文 | 星船知造 清波

編輯 | 唐曉園

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)存在一個(gè)反直覺現(xiàn)象：

目前人形機(jī)器人本體玩家中，竟然既不包括遠(yuǎn)近聞名的工業(yè)機(jī)器人四大家族（發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡），也少見國(guó)內(nèi)排名靠前的幾大機(jī)器人巨頭（埃斯頓、埃夫特、廣數(shù)、新松、匯川、新時(shí)達(dá)、錢江）的身影。

當(dāng)下人形機(jī)器人本體處于領(lǐng)跑位置的玩家，是汽車行業(yè)大佬，如特斯拉、本田、豐田?；蚴强萍计髽I(yè)，如小米、谷歌、亞馬遜。

庫(kù)卡等傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人巨頭反而鮮有入局。

但另一方面，當(dāng)人形機(jī)器人概念股迎來(lái)井噴時(shí)，率先引爆的卻還是工業(yè)機(jī)器人老三樣——控制器、伺服電機(jī)、精密減速機(jī)。比如生產(chǎn)線性關(guān)節(jié)的拓普集團(tuán)；旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的三花智控；空心杯電機(jī)的鳴志電器；滑動(dòng)絲杠、行星滾柱絲杠、空心杯電機(jī)的江蘇雷利；伺服電機(jī)的匯川科技；諧波減速機(jī)的綠的諧波等等，均在人形機(jī)器人概念的助力下，有不俗表現(xiàn)。

要解答這個(gè)反直覺現(xiàn)象，星船知造還得從人形機(jī)器人既傳統(tǒng)硬核（工業(yè)機(jī)器人老三樣）、又酷炫前沿（人工智能）的產(chǎn)業(yè)鏈角度進(jìn)行分析——

1，為什么說(shuō)人形機(jī)器人是屬于明天的產(chǎn)業(yè)，如何理解其巨大潛力？2，人形機(jī)器人iPhone時(shí)刻還遠(yuǎn)未到來(lái)，是卡在了哪些領(lǐng)域？3，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)當(dāng)下情況4， GPT技術(shù)在人形機(jī)器人中的場(chǎng)景應(yīng)用和人形機(jī)器人終極猜想

01 人形機(jī)器人和具身智能

阿西莫夫的《鋼穴》里有這樣一段對(duì)話，大意是：

如果你要管理一座農(nóng)場(chǎng)，你有兩個(gè)選擇。一是在拖拉機(jī)、收割機(jī)、翻土機(jī)、汽車、擠奶器這些機(jī)械上都裝上一部“電子腦”，讓它們成為智能機(jī)械。二是讓收割機(jī)、翻土機(jī)、汽車、擠奶器都維持原樣，但使用一個(gè)擁有“電子腦”的機(jī)器人去操作它們。聰明人會(huì)怎么選？

我們認(rèn)為上述這段文字形象的表明了人形機(jī)器人的意義和優(yōu)勢(shì)：

與其把所有工具全部重新設(shè)計(jì)，不如生產(chǎn)出能模仿人類外形和行為方式的機(jī)器人。TA完美接入人類現(xiàn)有生活、進(jìn)入所有人類已經(jīng)存在的場(chǎng)景、使用所有人類正在使用的工具。

一句話，我們一切的生活和生產(chǎn)都不需要為了這種機(jī)器人做任何多余、額外的改變。

作為一門集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體的產(chǎn)業(yè)，人形機(jī)器人是國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。全球發(fā)達(dá)國(guó)家都不惜投入巨資進(jìn)行開發(fā)研究。

日、美、韓、英等國(guó)都在研制仿人形機(jī)器人方面進(jìn)行了大量投入

今年5月的特斯拉股東大會(huì)上，馬斯克通過(guò)視頻向全世界的投資者展示了Tesla人形機(jī)器人的最新進(jìn)展：

Optimus（擎天柱）已經(jīng)可以完成分類物品的復(fù)雜任務(wù)，如撿起物品、環(huán)境發(fā)現(xiàn)和記憶等。較之去年9月底的亮相，其運(yùn)動(dòng)控制能力持續(xù)進(jìn)化，AI能力提升。馬斯克認(rèn)為特斯拉的未來(lái)長(zhǎng)期價(jià)值可能都是Optimus給予的。

馬斯克總財(cái)富已超越法國(guó)奢侈品巨頭LVMH總裁，重新奪回世界首富頭銜

日本本田公司最新開發(fā)的新型機(jī)器人ASIMO(阿西莫)，身高120厘米，體重43公斤，它的走路方式更加接近于人。

source：本田

韓國(guó)KAIST 代表產(chǎn)品 HUBO+身高 1.7m，體重 80kg，具有 32 個(gè)自由度。

source：KAIST

美國(guó)波士頓動(dòng)力研發(fā)的代表產(chǎn)品 Atlas 身高 1.8m，體重 80kg，具有 28 個(gè)關(guān)節(jié)，可完成原地起跳轉(zhuǎn)身一周等高難度動(dòng)作。

硬件結(jié)構(gòu)上，Atlas 擁有輕量級(jí)結(jié)構(gòu)件皮膚和足部力控傳感器，雷達(dá)與深度相機(jī)形成視覺感知，28 個(gè)液壓關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)完成一系列敏捷動(dòng)作，本體搭載 3 臺(tái) NUC/工控機(jī)負(fù)責(zé)整體控制系統(tǒng)的運(yùn)算。

軟件方面，波士頓動(dòng)力運(yùn)用行為庫(kù)、實(shí)時(shí)感知和模型預(yù)測(cè)控制（MPC）技術(shù)將相機(jī)、雷達(dá)等傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對(duì)決策制定和動(dòng)作規(guī)劃提供支持。

source：波士頓動(dòng)力 不得不說(shuō)，波士頓動(dòng)力的就是酷

我國(guó)人形機(jī)器人在科研領(lǐng)域，有國(guó)科大研發(fā)的“先行者”機(jī)器人，可完成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)步行動(dòng)作；哈工大推出的“HIT-III”機(jī)器人能完成上、下斜坡等動(dòng)作；清華大學(xué)開發(fā)的“THBIP-II”具有 24 個(gè)自由度等。

在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，深圳優(yōu)必選推出的“Walker”機(jī)器人能完成上、下臺(tái)階等動(dòng)作；小米于 2022 年 8 月公布的人形機(jī)器人 Cyber One（鐵大），升級(jí)后的運(yùn)動(dòng)控制算法支配這機(jī)器人全身 13 個(gè)關(guān)節(jié)和 21 個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)雙足運(yùn)動(dòng)姿態(tài)平衡；電機(jī)性能增強(qiáng)10 倍，髖關(guān)節(jié)主要電機(jī)的動(dòng)力扭矩峰值可達(dá) 300Nm，峰值扭矩密度 96Nm/kg；之江實(shí)驗(yàn)室展示的人形機(jī)器人能借助高精度視覺感知系統(tǒng)，定位琴鍵進(jìn)行高精度手指運(yùn)動(dòng)。

深圳優(yōu)必選“Walker”機(jī)器人

馬斯克對(duì)于機(jī)器人市場(chǎng)的判斷并非“空穴來(lái)風(fēng)”。IFR數(shù)據(jù)，2022年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了513億元的高點(diǎn)，2017-2022 年CAGR 達(dá) 14%。

其中工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模195億美元，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)217億美元，特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模超100億美元。到2024年，全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望超650億美元。

另?yè)?jù)Markets and markets預(yù)測(cè)，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模（僅考慮單機(jī)）將從2022年15億美元提升至2027年的173億美元（約合人民幣1038億元），千億市場(chǎng)的容量指日可待。

從零售端的價(jià)格來(lái)看，此前美國(guó)波士頓動(dòng)力推出的四足機(jī)器人Spot Mini定價(jià)約為74500美元，上線一年賣出了大約400臺(tái)，人形機(jī)器人Atlas并未上市。面對(duì)高昂的價(jià)格，馬斯克曾公開表示，他的人形機(jī)器人將以低于2萬(wàn)美元的價(jià)格銷售，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

做一個(gè)最為簡(jiǎn)單的推算：即使未來(lái)Optimus的銷量只有馬斯克所說(shuō)100億臺(tái)的1/100，那么其市場(chǎng)規(guī)模就有2萬(wàn)*1億=2萬(wàn)億（美元），這是何其壯觀的數(shù)字。

source：特斯拉

目前人形機(jī)器人的iPhone時(shí)刻還遠(yuǎn)未到來(lái)。

從廣義范疇來(lái)看，人形機(jī)器人在本質(zhì)上并沒有脫離機(jī)器的束縛，即便擁有了人體的形狀，但仍然是機(jī)器人的一種。只不過(guò)，在裝備了感知系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、末端執(zhí)行系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)，運(yùn)算系統(tǒng)及軟件這五大系統(tǒng)之后，在人工智能度上，人形機(jī)器人較之我們更為熟悉的工業(yè)機(jī)器人有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人更像一臺(tái)機(jī)器而并非“人”。由于其所運(yùn)行的軌跡都是被事先編程好，只可以在固定區(qū)域，特定場(chǎng)所，做規(guī)定而重復(fù)的動(dòng)作，不具備獨(dú)立處置突發(fā)（非程序內(nèi)）問(wèn)題的能力，只能被歸類為非智能機(jī)器人。

需要與環(huán)境（包括人）發(fā)生交互，做出反應(yīng)，就要求人形機(jī)器人擁有相當(dāng)程度的人工智能。用更為規(guī)范的學(xué)術(shù)語(yǔ)言描述，這樣一種人工智能就叫做具身智能。

具身智能（Embodied Intelligence），指的是智能體通過(guò)與環(huán)境產(chǎn)生交互后，通過(guò)自身的學(xué)習(xí)，產(chǎn)生對(duì)于客觀世界的理解和改造能力。

能夠產(chǎn)生具身智能的假設(shè)前提是：智能行為可以被具有對(duì)應(yīng)形態(tài)的智能體，通過(guò)適應(yīng)環(huán)境的方式學(xué)習(xí)到。有鑒于此，地球上所有的生物，都可以說(shuō)是具身智能。

黃仁勛在2023年ITF世界大會(huì)上說(shuō)：“人工智能和加速計(jì)算正在共同改變技術(shù)行業(yè)。下一波人工智能浪潮將是一種被稱為具身AI的新型人工智能，即能夠理解、推理并與物理世界互動(dòng)的智能系統(tǒng)，即具身智能。”

具身智能是能夠提升當(dāng)前“弱人工智能”認(rèn)知能力的重要方式。亦是產(chǎn)生超級(jí)人工智能的一條可能路徑。

具身智能可以理解為人工智能發(fā)展的高階形態(tài)，也有可能成為AI的終極形態(tài)。說(shuō)得更加透徹一點(diǎn)，人形機(jī)器人的未來(lái)，就是賦能了具身智能的真正智能機(jī)器人。

如此智能的人形機(jī)器人會(huì)是如何接受指令，完成任務(wù)的呢？

首先，機(jī)器人的感知系統(tǒng)把機(jī)器人的各種“內(nèi)部狀態(tài)信息”和“環(huán)境信息”從“信號(hào)”轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自身或者機(jī)器人之間能夠理解和應(yīng)用的“數(shù)據(jù)”和“信息”。也即是說(shuō)，讓機(jī)器人理解周圍的環(huán)境。

科學(xué)家（廠家）在機(jī)器人身上安裝各類傳感器，包括光、聲音、溫度、距離、壓力、定位、接觸等等，讓機(jī)器人能通過(guò)“五官”來(lái)接近人類，收集感知外界的信息。

各類傳感器應(yīng)用技術(shù)的突飛猛進(jìn)，保證了人形機(jī)器人得以發(fā)展。

傳感器精度和可靠性的不斷提高是當(dāng)前亟待解決的難題之一。舉例來(lái)說(shuō)，在進(jìn)水，進(jìn)到粉塵或者顛簸之后，相機(jī)的校準(zhǔn)就容易失效，長(zhǎng)期使用之后像素點(diǎn)就容易壞死等硬件問(wèn)題都會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)器識(shí)別率在準(zhǔn)確性上的丟失。

其次，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和末端執(zhí)行系統(tǒng)需要協(xié)同工作，各司其職，就如同人類依靠身體各部位上的78個(gè)關(guān)節(jié)來(lái)行動(dòng)。

用在機(jī)器人上的每一個(gè)關(guān)節(jié)的技術(shù)門檻和成本都很高，不僅要求體積小、精度高、重量輕，還同時(shí)要求抗摔耐撞。當(dāng)機(jī)器人快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力輸出功率很高，要保證不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱問(wèn)題而燒壞，同時(shí)具備緩沖能力，保護(hù)“機(jī)器人關(guān)節(jié)”不怕撞擊。

末端執(zhí)行系統(tǒng)中的“手”，是技術(shù)難度非常高的部分。在實(shí)際抓、舉、拿、捏等動(dòng)作的操作過(guò)程中，機(jī)器人手指柔軟度與抓握力度的協(xié)同性非常重要：抓輕了東西容易掉，抓得重了則直接破碎。

舉例來(lái)說(shuō)，特斯拉發(fā)布的Optimus展示出了與人手非常相似的機(jī)械手：

Optimus擁有11個(gè)精細(xì)的自由度，結(jié)合控制軟件，能完成像人手一樣復(fù)雜的操作，承擔(dān)約9公斤負(fù)重。最新的demo視頻中，我們也能看到特斯拉機(jī)器人在硬件上的一定優(yōu)勢(shì)，包括能控制力度的抓握很多物品，并且不會(huì)打碎雞蛋。

再次，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和能源供應(yīng)系統(tǒng)用于保障其動(dòng)作的完成。按照波士頓動(dòng)力官網(wǎng)的描述：Atlas機(jī)器人，雖然各種炫技動(dòng)作很酷，但必須配置功率很大的液壓驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上，Atlas配置了28個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)器才能讓機(jī)器人完成各種爆發(fā)力超強(qiáng)的動(dòng)作，而這樣的代價(jià)也是波士頓動(dòng)力的老問(wèn)題了——

制造成本居高不下，難以走出實(shí)驗(yàn)室完成商業(yè)化。

馬斯克在Optimus身上選用了穩(wěn)定性、性價(jià)比更高的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，就是出于成本考慮。也正是因?yàn)檫@樣，才有底氣把Optimus的目標(biāo)售價(jià)定在2萬(wàn)美元，以此來(lái)滿足巨大的潛在市場(chǎng)需求。

最后，用機(jī)器人的運(yùn)算系統(tǒng)及軟件來(lái)進(jìn)行分析思考和對(duì)應(yīng)指令的下達(dá)。

第一，理解需求和環(huán)境。機(jī)器人會(huì)通過(guò)傳感器了解周圍環(huán)境，搞清楚要做什么。

這一層的難點(diǎn)在于：視覺等環(huán)境識(shí)別和理解，包括識(shí)別未知物體以及識(shí)別物體的未知姿態(tài)。

第二，拆解任務(wù)和進(jìn)行路徑規(guī)劃。

這一層的難點(diǎn)在于：人工智能輸出時(shí)的不穩(wěn)定性。因?yàn)樵谌斯ぶ悄懿鸾馊蝿?wù)的時(shí)候，每一次的解法可能都不相同，可能導(dǎo)致任務(wù)拆解的不一致，產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。

第三，命令驅(qū)動(dòng)硬件執(zhí)行任務(wù)。需要把運(yùn)動(dòng)規(guī)劃轉(zhuǎn)變成機(jī)械指令發(fā)到機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，確定能量、動(dòng)量、速度等合適后，開始執(zhí)行任務(wù)。

這一層的難度在于：目前的人工智能還做不到100%的準(zhǔn)確率，同時(shí)速度較慢，耗時(shí)耗力，但是硬件執(zhí)行任務(wù)的驅(qū)動(dòng)需要精準(zhǔn)控制，要以100%的準(zhǔn)確率作為基礎(chǔ)，因此業(yè)內(nèi)還是會(huì)采用傳統(tǒng)的控制論方式來(lái)發(fā)號(hào)施令，執(zhí)行任務(wù)。

由此可知，要讓人形機(jī)器人身上的這四大硬件，一大軟件系統(tǒng)有機(jī)地整合在一起，協(xié)同工作，相互配合，同時(shí)還要讓合適的部位有合適的力量、速度和準(zhǔn)確性來(lái)完成所需的任務(wù)，絕非易事。

仍以特斯拉的Optimus來(lái)說(shuō)。2021 年 8 月，馬斯克在特斯拉年度 AI 開放日上首次公開展示了Optimus的想法。僅過(guò)一年時(shí)間，“擎天柱”原型機(jī)就于 9 月30 日特斯拉 AI Day 發(fā)布，硬件方面，“擎天柱”身高 172CM，整體重量 73KG；行走功率500W，坐下功率 100W，整體參數(shù)與 2021 年概念機(jī)略有出入（概念機(jī)參數(shù)：身高172CM，體重 57KG，負(fù)載 20KG，行走速度最高可達(dá)每小時(shí) 8 公里）。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，Optimus擁有 2.3KWH、52V 電壓的電池組，內(nèi)置電子電器元件的一體單位，支持人形機(jī)器人工作一整天；選用 28 個(gè)定制關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，復(fù)用汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì) 6 種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，包括 3 種不同規(guī)格的舵機(jī)（采用諧波減速器）和 3 種不同規(guī)格的直線執(zhí)行器（采用永磁電機(jī)，可抬動(dòng) 1.5 噸三角鋼琴的），找到成本與效率的最佳組合。

目前特斯拉已把汽車的一些技術(shù)運(yùn)用到了Optimus上，例如電池組、冷卻系統(tǒng)等，還使用與汽車測(cè)試類似的技術(shù)來(lái)進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和對(duì)外部碰撞模擬。

特斯拉的全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)FSD也直接被應(yīng)用在Optimus上，機(jī)器人采用了與汽車一樣的視覺感知，使用攝像頭輸入數(shù)據(jù)，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算。

未來(lái)對(duì)特斯拉人形機(jī)器人或許還有以下驚喜：

特斯拉在新材料、電子技術(shù)上的研發(fā)能力較強(qiáng)，可能會(huì)用到特斯拉在火箭上的技術(shù)積累；給特斯拉帶來(lái)持續(xù)爆款話題等。

02 人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)分析

先說(shuō)結(jié)論。未來(lái)人形機(jī)器人產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)，歸根到底是一場(chǎng)各個(gè)本體廠家在人工智能（AI）賽道上的競(jìng)爭(zhēng)。

首先比的是人工智能水平的高低：能否像人一樣，理解外部環(huán)境和內(nèi)部中樞發(fā)出的信息和指令，理解，判斷并做出正確反應(yīng)。

其次比的是各個(gè)軟硬件之間的協(xié)同工作能力：哪怕每一個(gè)部件都是同類中最好的，但總成不好，搭配不當(dāng)，同樣發(fā)揮不了最佳實(shí)用效果。

再次就是量產(chǎn)后的成本比拼了：人形機(jī)器人終究是一種商品，如果其最終成本達(dá)不到市場(chǎng)能接受的程度，那做的再好充其量也只是一種沒有商用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品。

人形機(jī)器人，作為機(jī)器人領(lǐng)域里新崛起的一個(gè)重要分支，其產(chǎn)業(yè)鏈也是由上中下游三個(gè)部分組成。

上游為核心軟硬件，硬件包括伺服電機(jī)、減速器、控制器、傳感器等；軟件方面主要包括機(jī)器視覺、人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)控制等。

中游則是人形機(jī)器人本體制造商，也就是能把上游的核心軟硬件組合在一起，生產(chǎn)出能走、蹲、跑、跳、能撿東西、能抓物體的人形機(jī)器人的廠家。國(guó)內(nèi)主要有優(yōu)必選、北京鋼鐵科技、小米等，國(guó)外的則包括波士頓動(dòng)力、美國(guó)敏捷機(jī)器人、特斯拉、日本豐田、本田等；

下游目前還未有特別成熟的商業(yè)應(yīng)用

制圖：星船知造 

從人形機(jī)器人當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)鏈狀況來(lái)看，雖說(shuō)馬斯克推出的Optimus早已給期盼它正式上市的人們注入了一劑超級(jí)強(qiáng)心劑，然而在現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)中，其上游產(chǎn)業(yè)鏈走的依然是常規(guī)工業(yè)機(jī)器人的路線。

主要硬件部分除了傳感器之外，其他三樣就是工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件（控制器、伺服電機(jī)和減速機(jī)）。由此，也就能發(fā)現(xiàn)即便當(dāng)下人形機(jī)器人的熱度再大，風(fēng)頭再勁，“人”味再濃，最終采用的卻還是工業(yè)機(jī)器人的那套基本架構(gòu)。

機(jī)器人能夠靈活工作的核心之一在于運(yùn)動(dòng)的精確控制，其技術(shù)難度最高的三大核心零部件分別是控制器、伺服電機(jī)和精密減速器，這三者成本的占比分別約為15%、20%、35%。

以2022年9月特斯拉發(fā)布的首款人形機(jī)器 人Optimus為例：

它擁有28個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，使全身能夠產(chǎn)生200個(gè)以上不同角度的動(dòng)作。

手部有五個(gè)手指，配備6個(gè)驅(qū)動(dòng)器，擁有人類的靈巧性。

要實(shí)現(xiàn)這些功能，上述三大產(chǎn)業(yè)鏈核心零部件的性能必須要達(dá)到相當(dāng)高的要求。

從成本上分析，人形機(jī)器人的成本大致可拆分為動(dòng)力總成系統(tǒng)（占總成本比重的60%）、智能感應(yīng)系統(tǒng)（占20%）、結(jié)構(gòu)件及其他（占20%）三個(gè)部分。

其中，動(dòng)力總成系統(tǒng)包括電池系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)（這里的動(dòng)力總成定義類似電動(dòng)車上的“三電系統(tǒng)”），預(yù)計(jì)這兩者分別占到總成本的10%、50%。

綜合技術(shù)與成本兩個(gè)方面來(lái)看，核心零部件的重要性尤為突出。

一方面，人形機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是3D空間中高維度的感知與運(yùn)動(dòng)，高性能的核心零部件是實(shí)現(xiàn)感知與運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。

另一方面，控制器、交流伺服電機(jī)和精密減速機(jī)這三個(gè)最重要的核心零部件在成本中所占的比例還是相當(dāng)之高。

控制器是工業(yè)機(jī)器人的大腦，對(duì)機(jī)器人的性能起著決定性的影響。工業(yè)機(jī)器人控制器主要控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等；

伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)均需靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)多自由度的運(yùn)動(dòng)；

精密減速器則是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，也是機(jī)器人生產(chǎn)中壁壘最高的零部件，主要包括諧波減速器與RV減速器，但其工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景存在較大區(qū)別：

諧波減速器：由波發(fā)生器、柔輪和剛輪組成。當(dāng)波發(fā)生器被放入柔輪內(nèi)圓時(shí)，柔輪產(chǎn)生彈性變形彎曲成橢圓狀。由于柔輪外側(cè)的剛輪比其多2個(gè)齒，導(dǎo)致柔輪長(zhǎng)軸部分正好可以與剛輪的齒輪嚙合，而短軸部分與剛輪的齒輪呈脫離狀態(tài)。

RV減速器：由兩個(gè)減速部構(gòu)成，在第一減速部中，輸入軸的旋轉(zhuǎn)從輸入齒輪傳遞到直齒輪，按齒數(shù)比進(jìn)行減速；在第二減速部中，有一個(gè)曲柄軸與直齒輪相連接，在曲柄軸的偏心部分，通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝RV齒輪，曲柄軸會(huì)帶動(dòng)RV減速機(jī)做偏心運(yùn)動(dòng)。

六軸工業(yè)機(jī)器人 source：遨博機(jī)器人

除了以上的三大核心部件外，傳感器在人形機(jī)器人身上的作用也極其重要。

人形機(jī)器人要具備對(duì)外界環(huán)境的識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、避障、交互等功能，就需要使用傳感器識(shí)別物體、測(cè)距等。

識(shí)別外部環(huán)境主要使用攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器，其傳感器方案和需求場(chǎng)景與自動(dòng)駕駛存在類似之處，因此價(jià)值量較高的自動(dòng)駕駛類傳感器存在新的機(jī)遇。

自動(dòng)駕駛傳感器廠商、機(jī)器視覺廠商都是人形機(jī)器人傳感器的參與者。

以三大核心零部件來(lái)分類的方式通常更適用于相對(duì)粗獷的工業(yè)機(jī)器人，要想更好地解析人形機(jī)器人，五大系統(tǒng)的分法其實(shí)更為科學(xué)。

感知系統(tǒng)，也即是傳感器，如攝像頭、麥克風(fēng)、激光雷達(dá)、距離感應(yīng)器等等，負(fù)責(zé)收集、傳遞信息，相當(dāng)于人的眼、鼻、耳，即人的“五官”；

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，比如驅(qū)動(dòng)輪子的馬達(dá)，機(jī)械臂上液壓動(dòng)力系統(tǒng)或氣動(dòng)系統(tǒng)，相當(dāng)于人的“肌肉”；

末端執(zhí)行系統(tǒng)，既可以是機(jī)械手，也可以是機(jī)械臂上的一把螺絲刀或者噴槍，用以與外界環(huán)境進(jìn)行物理交互，相當(dāng)于人的“雙手”或“四肢”；

能源供應(yīng)系統(tǒng)，如電源或電池，是機(jī)器人的能量供應(yīng)中心；

運(yùn)算系統(tǒng)及軟件，將上面所有的系統(tǒng)整合起來(lái)，完成指定任務(wù)，是機(jī)器人的“大腦”。 之所以需要用相當(dāng)大的篇幅來(lái)介紹上游產(chǎn)業(yè)鏈中的核心零部件、軟件及系統(tǒng)部分，就是因?yàn)樗鼈兪侨诵螜C(jī)器人能夠身輕如燕地跑跳蹲立，靈活自如地抓取捧舉，聰明伶俐地辨物識(shí)人，言聽計(jì)從地信手拈來(lái)的關(guān)鍵所在。 沒有這些部件的縝密配合，外觀再逼真的人形機(jī)器人也只能算作是繡花枕頭，中看不中用。

相對(duì)于種類繁多的上游產(chǎn)業(yè)鏈，人形機(jī)器人的中游產(chǎn)業(yè)鏈顯得簡(jiǎn)單明了：就是那些能夠把這些核心零部件及軟件組合在一起，使機(jī)器人能夠發(fā)揮出最大仿人效能的本體制造商。

如本文開頭所說(shuō)，目前人形機(jī)器人本體上處于領(lǐng)跑位置的玩家，要么是像特斯拉這樣的汽車行業(yè)大佬，要么是小米這樣的科技企業(yè)。工業(yè)機(jī)器人大佬反而鮮有入局。

以筆者的判斷來(lái)看，雖然人形機(jī)器人脫胎于工業(yè)機(jī)器人而來(lái)，但由于前者在AI領(lǐng)域方面的要求遠(yuǎn)高于后者，所以反而是高科技企業(yè)（尤其是在AI領(lǐng)域有較高建樹的）有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，把特斯拉、豐田、本田歸類為汽車企業(yè)未免太過(guò)片面，這幾家都是具備了極強(qiáng)科研開發(fā)能力的高科技企業(yè)（尤其是特斯拉在全自動(dòng)駕駛技術(shù)FSD上的超強(qiáng)實(shí)力，已經(jīng)讓人形機(jī)器人和汽車擁有了一樣視覺感知：以攝像頭輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算）。

03 ChatGPT實(shí)體化和機(jī)器人終極猜想

最近舉辦的一場(chǎng)人形機(jī)器人比賽中，由OpenAI支持的實(shí)體機(jī)器人公司1x出品的EVE，擊敗了特斯拉的Optimus機(jī)器人。

EVE機(jī)器人的部分軟件功能由ChatGPT提供支持，也就是說(shuō)將ChatGPT實(shí)體化，應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中。

GPT技術(shù)在人形機(jī)器人中的場(chǎng)景應(yīng)用打開了新的想象空間，引發(fā)了國(guó)內(nèi)資本市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的高度關(guān)注。

從業(yè)內(nèi)人士的角度來(lái)看，GPT大模型技術(shù)應(yīng)用到人形機(jī)器人上，可以為機(jī)器人提供“常識(shí)”，使其具備理解與推理能力。

在邊緣端布局面向機(jī)器人作業(yè)的中模型，能夠較為快速處理機(jī)器人的傳感信息，結(jié)合機(jī)器人端部署的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制小模型，這樣才能構(gòu)建出“云邊端”一體化的智能機(jī)器人系統(tǒng)，完成人形機(jī)器人的智能閉環(huán)。

由此再次鞏固了我們的判斷——人形機(jī)器人產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)，歸根到底就是一場(chǎng)各個(gè)本體廠家在人工智能（AI）賽道上的競(jìng)爭(zhēng)。

先拼AI研發(fā)能力，再比各軟硬件之間的協(xié)同工作能力，最后大家一起拼成本。

以筆者之見，人形機(jī)器人在不久的將來(lái)會(huì)有三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

一是成本越來(lái)越低，進(jìn)到千家萬(wàn)戶是大勢(shì)所趨。

有鑒于當(dāng)前人形機(jī)器人高昂的零售價(jià)格（未量產(chǎn)狀態(tài)），即便其下游的產(chǎn)業(yè)鏈前景被資本市場(chǎng)長(zhǎng)期看好，但至少在當(dāng)下，能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的場(chǎng)景還是屈指可數(shù)。

波士頓動(dòng)力的Atlas單臺(tái)價(jià)值為200萬(wàn)美金，本田Asimo的單臺(tái)價(jià)值250萬(wàn)美元，小米Cyber One單臺(tái)造價(jià)也高達(dá)60-70萬(wàn)人民幣?；径沤^了普通人的購(gòu)買奢望。

不過(guò)，假如Optimus在3-5年后通過(guò)量產(chǎn)，售價(jià)做到2萬(wàn)美元一臺(tái)，且替代人類完成瑣碎復(fù)雜的工作（非簡(jiǎn)單重復(fù)型），這樣的下游產(chǎn)業(yè)鏈場(chǎng)景無(wú)疑會(huì)是相當(dāng)廣泛且極具商業(yè)價(jià)值的。

如馬斯克所描繪的，在量產(chǎn)規(guī)模達(dá)到特斯拉汽車的水平（幾百萬(wàn)臺(tái)），各種更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的替代品被投放到原來(lái)昂貴易損的零部件位置之后，2萬(wàn)美金一臺(tái)的價(jià)格將只是初級(jí)目標(biāo)。畢竟，卡爾·弗里德里?！け敬模↘arl Friedrich Benz）發(fā)明的世界上第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)汽車并不足以讓它走入到千家萬(wàn)戶，量產(chǎn)后的福特T型車才是。

二是智能越來(lái)越高，替代復(fù)雜繁瑣的工作是民心所向。

與工業(yè)機(jī)器人主要用于取代工廠里簡(jiǎn)單、重復(fù)、危險(xiǎn)的勞動(dòng)定位不同，人形機(jī)器人更加適合用作替換與人類有直接接觸，相對(duì)更為智能、繁瑣、貼身的工作，如導(dǎo)購(gòu)、接待、看護(hù)、喂養(yǎng)寵物等。（更多機(jī)器人進(jìn)入下游應(yīng)用領(lǐng)域，請(qǐng)點(diǎn)擊閱讀星船知造文章：《萬(wàn)億級(jí)機(jī)器人賽道里：為什么它最卷？》）

隨著人工智能水平提升，越來(lái)越多AI技術(shù)被運(yùn)用到人形機(jī)器人身上，機(jī)器人越來(lái)越“人性化”，與人類的緊密度和契合度也會(huì)越來(lái)越高。

三是人工智超越人類的智能會(huì)是未來(lái)的大概率事件。

無(wú)論爆火的ChatGPT還是曾擊敗李世石的AlphaGo都屬于弱人工智能。

強(qiáng)人工智能至今尚未出現(xiàn)。但綜合來(lái)看，人工智能在與人腦的對(duì)抗中有以下三條優(yōu)勢(shì)：

首先是能耗，人工智能思考和解答問(wèn)題比人腦消耗的能量低得多。大腦是人體能耗最大的一個(gè)器官，為什么人類總是討厭學(xué)習(xí)和思考，這是求生本能決定的，為了避免過(guò)度思考帶來(lái)的身體能量過(guò)度的消耗。

其次是存儲(chǔ)，人會(huì)遺忘。但人工智能只要信息輸入，就會(huì)存儲(chǔ)下來(lái)。強(qiáng)人工智能還能通過(guò)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)更多知識(shí)和信息。

最后也是最致命的優(yōu)勢(shì)就是人工智能的時(shí)間效率。這里的效率有兩個(gè)方面的理解，一是學(xué)習(xí)效率，相比人類需要娛樂(lè)、社交、睡覺等，AI24小時(shí)不眠不休的學(xué)習(xí)和進(jìn)化，昨天還是嬰兒明天就是成人后天就是最強(qiáng)大腦。二是解決問(wèn)題的效率，人工智能全天候處理問(wèn)題和工作，未來(lái)人工智能會(huì)比人類更熟練的使用各類工具，可能你一輩子才精通的操作精密機(jī)床的手藝，AI一晚上就學(xué)會(huì)了。

最后，讓我們回到阿西莫夫的機(jī)器人三部曲。

《鋼穴》里，中年便衣刑警貝萊問(wèn)機(jī)器人丹尼爾，為什么人類那么執(zhí)著要造出有手有腳有腦袋的機(jī)器人？為什么他們多多少少總要做得像個(gè)人？

丹尼爾的回答很簡(jiǎn)單。至今為止一切為人類發(fā)明的東西，人型機(jī)器人直接就能用。

所以，是的，一切都是基于經(jīng)濟(jì)上的考慮。