文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
2023年11月2日，工信部發(fā)布了《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中強(qiáng)調(diào)，針對(duì)人形機(jī)器人的專用傳感器，需突破高精度視、聽(tīng)、力、嗅等傳感關(guān)鍵技術(shù)，以提升環(huán)境綜合感知能力。特別提出，要發(fā)展高功率密度執(zhí)行器，滿足高爆發(fā)移動(dòng)和高精度作業(yè)需求。同時(shí)，開(kāi)發(fā)專用人形機(jī)器人芯片，提升運(yùn)動(dòng)控制、認(rèn)知決策等計(jì)算效能。結(jié)合新能源產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)，研究適用于人形機(jī)器人特點(diǎn)的高能效專用動(dòng)力組件。
1月12日，北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心專家委員會(huì)在北京經(jīng)開(kāi)區(qū)正式成立。同時(shí)，目標(biāo)規(guī)模為100億元的北京機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金注冊(cè)落地經(jīng)開(kāi)區(qū)，將有力推動(dòng)北京成為世界領(lǐng)先的人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地。
北京機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金目標(biāo)規(guī)模為100億元，引導(dǎo)基金認(rèn)繳出資不超過(guò)35億元，將依據(jù)國(guó)家及北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域戰(zhàn)略布局，開(kāi)展直接股權(quán)投資，重點(diǎn)投向機(jī)器人本體、產(chǎn)業(yè)鏈零部件、產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新應(yīng)用等領(lǐng)域。
作為北京市重要的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集聚地，北京經(jīng)開(kāi)區(qū)已率先布局人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。2023年8月，北京經(jīng)開(kāi)區(qū)對(duì)外發(fā)布《北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)（2023-2025年）》，其中提出聚焦人形機(jī)器人，建設(shè)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，集中突破人形機(jī)器人通用原型機(jī)和通用人工智能大模型等關(guān)鍵核心技術(shù)；并建設(shè)北京機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園，建成產(chǎn)業(yè)鏈條完整、產(chǎn)業(yè)生態(tài)良好、綜合實(shí)力顯著的國(guó)際一流機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地。同年11月，北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心有限公司（下簡(jiǎn)稱“北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心”）在北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)（北京亦莊）正式注冊(cè)，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首家省級(jí)人形機(jī)器人創(chuàng)新中心成立。
北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心由機(jī)器人整機(jī)、核心零部件、大模型等企業(yè)共同組建。該創(chuàng)新中心將打造全球首個(gè)通用人形機(jī)器人“硬件母平臺(tái)”以及首個(gè)大模型+開(kāi)源運(yùn)控系統(tǒng)“軟件母平臺(tái)”。目前，北京經(jīng)開(kāi)區(qū)已匯集機(jī)器人企業(yè)110家，已形成覆蓋核心零部件、整機(jī)到應(yīng)用的機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈體系，預(yù)計(jì)到2025年，亦莊機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到百億規(guī)模。
不僅國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)新聞?lì)l出，放眼全球，人形機(jī)器人也風(fēng)頭正盛。2023年12月，特斯拉發(fā)布了人形機(jī)器人Optimus二代。比爾蓋茨近期也發(fā)文表示對(duì)于機(jī)器人前沿公司的極大興趣。他表示“如果我們掌握了正確的技術(shù)，機(jī)器人的用途幾乎是無(wú)限的?！?/p>
機(jī)器人技術(shù)為何突然大火？又會(huì)如何影響芯片行業(yè)？
01 人形機(jī)器人的風(fēng)怎么又刮起來(lái)了？
在回答第一個(gè)問(wèn)題之前，不妨簡(jiǎn)單回顧一下人形機(jī)器人的歷史。自1970年代以來(lái)，日本的機(jī)器人技術(shù)就一直引領(lǐng)這一領(lǐng)域。早稻田大學(xué)于1967年啟動(dòng)了WABOT項(xiàng)目，并于1972年完成了WABOT-1，這是第一個(gè)仿生人，一種全尺寸人形智能機(jī)器人。它的肢體控制系統(tǒng)允許它與下肢一起行走，并使用觸覺(jué)傳感器用手抓住和運(yùn)輸物體。它的視覺(jué)系統(tǒng)使它可以使用外部接收器、人造眼睛和耳朵來(lái)測(cè)量到物體的距離和方向，它的對(duì)話系統(tǒng)使它可以透過(guò)人工嘴以日語(yǔ)與人交流。
目前人形機(jī)器人主要應(yīng)用特種環(huán)境，滿足惡劣條件、危險(xiǎn)場(chǎng)景作業(yè)等需求，強(qiáng)化復(fù)雜環(huán)境下本體控制、快速移動(dòng)、精確感知等能力。
人形機(jī)器人的概念已經(jīng)出現(xiàn)50年之久，在科幻電影里，人們期待人形機(jī)器人可以如同人類一樣，動(dòng)作流暢瀟灑。但事實(shí)上，目前為止機(jī)器人還停留在“機(jī)械舞模范生”的階段。
2023年，AI技術(shù)大爆發(fā)。AI技術(shù)可在語(yǔ)言、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制、降低研發(fā)成本等多方面賦能人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。特斯拉、波士頓動(dòng)力、優(yōu)必選、達(dá)闥、小米、傅利葉智能等海內(nèi)外企業(yè)紛紛布局。2023世界機(jī)器人大會(huì)上，有140余家企業(yè)展示了600余款機(jī)器人產(chǎn)品。
如果說(shuō)人形機(jī)器人過(guò)去還是被操作的設(shè)定，那么有了人工智能，大家期待人形機(jī)器人真的能擁有“大腦”。而人工智能大模型就是人形機(jī)器人“大腦”，環(huán)境感知、行為控制、人機(jī)交互能力是人形機(jī)器人的“小腦”。人形機(jī)器人作為一個(gè)移動(dòng)設(shè)備，需要對(duì)不同的感官信息進(jìn)行融合，即進(jìn)行多模態(tài)信息融合，以獲得類人的多感官融合認(rèn)知能力，現(xiàn)有的視覺(jué)、文本等多模態(tài)融合算法之所以難與機(jī)器人觸覺(jué)融合，難點(diǎn)就在于機(jī)器人觸覺(jué)是個(gè)分布式、異步事件驅(qū)動(dòng)型問(wèn)題，類腦計(jì)算正好具有這兩個(gè)特點(diǎn)。從這一點(diǎn)來(lái)看，人形機(jī)器人的復(fù)雜程度確實(shí)迎合了AI大模型的風(fēng)口。
由此，我們可以進(jìn)入下一個(gè)問(wèn)題：人形機(jī)器人會(huì)如何影響芯片行業(yè)？
02 人形機(jī)器人需要哪些芯片？
人形機(jī)器人的大腦如同人腦一樣需要處理很多信息，如何“擬人化”計(jì)算？針對(duì)于此，類腦芯片成為了適配AI模型出現(xiàn)的一個(gè)解決方案。國(guó)內(nèi)方面，2022年，他山科技成功流片了全球首款分布式類腦計(jì)算觸覺(jué)傳感器芯片，基于該芯片研發(fā)的機(jī)器人靈巧手觸覺(jué)傳感器，也在全球范圍內(nèi)獲得商業(yè)化應(yīng)用。該芯片可以用于解決機(jī)器人觸覺(jué)存在的觸覺(jué)傳感器遍布機(jī)器人全身、引線過(guò)多、觸覺(jué)信號(hào)通信帶寬要求高、能耗大問(wèn)題。
人形機(jī)器人還涉及運(yùn)動(dòng)控制等等技術(shù)。輕量化骨骼、高強(qiáng)度本體結(jié)構(gòu)、高精度傳感等技術(shù)是人形機(jī)器人的軀干。人形機(jī)器人核心零部件有減速器、伺服電機(jī)、控制器、傳感器。對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)器人，除了實(shí)現(xiàn)了數(shù)字、圖像、聲音等多種類型數(shù)據(jù)處理的主控芯片、各類功能實(shí)現(xiàn)所需要的控股之單元芯片MCU和動(dòng)力單元所需要的核心器件IGBT，還增加了體現(xiàn)算力水平的半導(dǎo)體芯片、用于人機(jī)交互的面板玻璃等。
除了機(jī)器人大腦、視聽(tīng)覺(jué)問(wèn)題外，觸覺(jué)是另一個(gè)制約人形機(jī)器人應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸技術(shù)，離開(kāi)觸覺(jué)，人形機(jī)器人就無(wú)法與環(huán)境正確互動(dòng)，從而不能正確工作。針對(duì)這方面小米、遨博機(jī)器人等合作建設(shè)北京市人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，北京他山科技作為國(guó)際領(lǐng)先的人工智能分布式類腦觸覺(jué)企業(yè)，也被邀請(qǐng)加入聯(lián)合建設(shè)該中心，負(fù)責(zé)人工智能觸覺(jué)方面的任務(wù)。
除了人形機(jī)器人本身能夠帶動(dòng)一部分芯片，人形機(jī)器人作為一個(gè)邊緣終端也需要超算系統(tǒng)的支持。因此，超算芯片也有望在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)起飛。
03 各省市政策加持，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)2024能騰飛嗎？
在上海，2023年3月，上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)發(fā)布了《上海市智能機(jī)器人標(biāo)桿企業(yè)與應(yīng)用場(chǎng)景推薦目錄》，這個(gè)目錄表示，上海市計(jì)劃在2025年前打造出10個(gè)行業(yè)領(lǐng)先的機(jī)器人品牌、100個(gè)具有示范效應(yīng)的機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景，以及1000億的機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。2023年11月14日，上海智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)大會(huì)臨港峰會(huì)上，通用機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院和臨港機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地正式揭牌，臨港新片區(qū)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)合體也正式成立，一系列智能機(jī)器人高能級(jí)項(xiàng)目簽約入駐，臨港的智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在逐步形成。
在深圳，2023年5月，《深圳市加快推動(dòng)人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動(dòng)方案（2023-2024年）》發(fā)布，方案明確支持重點(diǎn)企業(yè)持續(xù)研發(fā)和迭代商用通用大模型，開(kāi)展通用型具身智能機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用。同時(shí)，深圳方面還計(jì)劃加快組建廣東省人形機(jī)器人制造業(yè)創(chuàng)新中心，利用大灣區(qū)制造業(yè)優(yōu)勢(shì)，實(shí)施人形機(jī)器人規(guī)?；瘧?yīng)用。
在湖北，2023年5月，《湖北省數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展若干政策措施》發(fā)布，鼓勵(lì)省內(nèi)企業(yè)與科研院所聯(lián)合，開(kāi)展量子科技人形機(jī)器人、人工智能等領(lǐng)域的原創(chuàng)性研發(fā)，對(duì)相關(guān)企業(yè)研發(fā)費(fèi)用加計(jì)扣除超出上一年度的增量部分給予補(bǔ)助，單家企業(yè)補(bǔ)助額最高可達(dá)100萬(wàn)元。
在河北，2023年3月，《河北省支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干措施》出臺(tái)，將在五個(gè)方面發(fā)力，推進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。其中提到，要編制機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用案例集，推廣100項(xiàng)基于“機(jī)器人化”的智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目。對(duì)牽頭參與重點(diǎn)項(xiàng)目的機(jī)器人相關(guān)企業(yè)，按“機(jī)器人化”項(xiàng)目金額的20%給予補(bǔ)助，最高不超過(guò)500萬(wàn)元。
多地都在加快布局人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，那到了2024年，我們能否真的看到人形機(jī)器人的量產(chǎn)呢？
雖然人形機(jī)器人在2024年的發(fā)展勢(shì)頭可能會(huì)很強(qiáng)勁，但是要在2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)仍有一定的困難。業(yè)內(nèi)人士指出，人形機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，要看產(chǎn)業(yè)鏈、研發(fā)生態(tài)是否完善，目前只有北上廣深等一線城市有這個(gè)實(shí)力。
量產(chǎn)能否實(shí)現(xiàn)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的0或1的問(wèn)題，而是一個(gè)逐步演進(jìn)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程涉及到人形機(jī)器人系統(tǒng)中許多關(guān)鍵零部件和技術(shù)的逐一實(shí)現(xiàn)，然后再進(jìn)行整體的量產(chǎn)。在這一輪熱潮中，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人企業(yè)未來(lái)的發(fā)展走勢(shì)也備受關(guān)注。2024年人工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)會(huì)如何？國(guó)內(nèi)企業(yè)又能否立足全球科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，走在產(chǎn)業(yè)前沿呢？