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人形机器人主机厂专家交流全景梳理
书房的猫先生
不要怂的游资
2024-08-01 07:07:42 江苏省

人形机器人市场仍处于早期阶段,预计未来 2-3年内硬件将迎来重大突破,提升可靠性、ehui降低成本,并优化相关指标。

运动控制技术不断发展,但目前主要集中在“小脑”层面,而“大脑”层面的人工智能技术则在去年初迎来了通用大模型和GPT等技术的突破,但实际落地和应用场景仍较为欠缺。

人工智能芯片领域,英伟达占据主导地位,其产品附加值较高,利润率异常高。国产替代有望降低成本,但芯片制造难度大,短期内难以实现明显降价效果。开源项目对人形机器人发展具有积极影响,加速了技术共享与合作,降低了研发门槛,但国内厂商在使用开源方案时缺运足够的自主创新,导致产品局限性大。波士顿动力从未进行过开源,其产品价格高品,商业化进展并不如预期顺利。国内厂商在成本控制、应用场景理解以及市场需求满足方面具有显著优势,在全球范围内具备更强竞争力。


英伟达与国内厂商在基础模型方面的合作主要集中在提供算力和训练环境,并投资了优格(Agility Robotics)这家美国做人形机器人的公司,与0penAI联合投资,以实现大脑算法与本体运动控制的一体化发展。

国内厂商在四足机器人领域已实现超越波士顿动力,并积极拓展海外市场。宇树科技通过全栈自研,将 Unitree G1售价降至 10万元以下,同行云深处、蔚蓝科技等要实现类似价格竞争力难度较大。


Q&A


目前人形机器人市场的竞争格局如何?

当前,人形机器人赛道仍处于早期阶段。尽管过去一年内相关新闻和社会关注度显著增加,但整体进展并未如预期般迅速。作为智能硬件产品,人形机器人的发展周期依然在突破的临界点上,预计未来2至3年内硬件层面将迎来重大突破,提升可靠性、降低成本,并优化相关指标。在运动控制(运控)方面,从最初的CMP控制到第二代基于模型预测控制(MPC),再到前瞻性的多次应用强化学习运挖技术,未来还会有新的第四代和第五代运控技术出现。然而,运控与硬件密切相关,目前主要集中在“小脑”层面。“大脑”层面的人工智能则在去年初迎来了通用大模型和 GPT 等技术的突破,使得人工智能从小模型走向大模型,从呆板走向通用。尽管市场热闹且关注度高,但实际落地和应用场景仍较为欠缺。从长期来看,人形机器人值得投入,但需要耐心等待其成熟,大规模应用于工厂等工业场景可能还需1至10年时间,而进入家庭则需要更长时间。


人形机器人大脑集成人工智能芯片的成本及主要供应商情况如何?

目前,在人工智能芯片领域,英伟达占据主导地位,其次是美国公司AMD。国内也有企业如华为涉足该领域,但整体尚处于初期阶段。目前GPU市场基本由英伟达垄断,其产品附加值较高。

例如,一块100TOPS 算力的NVIDIA GPU价格为几千元人民币,而性能更强大的NGXABS系列价格可达1.5万元至1.6万元人民币。这些价格仅包括裸板或底板,不包含接口板和载板,这些额外组件也会增加成本。因此,根据算力不同,现在 GPU 板卡价格从几千元到几万元不等。由于英伟达一家独大,目前 GPU性价比不高,其利润率异常高。例如,一块Jackson 0rin 系列GPU 市场价约为三四千元人民币,而其制造成本可能仅几十元或小几百元,相当于是几十倍的毛利率。这种利润水平对于硬件产品来说是异常现象,因为一般硬件产品如空调、汽车或手机毛利率通常只有10%至20%。要降低这种异常高利润,需要行业内其他强劲公司进入市场形成充分竞争,以打破当前垄断局面。


国产替代能否降低人形机器人人工智能芯片成本?

国产替代确实有望降低人形机器人大主智能芯片成本。例如,英伟达的一块Jackson 0rin 系列 GPU市场价约为三四千元人民币,而其实际制造成本可能仅几十元或小几百元,相当于是几十倍的毛利率。如果国产替代能够成功,将显著降低这一部分成本。然而,由于芯片制造本身难度极大,并非短期内可以实现,因此要看到明显降价效果,还需等待更多企业进入并形成充分竞争。


开源项目对人形机器人发展的影响如何?

开源项目对人形机器人的发展具有积极影响。例如,MIT早期就开源了四足机器人的核心代码,波士顿动力也开源了相应代码。这些开源项目不仅推动了技术共享与合作,还加速了整个行业的发展进程,为更多企业提供了基础技术支持,有助于降低研发门槛,加快创新步伐。


开源技术对中国机器人行业的影响如何?国内厂商采用开源技术的情况如何?

MIT仿生机器人实验室曾在 2018年或2019年开源了其硕士研究成果,即名为“米尼西塔”的机器人设备,包括硬件、软件和运动控制系统。这一举措促使国内外,尤其是中国的一些公司开始开发自己的产品,并且价格相对较低。然而,这些产品在质量控制和性能方面存在明显不足。例如,多购机器人(现已被小鹏收购并更名为腾讯智能》,南京的未来公司,以及山东的优宝特公司均采用了MIT的开源方案进行产品迭代。"然而,由于这些方案本质上是实验室级别,适合学术研究而非市场化应用,因此其商业化效果不佳。大多数公司在使用这些开源方案时缺乏足够的自主创新,导致产品局限性大。相比之下,坚持自主研发技术并掌握核心技术的几家公司,如一些专注于机器狗研发的企业,反而发展得更好。因此,自主创新和掌握核心技术对于企业的发展至关重要。


波士顿动力是否有开源计划?其商业化进展如何?

波士顿动力从未进行过任何形式的开源。这家公司由MIT和CMU 教授迈克尔"雷伯特创立,并获得美国军方及政府支持,一直致力于腿足式机器人的研发,包括机器狗和人形机器人等。由于接受了军方资金支持,他们无法进行开源。此外,公司本身也具有浓厚的学院派背量,不倾向于开放其技术。波士顿动力目前正在推进商业化,但进展并不如预期顺利。其产品价格高昂,例如最低配版本机器狗售价约为7.5万美元,而用于行业应用则需额外配备导航模块、机械臂和相机模组,总价可达数百万人民币。而且,这些价格仅适用于美国本土市场,若转售到中国,还需支付10%至20%的关税。此外,该公司将中国、俄罗斯和伊朗排除在销售范围之外,因此波士顿动力产品在中国市场几乎看不到。


国内与波士顿动力相比,在机器人商业化方面有哪些优势?
国内厂商在成本控制、应用场景理解以及市场需求满足方面具有显著优势。尽管波士顿动力车期势头强劲,但由于高昂价格、高人工成本及服务不到位,其市场表现逐渐平。而国内厂商凭借庞大的应用市场,通过不断打磨行业应用技术与团队服务,实现了对波士顿动力的超越。特别是在机器狗领域,国内厂商不仅满足了国内巨大的市场需求,还积极拓展北美、欧洲及亚太等海外市场。因此,相较于波士顿动力,因内厂商在全球范围内具备更强竞争力。

国内厂商如果要达到波士顿动力机器狗同样水平的四足机器人,其成本大约是多少?
国内厂商若能达到波士顿动力机器狗相同水平的四足机器人,成本大约在 10 万元人民币左右,相当于波士顿动力机器狗成本的四分之一不到。

英伟达与国内厂商在基础模型方面的合作主要集中在哪些方向?
英伟达在基础模型方面与国内厂商的合作,主要集中在提供算力和训练环境。今年3月,英伟达成立了G2007和G201T项目,并开放了SK静和SK这两个仿真平台。虽然这些平台不是开源的,但它们是免费的,用户可以在上面运行算法而无需支付费用。然而,当仿真结束后,需要将仿真的结果导入到实物机器人进行计算时,就必须使用英伟达的算力模块。这种策略使得用户在选择计算模块时更倾向于使用英伟达产品,从面形成一个完整的生态系统。
此外,英伟达还投资了优格(Agility Robotics)这家美国做人形机器人的公司,与0penAI联合投资,以实现大脑算法与本体运动控制的一体化发展。

腾讯研发的四足机器人技术现状如何?未来是否可能与其他国内厂商合?
腾讯研发的四足机器人,如GMO卡,已经能够挑战高难度任务梅花。这项技术主要通过视觉检测梅花桩的位置,再通过运动控制算法规划落脚点,实现精准踏。尽管这项技术并未大量应用当前最火的大模型技术,而是依赖感知和运动控制,但其效果显著。目前业内其他公司也具备类似能力,有些是通过购买现成机器狗进行开发,有些则是联合开发。腾讯由于重软件,其硬件部分多为外采,因此未来与其他国内厂商合作共享技术资源是完全可行且已有一些项目正在进行电。

近期国内宇树发布的新款 Unitree G1 售价降至 10 万元以下,其低成本策略是什么?同行如云深处、蔚蓝等能否具备同样竞争力?
宇树能够将 Unitree Gl售价降至 10万元以下,其核心策略是全栈自研,即核心零部件如关节模组、电池、计算板、感知模块等均自主研发。
例如,在关节模组方面,将电机、减速器、电机驱动器、编码器和传感器高度集成:电池方面,通过外采电芯,自行焊接并设计EMS管理系统。而同行如云深处、蔚蓝等通常采用购买现成组件或定制开发,这使得其成本较高。因此,要实现类似价格竞争力,对这些公司来说难度较大。

在未来成本进一步下降的情况下,人形机器人的售价最低能降到什么水平?
目前全尺寸人形机器人的售价大约为99,000元,这个价格已经相对合理。如果去掉传感器和4手臂,仅保留腿部,价格可以进一步降低。例如,深圳某公司最近发布了一款双足机器火,售价约为40,000元,但这类产品只能称为双足机器人,因为它们没有上半身。

机器狗的成本是否有可能降到万元以下?
目前市场上已有万元以下的机器狗,例如字树科技的一款机器狗售价为9,997元。若要进一步降低成本,需要采用新的设计方案,预计最低可以降到五六千元,但再低就很难了。因为与无人机相比,机器狗需要更多电机和减速器,其关节模组、算力模块、电池等组件的成本都较高。

人形机器人通常需要多少个电机?
人形机器人所需电机数量取决于其自由度(DOF)。没有灵巧手的人形机器人一般有20多个自由度,对应20多个电机。如果配备灵巧手,自由度可增加至40多个,相应地需要40多个电机。不同厂商设计有所差异,有些单腿5个自由度,有些6个自由度:单手4至7个自由度不等。因此,总体来说,没有灵巧手的人形机器人一般有20多个关节,而有灵巧手的则可能达到40 多个关节。

国内外人形机器人在抗冲击能力和后空翻技术方面有哪些差异?
大部分公司的人形机器人已经具备一定抗冲击能力,可以在轻微碰撞下保持平衡。然而,目前全球仅宇树科技实现了全尺寸1.8米高电驱动人形机器人的后空翻功能。波士顿动力公司的阿特拉斯液压版本早已实现这一功能,但在电驱动领域仍是宇树科技独占整头,特斯拉尚未展示其人形机器人下半身的运动性能,因此无法评估其是否具备类似能力。

激光雷达和深度相机在当前人形机器人中的应用情况如何?这些组件的采购成本大致是多少?
当前大部分人形机器人公司采用激光雷达加深度相机的方案。深度相机方面,国外品牌如英特尔、Vivo30 等价格约为2000多元,而国内品牌如银河微电子、奥比中光则便宜一些,大约 1,000多元。
激光雷达方面,根据线数不同(例如16线或 32线),国产品牌如、速腾聚创、大疆旗下蓝沃等价格较进口产品便宜,每台可能相差几千甚至上万元。而国外品牌如威力登(现已关闭或被收购)和奥斯特也提供3D激光雷达产品。此外,一些公司如特斯拉选择纯视觉方案,以降低硬件成本,但纯视觉方案在处理虚影、光线变化及雾气等环境因素时存在一定局限性。

在自动驾驶和机器人技术的发展中,不同公司采用了不同的技术路径,您如何看待这些技术路线的选择?
每家公司在自动驾驶和机器人技术上都有自己的选择。例如,特斯拉主要依赖视觉方案,而未来汽车则采用激光雷达加视觉的方案。这种多样性可以类比于武侠小说中的不同门派,各有特长和特点。不能简单地说哪种方案更好或更差。对于单个机器人来说,目前一个3D激光雷达已经足够满足需求。

谷歌推出的多模态模型如 Gemini 1.5,对机器人技术的发展有何影响?
谷歌的多模态模型如 Gemini 1.5,如果能够开源,将对整个机器人和 AI 行业带来重大利好。类似于 MIT 开源项目,这将引入更多竞争者,但也会加速产品进程,对消费者和用户友好。然而,是否开源取决于谷歌自身的决定。从整体来看,开放性的生态系统是行业发展的关键

波士顿动力的人形机器人的手只有三个手指,而未来是否需要标配五个手指?
是否需要五个手指取决于应用场景。目前来看,三个手指可以完成大部分任务,例如刷牙、使用鼠标等,但确实会有些别扭。五个手指在成本和可靠性方面目前较高,因此许多公司如波士顿动力、宇树科技都采用三指方案。然而,从通用性角度来看,五个手指是必要的,因为三指无法适应所有产品需求。

当前四足机器人(机器狗)与人形机器人的市场出货量如何?
四足机器人的年出货量大约在1万到2万台,而全尺寸人形机器人的全球年出货量目前不到1,000台。今年可能只有几百台,但明年预计会达到万台级别。从中国市场来看,四足机器狗的销量已超过万台,并且平均售价在10万元以内。未来三年内,中国市场四足机器狗年均出货量预计将达到大几万台,并保持百分之几十的增长率。

四足机器人在电力巡检中的应用前景如何?
电力巡检是四足机器人找到的重要应用场景之,,其市场需求非常大,有望成为万亿级市场。例如,一个省如果全面使用四足机器人进行电力巡校,包括变电站、发电厂、配电室等,每年的设备采购、租用及技改需求可能达到几万甚至更多。这一领域的发展还受到国家政策和财政支持力度的影响。如果全国范围内推广使用,这一市场规模将非常庞大。

四足机器人在航天探索中的应用前景如何?
虽然美国 NASA 早已研究四足机器人用于航天探索,目前我们也接触到一些相关需求,但这一领域仍需时日发展。这不仅涉及到机械本身,还包括通信以及应对极端环境的问题。例如,在月球或火星上,高温或低温环境下现有技术可能无法承受。此外,目前使用月球车或火星车进行探测已经能适应这些环境,因此短期内不一定需要转向四足或人形机器人的方案。

在未来的太空探索和建设中,机器人将扮演怎样的角色?
长期来看,在月球或火星上进行建设时,机器人将成为重要的劳动力。由于这些环境对人类来说极其严苛,机器人能够在不适合人类生存和工作的条件下高效完成任务。因此,在太空探索和建设中,机器人将发挥关键作用。

波士顿动力公司与美国军方合作的情况如何?未来单兵配备机器狗是否有市场需求?
波士顿动力公司确实与美国军方进行了深度合作。在军事领域,单兵配备机器狗的技术需求已经初步显现。虽然我们公司不直接涉足这一业务,但军方及其相关研究院和第三产业公司,如201、201等,都在积极研发这类技术。这是未来国家战略层面的重要方向。机械化部队的发展思路也符合这一趋势。

目前贵公司的产品在C端(消费者市场)和B端(企业市场)的销售占比如何?未来3-5年的增速预期如何?
目前,从销售额来看,我们公司的产品在B端市场略多于C端市场。然而,从出货量来看,由于C端客单价较低,其出货量更大。未来3-5年,如果C端市场能够实现指数级增长,将会非常显著,可以参考大疆无人机的发展路径。但要实现这一点,需要找到能打动消费者且切实可行的用途,因为大部分消费行为都是冲动型消费。而B端市场则是一个需要长期投入、循序渐进发展的巨大市场,其天花板非常高,但过程相对缓慢。

在 B端领域,哪个细分行业可能会释放最高增速和需求?
我认为巡检行业将会释放最高增速和需求。目前,我们主要从事电力检,但未来我们希望替代更多日常工作,例如保安巡逻、园区巡检、小区巡检以及公共安全领域(如火车站、地铁站等)的任务。这些都可以用机器人或机器狗来替代一部分人力资源,这个市场潜力大。

采购这些机器人主要是由政府主导吗?还是其他主体?
并非完全由政府主导。虽然政府采购是一部分,但更多的是私营企业或小区业主承担。例如,公司所在园区内的保安巡逻任务可以由机器人替代,而这些园区通常是私营性质的小区也是如此,中国有大量的小区,每个小区都有大量保安,这些费用通常由业主缴纳物业费来支付。因此,这既涉及到B端,也涉及到C端市场。

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