人形機器人何必困于“人形”,場景決定形態
從年初到現在,人形機器人經常霸榜熱點頭條,成為科技圈內熱議的話題之一。
5月13日,宇樹科技發布Unitree G1人形智能體,售價9.9萬元起,并于京東店鋪上架。相較于其他人形機器人動輒數十萬元或上百萬元的售價,有網友稱Unitree G1把人形機器人的高價“打”下來了。
5月初,特斯拉發布了其二代擎天柱人形機器在自家工廠“打工”的視頻,展示了擎天柱機器人在電池工廠分裝電池的場景。
4月底,北京人形機器人創新中心發布全球首個純電驅擬人奔跑的全尺寸人行機器人“天工”,它能夠以6公里/小時的速度穩定奔跑。
此前,我們在“大學生不愛進的工廠,‘他們’居然去‘打工’了”一文中,也對人形機器人在工業制造領域的應用場景進行探索。其中,國內人形機器人Walker S在新能源汽車工廠流水線上協助人類完成汽車裝配及質量檢查作業的視頻,引發關注。
除此之外,達闥XR—4、小鵬PX5、智元遠征A1、傅利葉GR—1、星動紀元“小星”、逐際動力CL—1、小米CyberOne……國內玩家推出各種人形機器人接踵而至。
當下,人形機器人正處于從實驗室邁向產業化的關鍵節點,無論是技術革新還是投融資層面,人形機器人相關賽道的熱度不減,2024年有望成為人形機器人量產元年。
今年4月,首屆中國人形機器人產業大會發布《人形機器人產業研究報告》預測,2024年,中國人形機器人市場規模約27.6億元;2026年達104.71億元;到2029年,將達750億元,占世界總量的32.7%;而到2035年,市場規模更有望達3000億元。
業界對人形機器人的前景有著更加樂觀的預期,特別是政策方面,亦顯示出更加積極的信號。例如,2023年10月,工業和信息化部發布的《人形機器人創新發展指導意見》中,中國政府提出了到2025年初步建立人形機器人創新體系并實現批量生產的目標。到2027年,期望人形機器人的技術創新能力得到顯著提升,產業規模化發展加速,應用場景更加多樣化。
人形機器人大火,我們該關注“人形”造型,還是機器人自身功能?
人形機器人,指的是外觀和運動方式與人相似的智能機器人,他們通常具有與人類相似的身體結構,包括頭、軀干、四肢,能夠使用雙足行走,能夠用手執行多種操作,且具備一定的認知和決策能力。
從今年多個廠家公布的人形機器人使用場景來看,智能制造,尤其是汽車制造領域有望是是人形機器人率先落地的領域。它們可被用于裝配和組裝、搬運和物流、協作生產、質量檢測、設備維護和巡檢等。
那么問題來了,如果人形機器人的作用是替代重復性高、危險或臟亂的工作任務,那么為什么一定要研發出“人形”的機器人呢?那么多的自動化設備,例如AGV小車加上機械臂也能勝任,可協助人類工作的同時也能完成移動的需求。
并且,不同于普通的工業機器人,人形機器人在結構設計、硬件構成、控制算法、核心性能要求以及零部件選擇、成本控制等多個方面存在很大的差異。
在技術層面,人形機器人需要集成復雜的感知能力,如視覺、聽覺、觸覺等,以模擬人類的感知系統;同時對AI算法需求更高,需要具備高級的決策能力和學習能力,以實現人類般的智能行為;此外,對控制算法更加復雜,需要實現復雜的動作控制算法,如平衡、步行、手部精細動作等。
其次,在行動方面,人形機器人需要在各種環境中自如移動和執行任務,如何保證人形機器人長時間地續航能力,又要保證人形機器人的輕便性和靈活性,這對內置的電池系統提出一大挑戰。
最后,在造價方面也存很大差距。由于人形機器人的復雜設計和高端硬件需求,制造成本相對較高,需要更多的投入在研發和制造上。普通工業機器人通常更注重成本效益,需要在保證性能的前提下控制制造成本,以提高生產效率和競爭力。
復雜精密,造價成本又高,如果機器人的價值在于幫助人類完成各種難以完成的復雜或繁瑣的工作任務,像不像人,實際上并非重要的事情,實用就行。
業界專家分析,將機器人做成人的形態主要有兩個原因:1,物理世界中大多數工作環境、設施與工具都是針對人類的體型設計的。設計成人類體型的機器人具備最好的通用性,可快速適用于各種場景。2.在研發基于人形機器人的AGI(通用人工智能)時,可以使用人類的視頻數據用于訓練,提高訓練效率。
當前,人形機器人的發展仍屬于“身體”領先“大腦”的階段。“身體”指的是人形機器人的硬件設備,“大腦”指的是機器人的軟件算法。人形機器人發展多年仍難以商業化的主要原因就在于缺少通用智能以支持其在跨場景下的應用,發揮人形態的優勢。
人形機器人最終的目標是成為通用型機器人,可以適應不同環境、執行不同任務,且不需要單獨為其搭建場地和工具,適用的場景更多,但這也需要人工智能、高端制造、新材料等技術的共同進步才能實現。
盡管人工智能時代,AI技術的發展使得人形機器人獲得質的飛躍。龐大的研發成本和商業化落地等難題使得不少機器人企業也曾陷入困境。例如,Pepper、ASIMO、Atlas等作為行業先驅,或告別市場,或找不到合適的應用場景。
由此看來,對于人形機器人是否一定要人形化,最終還是要回歸到具體的使用場景中去。
首先,智能制造的關鍵在于提高生產效率和質量,而不是模仿人類外形。在工業生產線上,機器人的任務通常是執行重復性、精準度高的動作,如裝配、焊接等,這些任務并不要求機器人具備人類外形。相反,根據具體任務的需求設計出更為緊湊、高效的機器人結構可能更有利于提高生產效率和降低成本。
其次,智能制造中的機器人設計應該以安全性和操作效率為優先考慮。在工業生產環境中,機器人需要與各種設備和工具配合,而人形設計可能并不總是最適合這些工作場景。通過設計更為符合工作需求的機器人外形和結構,可以提高機器人在工業生產線上的安全性和操作效率,減少潛在的風險和故障發生。
另外,智能制造中的機器人設計也可以借鑒自然界的形態,創造出更為高效和適應性強的機器人。例如,仿生學中的蜘蛛型機器人可以模擬蜘蛛的運動方式,在狹窄空間中展現出更好的靈活性和適應性,從而提高生產線上的操作效率和靈活性。
總的來說,在工業智能制造場景中,機器人的設計應該以功能性和效率為重點,而非一味追求人形化。靈活的設計理念可以為工業智能制造帶來更多創新和優勢,提高生產效率和質量,降低成本和風險。因此,智能制造場景中的人形機器人并不必須堅持“人形”設計,而應根據具體的生產需求選擇最適合的機器人外形和結構,以實現更高效的智能制造。
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