科技巨頭全面下場，擁抱機器人大時代
文章來源：王喜樂發(fā)布時間：2025-03-18
技術(shù)瓶頸的突破
過去的一年人形機器人發(fā)展突飛猛進，取得了技術(shù)瓶頸的不斷突破，實現(xiàn)了從運動控制到精細操作，再到初步實現(xiàn)任務(wù)泛化的階段。從宇樹科技、特斯拉Optimus運動控制能力的不斷提高，到Figure的具身智能模型上Helix表現(xiàn)出的泛化能力，人形機器人正從技術(shù)突破進入到商業(yè)化量產(chǎn)的階段。
在特斯拉的引領(lǐng)下，人形機器人一直是全球的焦點。特斯拉是人形機器人行業(yè)的引領(lǐng)者，特斯拉歷經(jīng)三代硬件更新，機器人自主性大大提升。特斯拉人形機器人硬件經(jīng)歷了從原型機到 Gen1 再到 Gen2的迭代升級，Gen3在 2024年年底完成。Gen3的最大亮點在于其靈巧手的升級，極大提升機器人的操作能力和精細動作的執(zhí)行。2025年，Optimus將進入量產(chǎn)階段。目前，特斯拉的人形機器人能夠在工廠中初步自主完成電池分揀、導航移動、與人類交流互動，并遙控操作下可以接住網(wǎng)球。
宇樹科技的機器人產(chǎn)品展示了強大的性能。宇樹的產(chǎn)品運控性能卓越，四足機器狗B2-W能夠完成托馬斯全旋、側(cè)空等高難度動作，并在陡峭山坡、水面、高樓頂旋風沖跳，可負載40kg重物(甚至成年男子)行走。雙足機器人G1，部分關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度可達到180度以上，可做出盤腿、原地站立起身等動作，可實現(xiàn)單腿跳躍等頂尖步態(tài)控制。
從各家展示的情況來看，Figure率先取得了泛化能力的突破。當前人形機器人泛化瓶頸主要在于訓練數(shù)據(jù)不足，過去依賴遙操和虛擬仿真收集的數(shù)據(jù)量嚴重不足，而且成本高昂，難以解決泛化問題。Figure通過模型創(chuàng)新，大幅減少機器人訓練數(shù)據(jù)需求量。Helix采用雙系統(tǒng)協(xié)作，系統(tǒng) 2（S2）是預(yù)訓練VLM，7-9Hz 運行，處理圖像、狀態(tài)和語言命令，提煉語義向量。系統(tǒng) 1（S1）是快速視覺運動策略，200Hz 運行，將 S2 的語義向量轉(zhuǎn)化為機器人動作。用約 500 小時多機器人高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，自動生成訓練對。端到端訓練，梯度反向傳播聯(lián)合優(yōu)化 S1 和 S2，添加時間偏移匹配推理延遲。通過兩者端到端聯(lián)合訓練，通過異步部署實現(xiàn)實時控制與泛化的平衡。
從Figure的演示效果看, 1）對從未見過的物品具有泛化能力；2）可以兩兩機器人協(xié)作，這個是以前未見過的VLA形態(tài)；3）對于全部的機器人和各種任務(wù)，均能用一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運行。
從運動控制到精細操作再到初步任務(wù)泛化，為人形機器人行業(yè)從技術(shù)突破到商業(yè)爆發(fā)創(chuàng)造了條件。
國內(nèi)外玩家百花齊放，科技巨頭紛紛下場
特斯拉Optimus與2022年10月初次亮相，在特斯拉的帶領(lǐng)下全球人形機器人行業(yè)取得了快速發(fā)展，主要機器人公司集中在中美兩國。海外主要是特斯拉和Figure，國內(nèi)主要是宇樹科技、智元等科技公司、以及小鵬、賽力斯等造車企業(yè)，未來還有英偉達、華為等科技巨頭紛紛加入，人形機器人的發(fā)展已經(jīng)到了科技巨頭紛紛下場，海內(nèi)外百花齊放的大好局面。
擁抱機器人大時代，全面看好國產(chǎn)供應(yīng)鏈
25年預(yù)計將進入人形機器人量產(chǎn)的新階段，科技巨頭、車企和其他新進入者紛紛加大投入，2024年全球人形機器人出貨數(shù)量將達到2000臺以上，正式迎來商業(yè)化元年，目前主流廠商對于2025年人形機器人出貨預(yù)測相加已達到4萬臺左右，馬斯克預(yù)計 2040年總需求量超過 100 億臺。建議積極擁抱機器人大時代，同時全面看好人形機器人國產(chǎn)供應(yīng)鏈。
成本高昂是過去制約人形機器人應(yīng)用的瓶頸之一，國內(nèi)供應(yīng)鏈的入局正在幫助機器人產(chǎn)業(yè)鏈迅速降本。中國企業(yè)在依托強大的成本優(yōu)勢，以及在汽車領(lǐng)域積累的豐富的合作經(jīng)驗，在拓展至人形機器人新賽道時能夠迅速響應(yīng)下游客戶的需求，建立起高度互信的合作關(guān)系。同時人形機器人中的部分零部件與汽車中的零部件具有同源性，汽車零部件企業(yè)可以利用現(xiàn)有的技術(shù)和供應(yīng)鏈優(yōu)勢，幫助降低人形機器人的生產(chǎn)成本。
傳感器是人形機器人實現(xiàn)智能化的必要部件，其中最主要的是力矩傳感器、觸覺傳感器和視覺傳感器這三大傳感器。特斯拉的人形機器人（Optimus）在感知系統(tǒng)方面使用了一系列傳感器來支持其功能和性能。六維力傳感器，Optimus最寶貴的傳感器之一，主要用于精確測量力和力矩，Optimus使用了4個。關(guān)節(jié)力矩傳感器，用于檢測和測量機器人關(guān)節(jié)處的力矩，Optimus使用了28個，視覺傳感器：包括攝像頭和其他視覺組件，用于環(huán)境感知和導航，Optimus使用了3個。觸覺傳感器：用于感知接觸和物理交互，Optimus使用了10個。力矩傳感器市場空間廣闊，預(yù)計到2026 年將達到90 億美元左右。
傳感器中六維力矩傳感器技術(shù)壁壘極高，單體價值量較高，具有很大的空間。主要技術(shù)壁壘為：制造難度較高；而且各維度間的力與力矩存在耦合干擾，結(jié)構(gòu)解耦是問題；同時需要消除六維力傳感器系統(tǒng)自身誤差以及裝配軸重力作用兩方面的影響，在標定與校準技術(shù)方面有一定的難度；高精度信號處理難度也很高。
觸覺傳感器是機器人感知環(huán)境的重要組件，讓機器人通過觸摸感知物體的形狀、質(zhì)地等物理特性，從而實現(xiàn)更精確的抓取與操作。是實現(xiàn)精細操作、順暢與外界環(huán)境交互的關(guān)鍵所在。柔性觸覺傳感器又稱為“電子皮膚”，是利用柔性材料的物理特性，將外部的力學量轉(zhuǎn)換為電信息，從而實現(xiàn)對觸覺感知的傳感器產(chǎn)品。能夠?qū)崿F(xiàn)與環(huán)境接觸力、溫度、濕度、震動、材質(zhì)、軟硬等特性的檢測，是機器人直接感知環(huán)境作用的重要傳感器。柔性觸覺傳感器具備人類皮膚的柔韌性，可以適應(yīng)任意載體形狀，更利于測量物體表面受力信息、感知目標物體性質(zhì)特征。柔性觸覺傳感器主要由基底材料、電極材料、功能層材料構(gòu)成?；撞牧鲜侨嵝杂|覺傳感器的基礎(chǔ)，是決定傳感器彈性形變性能的關(guān)鍵因素。電極材料主要用于傳輸電信號。功能層材料則是傳感器的核心部分，能夠?qū)⑼獠康牧?、溫度、濕度等物理量轉(zhuǎn)化為電信號。
靈巧手是末端執(zhí)行器的細分品類，能夠進行抓取、捏取等精細多樣的操作，是人形機器人與外界環(huán)境實現(xiàn)較好交互的重要窗口。靈巧手的硬件模塊包括三部分：驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及感知系統(tǒng)。目前，特斯拉Optimus有60%的工程量集中在靈巧手上。其第二代靈巧手擁有22個自由度(腕部3自由度)，比上一代(6執(zhí)行器，11自由度)自由度增加一倍。第二代腱繩方案靈巧手缺點是手指精度和重復精度不夠高，精度在毫米級，腱繩控制在手腕，負載不大，力的控制不太好；優(yōu)點是透明度和自由度高、靈活性好，適合復雜操作，適用于生活場景、非工業(yè)場景。所有自由度的參數(shù)和位置都需要進行模仿學習，未來可泛化到更少自由度上的手上。
靈巧手的性能直接確定了人形機器人可以涉足的行業(yè)，讓用戶直接感受到機器人“能做什作為人形機器人商業(yè)化落地的“功能觸角”。因此，未來靈巧手的方案可能多種多樣，取決于應(yīng)用場景，空心杯、無刷有齒槽、微型絲杠、齒輪傳動等方案均可能被采用。未來，多感知融合靈巧手將感知數(shù)據(jù)在邊緣端進行融合，不僅集成觸覺，還包括嗅覺及部分視聽覺能力，實現(xiàn)更為全面的環(huán)境感知和智能響應(yīng)。
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