用高精尖技術(shù)塑造人類的新伙伴

2023年，人形機器人產(chǎn)品數(shù)量陡增。僅在2023世界機器人大會上，就有10余款人形機器人產(chǎn)品亮相。人形機器人能夠極好地適應(yīng)人類生活環(huán)境，并使用人類的工具。它們在人機交互上也有天然的優(yōu)勢。人類與其進行人機對話、感情投射時，會比較自然。通過學(xué)習(xí)人類的技能，人形機器人可以將人類從繁瑣、高危的工作中解放出來。

    在全球范圍內(nèi)，特斯拉研發(fā)的人形機器人“擎天柱”O(jiān)ptimus Gen2于2023年12月12日發(fā)布，受到世界極大關(guān)注。從特斯拉發(fā)布的信息來看，“擎天柱”已經(jīng)具備澆花、跳舞、疊衣服等多項技能。并且重量減輕10kg。輕量化發(fā)展有利于提升人形機器人的機動性、速度以及動作準確度和續(xù)航能力，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。輕量化后的人形機器人效率會更高，對控制或關(guān)節(jié)的要求可能會下降，所需的執(zhí)行功能的難度也可能會降低，這有利于推動量產(chǎn)節(jié)點的提前和降低大規(guī)模量產(chǎn)的門檻。此外，亞馬遜旗下的人形機器人Digit已在很多實際工作場景中初露鋒芒。人形機器人行業(yè)涉及很多關(guān)鍵性技術(shù)，比如智能控制的嵌入式計算方法、傳感器技術(shù)等。這些技術(shù)的突破或許會帶動其他行業(yè)發(fā)展。

相比傳統(tǒng)工業(yè)機器人和服務(wù)機器人，人形機器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件構(gòu)成、控制算法、核心性能要求以及零部件選擇上，都有很大的差異。例如普通工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)數(shù)量一般在2—10個之間，普遍集中在6-8個之間，而人形機器人關(guān)節(jié)數(shù)量預(yù)計在40個以上，且每一個關(guān)節(jié)都需要一臺伺服電機。作為一種模仿人類外觀、形態(tài)和行為能力的智能機器人，人形機器人可以無縫使用人類所有基礎(chǔ)設(shè)施和工具，融入人類社會。

邊緣AI作為一種新興的計算模式，近幾年開始被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而人形機器人將是邊緣AI計算重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在人形機器人中，邊緣AI計算可以被應(yīng)用于機器人的感知、控制和決策等方面。通過將計算和存儲資源放置在機器人本體上，可以讓機器人更加快速地響應(yīng)用戶的需求，同時也可以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和帶寬占用。并且邊緣AI計算還可以為人形機器人提供更加智能的功能。通過將機器人的傳感器和執(zhí)行器與邊緣計算設(shè)備連接起來，可以讓機器人更加智能地處理各種任務(wù)。在人形機器人的自主導(dǎo)航方面，邊緣計算可以通過分析傳感器數(shù)據(jù)和地圖信息，幫助機器人更加準確地規(guī)劃路徑和避免障礙物。并且邊緣AI具有強大的安全性和可靠性，利用此特性，將賦予人形機器人更安全和可靠的服務(wù)性，計算和存儲資源放置在機器人本體上，可以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)娘L(fēng)險和安全隱患。同時，通過邊緣AI賦能，可實現(xiàn)自然的語言交互與行為動作，為人形機器人提供更加穩(wěn)定和高效的服務(wù)，從而提高用戶的使用體驗。

當(dāng)前，人形機器人產(chǎn)業(yè)諸多技術(shù)難題需要攻克，因其智能化趨勢明顯，產(chǎn)業(yè)化進程加速，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，更多的行業(yè)標準和開放平臺也在逐步建立。業(yè)內(nèi)專家認為，高科技、高效能、高質(zhì)量是新質(zhì)生產(chǎn)力的重要特征，其核心標志是全要素生產(chǎn)率的大幅提升。通過自主創(chuàng)新突破實體通用人工智能系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)，將人工智能與人形機器人深度融合，打通‘大腦—小腦—肢體’環(huán)路，對推動實體經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、解決新質(zhì)生產(chǎn)力落地應(yīng)用所面臨的行業(yè)多、場景多、任務(wù)多等復(fù)雜問題具有積極意義。

在看到成績的同時，我們也要清楚地認識到，我國人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展還面臨多重挑戰(zhàn)。平衡能力、續(xù)航能力、智能性、安全性和經(jīng)濟性是人形機器人發(fā)展的五大世界性難題。并且人形機器人從研發(fā)走向廣泛應(yīng)用，需要達到高性能、低成本、批量化三個要求。如同人類一樣，人形機器人也有“大腦”“小腦”和“肢體”。其中，“小腦”需要整合感官數(shù)據(jù)，并控制身體姿勢，是在“大腦”和“肢體”之間承上啟下的橋梁，對機器人的自主學(xué)習(xí)能力、技能遷移能力意義重大。且高性能和低成本是相互制約的兩個因素。如何讓具有40多個自由度、平均體積與人相當(dāng)?shù)膹?fù)雜人形機器人系統(tǒng)精準完成各類任務(wù)，同時將整機成本控制在合理范圍以內(nèi)，是一個重要挑戰(zhàn)，并且批量化與穩(wěn)定性相互制約。在如此多類型、多組件的復(fù)雜系統(tǒng)中，如何克服由于各類零部件制造誤差造成的不確定性，使批量生產(chǎn)的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，也是一個關(guān)鍵難點。目前，隨著以ChatGPT為代表的大模型AI產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，人形機器人在實現(xiàn)“小腦智能”的道路上邁出了關(guān)鍵一步。

并且人形機器人的研發(fā)、生產(chǎn)及使用成本較高。目前，“擎天柱”單臺成本為10萬美元左右。這一價格在眾多人形機器人產(chǎn)品中已然較為低廉，但顯然還沒有達到市場期望的2萬美元以內(nèi)。對于我國人形機器人企業(yè)而言，使用國產(chǎn)自研零部件或?qū)⑹且粭l行之有效的降本方法。

但總體來看，我國有良好的制造業(yè)基礎(chǔ)和完整的產(chǎn)業(yè)鏈，既有能力為人形機器人的發(fā)展提供技術(shù)保障，又有能力為人形機器人提供廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景。

目前，北京等地已組建了人形機器人創(chuàng)新中心。這些創(chuàng)新中心充分發(fā)揮科研機構(gòu)、企業(yè)等的優(yōu)勢共融發(fā)展，將有助于培育我國人形機器人這一新質(zhì)生產(chǎn)力，為新型工業(yè)化提供高水平支撐，并推動人形機器人產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

同時，在政策支持下，我國人形機器人的應(yīng)用場景也在持續(xù)開放。人形機器人在工業(yè)制造、醫(yī)療、服務(wù)、救援等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。未來人形機器人必將成為人類的得力助手和伙伴，為人類帶來更多便利。

隨著日新月異的技術(shù)迭代，未來人形機器人將變得更加低成本和實用化。未來幾年內(nèi)，可以感知、理解環(huán)境以及與人類進行自然語言互動的人形機器人將出現(xiàn)在我們身邊。