载能力、速度响应等许多性能方面都优于步进电机,更适用于工业自动化、机器人等领域。

伺服电机的增加,就需要配套增加减速器、控制器、传感器、机械系统、控制系统、感知系统、驱动系统、人机交互系统、环境交互系统等,而这些全都需要大量资金投入,参考工业机器人单体制造成本构成,减速器、伺服电机、控制器和本体占据成本总支出的85%。而人形机器人关节数量是工业机器人的5-8倍,伺服电机成本占比更高。

根据中信建投预测,以40个电机所带来的一体化关节成本较大,按一个关节4000元测算,关节成本超10万人民币。

而面向消费者的人形机器人,还需要使用可重复使用的电池。按照目前人形机器人技术天花板波士顿动力机器人Atlas来看,该型机器人最大功率5kW,机器人整体质量80kg。

中信建投以搭载的48V锂离子电池组重5-10kg,质量能量密度200-250Wh/kg,体积能量密度500Wh/L估算,该电池组的放电倍率2C-5C,体积2-5L,质量功率密度0.5-1kW/kg,体积功率密度1-2.5kW/L。

据中信建投预计,至2030年,仿人机器人锂电池的系统能量密度或提升至300Wh/kg以上,具备超过20%的进步空间。届时,单机器人带电量3-6kWh,支持较长时间的工作可能成为常态。高能量密度、兼顾倍率性能的优质电池,有望成为仿人机器人实际应用的重要支撑。

参考波士顿动力的Atlas机器人,其电池容量为605Wh,续航时间90min。作为商业化量产仿人机器人,按续航时间4.5小时,电池容量1.8KWh,电池价格1.1元/Wh进行测算,仿人机器人电池价格在2000元左右。

若参考亿欧及中信建投对特斯拉人形机器人的成本估测,包括电芯、热管理、电机、电控与减速器等在内的电池系统和电驱系统,占总成本的35%左右。

不过,消费者以及未来可能用到人形机器人的企业可以放心的是,不管什么行业,只要中国玩家参与,价格一定能被打下来,尤其是在手机行业有“价格屠夫”之称的小米亲自下场,相信人形机器人的价格在不远的将来会迅速下降,如今看单台较高的单价,5年内或许会降至消费者可接受的范围内。

03 雷军和马斯克“火并”,产业链率先受益

小米的人形机器人已经展示在世人面前,而特斯拉的人形机器人一直蒙着一层神秘的面纱。

按照特斯拉的宣传,马斯克对人形机器人的使用规划,不仅限于陪伴,而是成为电动车智能场景中的一环。

从最初只能完成简单工作,例如室内场景中实现搬东西、收快递、倒垃圾等功能,在外出场景中实现陪伴、监测外界环境等功能;到经过真实场景积累,迭代更新算法和功能后,Tesla Bot预计能够进一步从事精细化工作。

而且马斯克计划,特斯拉人形机器人,作为人类生产力的延伸,预计未来可以用于节拍要求不高、灵活性要求高的工商业场景,替代人类从事一些危险或者重复单调的工作。

同时,作为SpaceX的创始人,马斯克还计划将人形机器人送上太空,替代人类从事危险工作。

对比之下,小米的Cyber one似乎并不能和特斯拉的人形机器人正面硬刚。首先是单价远高于后者,Cyber one60-70万每台的单价,是后者的3.5倍以上;关键小米高价没有换来高性能,时速3.6KM/H尚不足特斯拉人形机器人的二分之一,搭载的电机数量也只是后者的二分之一左右。

虽然Cyberone纸面数据落后于特斯拉人形机器人,但这并不影响Cyberone目前对小米的“试验”意义。

值得庆幸的是,小米没有被杂音扰乱,不但持续投入研发,还顺带着推了一把产业链企业。按照小米最新发布的财报,当季集团旗下智能电动汽车等创新业务费用为6.11亿元。在自动驾驶领域,已组建超过500人的研发精英团队,并制定了全栈自研算法的技术布局战略;在自动驾驶领域首期规划研发相关投入为33亿元。

作为上马不久的项目,小米无论是Cyberone也好,还是电动车业务也罢,短期内落后特斯拉这个行业老炮其实无可厚非,只要小米愿意持续保持高研发投入,技术进步以及产品性能实现突破并非只是“美好愿景”,只不过尚且需要时间,毕竟小米在确定进军汽车业时,就储备了1080亿元现金,最不缺的就是钱。

而就在大佬们频繁过招时,产业链企业迎来了行业风口。因为人形机器人具有多元应用场景,可以打破工厂、商用和家用壁垒,成为继智能手机、智能汽车等之后的新的商业入口。

这种背景下,决定人形机器人灵活性的伺服电机需求量将呈指数级增长,产业链迎来黄金时代。

以特斯拉人形机器人为例,国盛证券按照40个关节数量计算,对应40台电机用量,包括颈部、手臂、手指、躯干、腿部等各个部位,国盛证券在人形机器人销量达到100万台的中性假设下,预计对应人形机器人电机用量达到4000万台,较传统工业机器人电机需求量大幅增长。

考虑到不同部位配置的电机功率、大小存在差异,其价格也存在差异,国盛证券按照单台电机均价1200元计算,单台人形机器人电机价值量有望达到4.8万元,按100万台销量计算,人形机器人有望带来480亿的增量市场空间。

但就目前而言,国内伺服电机市场主要由海外企业所主导,2020年国内汇川技术、台湾台达、禾川科技的市占率合计为22.2%,国内许多企业的伺服电机产品仍主打中低端市场,随着伺服电机相关核心技术的进一步突破,国内厂商在未来有望上攻高端市场加速国产化替代进程。

至于其他诸如控制器等细分领域,增长趋势与伺服电机相同,相关企业也会相继站上行业风口,到底谁能率先突围,只能交给时间验证。

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