人形机器人产业最新技术进展和机会分析
第一,相较于传统的电驱动的人形机器人,特斯拉在机械系统上有较大创新,即在机器人足部采用了直线驱动器。传统人形机器人都采用旋转驱动器,特斯拉创新性地在足部使用了一部分线性驱动器。
第二,在FSD系统的迁移应用上有所创新。特斯拉将其汽车中使用的控制管理系统FSD迁移到机器人上,以实现相对而言非结构化的多品种、小批量的应用,该创新必然的联系到特斯拉人形机器人将来是否有真正的用武之地。另外其人形机器人是采用端到端的神经网络训练方式,而不是编程方式。将端到端的神经网络训练的模型应用到模拟的生产的全部过程中,是目前特斯拉人形机器人最新的应用情况。配合特斯拉的技术路线,其人形机器人仍然使用2D摄像头,配合手部触觉和力传感器来实现实际应用,而不像其他机器人厂商都使用3D摄像头。近日,特斯拉发布人形机器人应用的一手消息,其人形机器人在特斯拉汽车厂模拟分拣电池。先人工把电池放置在一条模拟的流水线上,然后由机器人从模拟的传输线上将电池拿下来放在托盘上,这对人而言是一个相对简单的工作,但对于机器人存在一定的复杂度。因为机器人将电池分拣到托盘之间的空间间隙非常小,一定要通过视觉、触觉和力学各方面的判断来实现。
第三,特斯拉在人形机器人的训练路径上有所创新。虽然目前从特斯拉发布的视频来看,其人形机器人的操作速度相对于人而言较慢,但其采用操作人员通过VR头盔等工具对机器人进行演示训练的训练方式,有利于机器人一直在改进学习,同时打通特斯拉的上线路径,如将其应用到汽车场景中,该训练路径是一个非常大的突破。
问题:特斯拉的FSD系统对于其人形机器人的产业协同效应大多数表现在哪些方面?
专家:FSD最初源于特斯拉汽车,相对而言已确定进入产业化制造阶段。对人形机器人而言,协同效应大多数表现在两个方面。
第一,汽车和人形机器人共享了硬件,即人形机器人使用了FSD的硬件芯片;其芯片是特斯拉自己找人设计定制的。
第二,在移动方面共享了软件训练模型和数据。人形机器人也是一个移动的机器人,所以在移动方面能使用在汽车上获得的软件训练模型和数据。但与此同时,FSD 对于人形机器人的产业协同对于双手操作的场景相对受限,很难直接共享。针对人型机器人,更复杂的是对于任务的感知理解和规划,特别是与双手有关的部分,因为双手涉及到各种操作和任务。而移动类机器人AGV,其任务是很简单的,基本上就是把一个物体从 a 应用到b,不涉及具体操作。一旦涉及操作,复杂度就会提高。比如机器人抓取两个形状一模一样的杯子,一个玻璃杯和一个软的塑料杯,虽然形状大小一样,但对于机器人而言要使用不相同的力去抓取,其内部的复杂度是不同的。所以,FSD 对于人形机器人的产业协同更多应用于移动的场景,但对于双手操作的场景相对受限。目前特斯拉也大多分布在于人形机器人手部的进展,因为移动类在汽车工厂中应用的必要性不大。
问题:特斯拉的FSD系统将在中国地区落地,对中国的产业高质量发展和市场会有怎样的影响?
专家:第一,对于特斯拉本身是一个大的利好。据小道消息,中国市场可能给特斯拉的FSD发放准入,而中国市场也相对较大,所以特斯拉的股价马上上升了很多。
第二,FSD对于中国的新能源汽车和人形机器人产业都是利好的,特斯拉的FSD在中国落地也会刺激中国的新能源汽车厂商和人形机器人厂商进行技术创新。
问题:怎么样看待特斯拉对于人形机器人在2024 年底从事工厂生产活动,在2025 年对外销售的发展预期?
专家:根据特斯拉目前的进展,我认为在四大工厂中进行少部分生产活动是可能的,但对于其明年是否能向外出售存疑,疑虑大多数来源于于两方面。
一方面是技术本身,因为特斯拉人形机器人获得的数据及基于数据形成的模型是基于特斯拉汽车工厂中的工作场景,其如何迁移到其他不同的场景还是未知的,而且迁移成本会很高。比如在特斯拉工厂中,机器人已经能打螺丝,但如果迁移到美国的福特汽车厂,机器人的工作环境甚至工作对象都发生了变化,那么人形机器人仍然要花费很长的时间进行学习,其技术迁移成本非常高。
另一方面是存在竞争,最重要的包含两方面的竞争。第一是其他的人形机器人厂商,比如OpenAI投资的Figure,该公司的进展也很快,所以特斯拉向外销售面临着美国其他厂商的竞争。第二是人的竞争,目前在美国市场上,机器人取代人工是否有足够的优势还是未知的,而且该技术应用是否能解决经济性的问题,包括机器人本身的制造成本和机器人的实际训练成本。
问题:最新公布的人形机器人“天工”主要是采用什么技术方案?对人形机器人产业有什么影响?
专家:“天工”人形机器人是由北京人形机器人创新中心研发,主要是优必选小米参与研发,4月底刚刚对外发布。根据公开信息,其技术方案大多数表现在,第一是在速度和平衡性能方面的技术指标有所突破,速度能达到 6 公里/小时,在盲视情况下能够平稳通过斜坡和楼梯,表示其平衡性能相当的好;第二是学习方案,“天工”人形机器人是基于状态记忆的预测型强化模拟学习方案,该方案有利于其足部的平衡能力的良好表现。
“天工”这类人形机器人热点信息的发布有利于解决人形机器人行业通用问题,推动产业整体发展。北京人形机器人创新中心成立时间不长,去年底刚成立,其能在极短的时间内能做出这款产品非常不易,很大程度上是基于优必选的前期积累,因为北京人形机器人创新中心一直是优必选主导,小米协同参与。优必选本身在人形机器人行业做了很多工作,其对外宣传研发“天工”人形机器人是开发一个通用平台。该机器人研发资金主要是由政府承担,“天工”人形机器人作为一个通用平台对政府而言是非常好的,站在企业的角度,也反映了企业在技术方面的进展,但目前这款产品的应用场景和定位还不太明确。
问题:目前其他头部厂商在人形机器人方面的进展如何?与特斯拉相比有何优劣?
发展优势:如果以特斯拉来看,对标国际厂商,面临新贵厂商Figure。以Figure为代表的创业型公司,第一,有强大的资本支持,融资十几亿美金。第二,其团队力量可能比特斯拉强;虽然特斯拉整体团队非常强,但特斯拉的机器人团队可能相较于Figure这种独立的勇于探索商业模式的公司较弱。第三,其创造新兴事物的能力较强,特斯拉的技术链相对封闭,借助汽车产业形成协同效益,不利于其技术创新,而Figure这些初创型公司相对而言更开放,大多数表现在软件层面。Figure会自己做硬件,但在软件包括芯片等方面会更开放,比如使用英伟达的芯片。英伟达虽然主要是做芯片、算力的,但现在也投入到人形机器人产业的研发中。在近期的英伟达GTC发布会中,该公司发布了人形机器人大模型“Project GR00T”,声称是世界上首个人形机器人大模型,同时还公布了专对于人形机器人的“Jetson Thor”套件,即一个 SoC片上系统。英伟达CEO黄仁勋在发布会上还邀请了 9 家机器人公司,其中就包括Figure。所以对于Figure这类初创型公司,会借助市场上其他的算力算法公司的研发成果以支持其产品创新研发,而特斯拉在技术应用上就相对封闭。
进展和预期:以Figure为代表,其年初也发布了一段视频,让人形机器人用咖啡机来做咖啡。Figure人形机器人也是基于演示学习方案和OpenAI 提供的大模型支持其研发。Figure人形机器人具体的计划还未对外公布,目前希望在 2025 年有机会向市场推出。
专家:我认为Figure人形机器人和特斯拉在技术上都很惊艳,很难评价出谁好谁坏。大概率上,Figure的算力平台是使用英伟达的SoC芯片,其训练使用的大模型应该是 OpenAI 的,因为考虑到是OpenAI投资了Figure。Figure人形机器人年初发布的做咖啡,特斯拉近期发布的人形机器人在汽车厂里分装电池,在该领域都很惊艳,只是相对而言可能特斯拉在人形机器人应用的经济性上更有优势。因为针对汽车厂批量生产的场景,应用人形机器人可能创造的价值更大,而训练人形机器人用咖啡机做咖啡,经济上不一定划算,利润率并不高。
目前国内的人形机器人厂商也有几十家开发出了各种各样的人形机器人,包括跑的、跳的、翻跟斗的等等。所以国内厂商在硬件上没有过大差距;真正的差距体现在人形机器人大规模商用和批量化生产的整个供应链的完整性和成熟度上。
目前特斯拉慢慢的开始在美国准备人形机器人小批量的生产,据说在1-2万台的规模,规划进行小规模的终试。特斯拉的整个供应链是非常完善的,其利用特斯拉在中国的汽车领域的供应链,让汽车领域的供应商来帮其生产各种零部件,然后在美国组装。目前中国人形机器人厂商在供应链的完整性和成熟度上没有一家可以和特斯拉相比。所以国内厂商如果在技术上实现突破,并且找到应用场景,在终试阶段也很难突破。在终试阶段,国内厂商很难说服汽车领域的一级供应商去做万台级的供货,那么供应链无法打通又带来另外一个问题,即很难实现一定规模下的成本下降。
专家:实际上机器人并不是一个新鲜话题,生产小型机器人的企业,例如中国做教育机器人的优必选,很多年前已经实现产业化了,国外被软银收购的小型仿人形机器人公司Aldebaran也在十几年前就已经实现产业化。但是人形机器人在教育科研领域的用量并不大,一年也就几万套。前几年长期资金市场对人形机器人还没有关切的时候,做教育领域的大型人形机器人主要有两个目的,一个是做公关宣传,另外一个就是有利于申请政府的科技项目支持。
现在市场主要关注大型机器人的产业化进程,而特斯拉可能会最先实现大型机器人的产业化。因为特斯拉的汽车是在中国生产,其在中国的汽车供应链已经很成熟,那么很容易迁移到人形机器人产业,可能会最先实现大型机器人的产业化。所以人形机器人领域的投资着重关注特斯拉,特别是其产业链中的一些生产关键部件的厂商,即汽车行业中的tier one供应商。一旦特斯拉解决了人形机器人的研发问题后,肯定会采用汽车工业的生产模式,将各种部件的组装,如机器人的关节或模组的加工交给这些汽车一级供应商。据说三花智控和拓普就已经拿到了特斯拉在美国本土的万台级终试线的人形机器人生产订单,虽然这个规模量级相对于汽车生产量较少,但对于人形机器人还是可以的。
另外还能关注一些零部件厂商,比如减速器厂商能关注绿的谐波,还有滚柱丝杠厂商。特斯拉的人形机器人采用了线性驱动机,即使用滚柱丝杠。特斯拉的滚柱丝杠目前还是用国外的,但是之后如果量产,肯定会选取国内的供应商,所以国内生产滚柱丝杠的厂商是有机会的。
在国内的投资标的里,还能关注做整机的厂商。我个人比较看好做整机的,不用太关注做人形机器人下肢下部的厂商,而更多关注上部,尤其是做双手和大脑的协同的厂商,这样的整机厂商更容易落地。这是因为制造业工厂要用机器人在生产线上代替人工进行生产,那么生产工序并不是特别需要利用人形机器人的足部操作,而专注于手部活动的精巧度和变动情况,所以对于人形机器人的投资能关注做上半身的整机厂商。