五大维度全面剖析中外人形机器人产业

2024/1/23 11:18:01 浏览次数:1208

从“跟跑”到“领跑”,国产人形机器人还需走多远?

文|易玉琴

人形机器人产业正成为全球关注的焦点之一,国内外企业纷纷布局,力图在人形机器人的未来格局中占据有利位置。为了探究这一产业的现状和未来,本文将从技术、企业、政策、供应链终端应用这五个维度,对国内外人形机器人产业进行系统的分析和对比,旨在揭示各国在这一领域的发展趋势和竞争态势。通过对比,我们或许能够窥见人形机器人产业的全球图景。
技术:国外暂时领先,国内迎头赶上
在技术发展方面,国外人形机器人产业技术相对成熟,拥有较为完善的研发体系和技术积累。美国、日本等国家的企业和研究机构在人工智能、感知技术、机械设计等领域具有较高水平。而中国的人形机器人技术发展起步较晚,但近年来在人工智能、语音识别、人机交互等技术方面取得了快速进步。
国外人形机器人技术的研发可追溯于1960年代后期。1967年,日本早稻田大学启动了人形机器人相关项目,并于1972年研发出世界上第一款全尺寸人形智能机器人WABOT-1。WABOT-1可以实现缓慢行走,并具备简单的对话能力。后来,随着全世界科研人员在研究方向上的不断创新,特别是进入 1990 年代后,人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现,从而推动了人形机器人的快速发展。2000年,本田公司推出了ASIMO,这款机器人可以完成跳舞、上下楼梯等较为复杂的动作,标志着人形机器人的运行功能逐步完善,并实现能够替代人类完成重力作业的功能。
历经多次技术迭代后,如今的人形机器人技术已进入到了高动态运动发展阶段。在该阶段,人形机器人具备了更高的环境感知能力、决策能力、学习能力以及运动控制能力。波士顿动力推出的Atlas就是这一阶段的代表性产品。近年来,人工智能技术快速发展,以ChatGPT为代表的语言大模型为人形机器人研发注入了新动力,通过多模态技术,机器人可以实现更加精确高效的动作控制,提升智能化水平,有望进一步实现商业化落地。

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相比日美等发达国家,中国加入人形机器人赛道较晚。2000年,国防科技大学成功研制出中国第一台两足步行人形机器人“先行者”。“先行者”可以模拟人类行走,且具备一定的语言功能。此后,国内的高校和科研机构不断进行相关技术探索,在运动控制、感知识别和智能化方面取得了一些进展。2016年,优必选开始研发大型人形机器人,并于2018年推出Walker第一代。Walker是中国首台可商业化人形双足机器人,在五年内历经四次迭代,具有高度的运动灵活性和智能交互能力。
2022年下半年以来,我国涌现了一批具有自主知识产权的人形机器人企业及产品,在运动能力、感知能力和决策能力上都得到了大幅提升。此外,截至2023年11月,中国已累计申请6618件人形机器人技术专利,是申请人形机器人技术专利数量最多的国家,特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长。目前,我国的人形机器人技术在硬件上已接近国际先进水平,但在操作系统、人工智能等“软”实力方面仍存在短板弱项。
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政策:国内注重产业引导,国外加速应用推广
人形机器人作为一个新兴产业,各国政府都在积极出台相关政策和措施,以促进其发展。中国和国外政府在人形机器人产业支持政策上有一些相似之处,如资金支持、制度保障等方面。当然,也存在一些差异,如中国政府更加注重产业引导基金和人才培养方面的支持,国外政府则更加注重人形机器人产品的应用推广。
欧美和日韩地区都鼓励企业与高校、研究机构合作开展研究和开发,并推动人形机器人应用落地。同时,各国政府还出台了税收优惠、研发资金支持等措施,以促进企业的发展。人形机器人的安全性问题也受到关注。美国政府要求厂商和开发者确保人形机器人的设计、制造和使用符合特定的安全标准,并对可能引发伦理和隐私问题的应用进行限制。

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近几年,中国政府高度重视人形机器人产业的发展,提出了一系列政策和计划。例如,2023年10月,工信部印发了《人形机器人创新发展指导意见》,并大力支持人工智能、机器人等高新技术的发展。此外,中国政府还大力支持建设人形机器人创新平台,包括人形机器人研发中心、实验室等。

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企业:入局玩家不断增多,中美对抗局面初步形成
美国在人形机器人赛道占据主导地位,拥有波士顿动力、特斯拉、Agility等知名企业,此外,日本的软银机器人、挪威的1X等企业也在人形机器人领域有着较高的技术实力和市场影响力。中国的人形机器人本体企业包括优必选、达闼、傅利叶、小米等,它们都推出了具有自主知识产权的人形机器人产品。此外,近年来人形机器人领域跨界入局者增多,许多科技企业及汽车企业都瞄准了这一新的经济增长点,竞争态势愈发激烈。
在商业布局方面,国外企业的商业化探索已有近20年时间,且布局更加多元化,涉及娱乐、陪伴、医疗、工业制造等多个领域,注重高端市场。目前,多家国外企业已开展了商业化初试,其中Agility的机器人Digit和1X的Eve都取得了不错的成绩。国内企业进入市场的时间较晚,但近年来商业化进程明显加快。随着核心技术的积累及相关产业链的完善,许多国内企业正在致力于量产人形机器人,未来有望实现更大规模的商业化。

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供应链:国外成熟多元,国内独立完善
人形机器人与工业机器人、新能源汽车等产业共享许多相似的供应链,如电池、芯片、传感器、控制器等,可以实现供应链的协同迁移。国外人形机器人产业链在技术研发、供应链完善度和市场推广方面相对更加成熟和领先。而作为制造业强国,中国具有独立的工业制造体系和产业链,为量产人形机器人打下了基础。
国外的人形机器人核心零部件制造商可分为日系和欧美系两大主要阵营。日系阵营更加侧重于电机、传感器和减速器等方面的零部件,拥有纳博特斯克、安川电机、哈默纳科等在研发、生产和供应上具有较高地位的企业。欧美系阵营则更加多元化,涵盖了来自多个国家的供应商和制造商,尤其在控制系统和人工智能处理器等方面具有极大竞争优势。

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国外部分核心零部件供应商

我国人形机器人产业整体代表性公司较多,整体产业链较为完善。当前,国内许多工业机器人及汽车零部件供应商宣布入局人形机器人赛道,并计划针对人形机器人的运行特点开展相关研发工作,如三花智控、绿的谐波、拓普集团等。在中国的核心零部件供应链中,伺服电机、控制系统及减速器等部分零部件已具备一定竞争实力,但是一些高端传感器还相对比较薄弱。此外,在人形机器人算法研究和开发方面,中国还与国际先进水平存在差距,需要加强相关技术研发。总体而言,中国的人形机器人产业有望实现核心零部件的完全国产化。

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国内部分核心零部件供应商

应用:产业化尚未来临,应用场景不断拓展
人形机器人适应性强,具有广阔的应用场景。但整体而言,当前的人形机器人赛道还处于相当早期的阶段,尚未形成产业化,国内和国外的参与者都以研发为主。
国外对人形机器人的终端应用探索时间较早。前期,国外的人形机器人主要应用于服务和教育场景中。例如,软银机器人开发的Pepper和Nao已在学校、医院和酒店等各类公共场所中应用。此外,在北美地区,医疗保健行业对人形机器人的需求不断增加。随着人口老龄化问题日益突出,人形机器人在这一领域的应用潜力巨大。
近年来,人形机器人开始逐渐应用于工业和物流领域,执行装配、搬运等一系列任务。亚马逊、GXO等大型企业已经开始在仓储物流场景中测试人形机器人Digit。同时,Figure和波士顿动力等公司也在开发和测试其他人形机器人,以用于配送中心。
除了这些面向特定领域的人形机器人外,越来越多的企业也在致力于打造通用人形机器人。通用人形机器人的研发旨在实现机器人在各种场景中的通用性,从而适应不同的任务和环境。例如,特斯拉开发的Optimus就是一款通用人形机器人,它将率先在特斯拉汽车工厂中进行应用,未来将逐步扩展到商业和家庭服务中。
在一些比较危险的场景,比如航空航天领域,通用人形机器人也能派上大用场。德国、美国、俄罗斯等国的研究机构及企业正在积极进行相关研发工作,旨在推动人形机器人取代人类执行各种太空任务。这一领域的探索不仅有望提高作业的安全性,还能够拓展人形机器人在极端环境中的应用。

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注:图中多款人形机器人可用于多个应用场景

中国人形机器人市场起步较晚,当前的商业化应用同样集中在娱乐和服务领域。例如,优必选生产的Walker系列机器人和熊猫机器人优悠已成功应用于主题公园、展览和演艺等场景中,还曾经登上过春晚舞台进行节目表演。优必选也在积极探索工业应用领域。由天奇股份与优必选合作设立的合资公司推出了全新一代工业人形机器人Walker S,该款机器人适用于汽车制造场景。
国内企业也在争相打造通用人形机器人,以拓展更广阔的应用场景。傅利叶智能宣布其发布的通用人形机器人GR-1会率先在康复陪护等民生场景中落地,后续GR-1也会陆续进入到工业、物流、教育等多种场景。智元机器人也瞄准了工业制造场景,预计在2024年上半年实现商业化交付,为汽车、3C等行业提供智能通用人形机器人解决方案。
此外,乐聚推出的新品KUAVO作为一款大尺寸的高动态人形机器人,具备跳跃和适应多地形行走等先进功能。据了解,KUAVO已实现规模化量产,并在科研教育和特种作业领域率先实现了商业化落地。

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注:图中多款人形机器人可用于多个应用场景

结论:总体而言,欧美和日本等发达国家和地区的人形机器人产业在技术和市场上处于领先地位,拥有更为成熟的产业生态和较高水平的企业。而中国人形机器人产业虽然起步较晚,但在政策支持和技术进步的推动下,正逐步迎头赶上,并在一些领域取得了显著进展。未来,我国还需通过顶层战略规划和具体政策落实,采取多方面措施鼓励推动相关企业快速发展,包括突破关键技术、培育重点产品、拓展场景应用、营造生态环境、提升支撑能力等方面。在政府、企业和科研机构的共同努力下,中国有望在全球人形机器人产业中发挥引领作用。

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文章来源:CMR人形机器人分委会


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