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人形機器人時代即將到來?市場規(guī)模有望在2035年達到1540億美元

發(fā)布時間:2024-02-05 14:06:00來源: 科技日報

  ◎肖鈺周 本報記者 王 春

  近日,工業(yè)和信息化部等7部門印發(fā)《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》,提出“做強未來高端裝備,突破人形機器人、量子計算機等產(chǎn)品”。

  這并非“人形機器人”一詞首次進入大眾視野。2023年底,工業(yè)和信息化部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》。今年1月12日,北京人形機器人創(chuàng)新中心專家委員會在北京經(jīng)開區(qū)成立。

  隨著人工智能技術(shù)取得突破性進展,人形機器人發(fā)展動能愈發(fā)強勁,“頭腦”聰明、“四肢”靈活的人形機器人正成為未來產(chǎn)業(yè)熱門賽道。公開數(shù)據(jù)顯示,人形機器人市場有望在2035年達到1540億美元。

  為何研發(fā)人形機器人成為熱點?相比工業(yè)機器人、機器狗、掃地機器人等產(chǎn)品,人形機器人有何不同?其研發(fā)又面臨著哪些亟待解決的難題?帶著這些問題,記者走訪了行業(yè)專家。

  人形機器人具備獨特優(yōu)勢

  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。

  在全球范圍內(nèi),特斯拉研發(fā)的人形機器人“擎天柱”受到極大關(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。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。亞馬遜還曾在2022年斥資17億美元收購了機器人公司iRobot。

  “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?!敝袊茖W院沈陽自動化研究所副所長劉連慶說。

  相比普通的工業(yè)機器人和服務機器人,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。比如,普通工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)數(shù)量一般在2—10個之間,而人形機器人關(guān)節(jié)數(shù)量預計在40個以上,且每一個關(guān)節(jié)都需要一臺伺服電機。

  那么,為什么要花如此多精力,把機器人打造成人形?

  “人形機器人能夠極好地適應人類生活環(huán)境,并使用人類的工具。此外,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?!鄙虾@砉ご髮W機器智能研究院執(zhí)行院長李清都說。他認為,通過學習人類的技能,人形機器人可以將人類從繁瑣、高危的工作中解放出來。

  我國企業(yè)加快突破關(guān)鍵技術(shù)

  身高1.65米,體重55千克,步行速度可達每小時5千米,負重可達50千克,全身有40個自由度,最大關(guān)節(jié)模組峰值扭矩可達300牛米……2023年,上海傅利葉智能科技有限公司(以下簡稱傅利葉智能)研發(fā)的通用人形機器人GR-1亮相世界人工智能大會,并于同年9月正式開啟預售。

  傅利葉智能董事長兼CEO顧捷說,機器人的雙足是傅利葉智能在人形機器人研發(fā)之路上攻克的第一個關(guān)鍵技術(shù)模塊。傅利葉智能曾在2017年發(fā)布我國首款商業(yè)化下肢外骨骼機器人X1。這款機器人呈現(xiàn)的“背包+雙足”形態(tài),為GR-1腿部形態(tài)奠定了基礎(chǔ)。

  人形機器人少不了人類最重要的執(zhí)行端——手。上海非夕機器人科技有限公司(以下簡稱非夕科技)是通用機器人領(lǐng)域獨角獸企業(yè),專攻人形機器人的手臂部分。該公司研發(fā)的機器人“拂曉”拓展了機器人能力邊界,這款機器人手部的柔性程度甚至超越人手。當記者嘗試往不同方向推動“拂曉”的“指尖”時,只見它手部的7個軸相互配合,不斷順著記者給的推力往不同方向回縮,像是在和記者打太極。這完全打破了機器人往往沿固定軌跡進行重復運動的刻板印象。

  “‘拂曉’可以像人一樣,通過學習適應陌生環(huán)境,并依靠感覺自發(fā)地做動作。”非夕科技聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO王世全說。

  “拂曉”的這種能力來自哪里?原來,非夕科技研發(fā)了一套類似人類小腦的算法。它能控制機器人每個關(guān)節(jié)輸出的力,甚至能讓機器人像人一樣形成“肌肉記憶”。

  上述案例,只是我國企業(yè)加快突破人形機器人關(guān)鍵技術(shù)的縮影。在利好政策和技術(shù)進步的推動下,我國人形機器人技術(shù)成果層出不窮,應用場景不斷擴展,核心零部件國產(chǎn)化進程不斷加快。人形機器人逐步向更先進、更智能的方向邁進。

  產(chǎn)業(yè)落地還需應對多重挑戰(zhàn)

  人形機器人在關(guān)鍵技術(shù)層面取得了諸多成果,但其發(fā)展還存在多重挑戰(zhàn)。李清都說,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。

  平衡能力能使機器人在運動過程中保持穩(wěn)定的姿態(tài)。人形機器人需要具備傾倒恢復、單腿平衡、動態(tài)平衡等能力。人形機器人的動力學模型非常復雜,包含連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)、離散事件動態(tài)系統(tǒng),以及兩者相互作用的混雜系統(tǒng)。這給機器人的平衡穩(wěn)定控制帶來較大技術(shù)難度。

  “續(xù)航能力說的是能量效率,它決定了人形機器人是否能夠大規(guī)模推廣使用?!崩钋宥颊f。人形機器人的類人形態(tài)決定了它無法攜帶大體積電池。然而,目前鋰電池的能量密度有限,這給人形機器人的續(xù)航能力帶來了嚴重挑戰(zhàn)。新形態(tài)電池、無線充電等供電方案有望解決這一問題。

  人形機器人在智能性方面的難點在于如何實現(xiàn)“小腦智能”。李清都說,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,對機器人的自主學習能力、技能遷移能力意義重大。目前,隨著以ChatGPT為代表的大模型的迅速發(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。

  人形機器人的安全性包括兩個層面。首先,要確保機器人不會在摔倒等失控的情況下對人造成傷害;其次,由于人形機器人和手機一樣都是移動終端,因此也要確保它接收和執(zhí)行指令的過程安全可靠。

  最后是人形機器人的經(jīng)濟性問題。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。(科技日報)

(責編:陳濛濛)

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