Original 伊然研究員壹號 伊然研究

這一代人工智能以通用大模型為代表,，主要功能是用自然語言的方式解決需求。我們不需要學(xué)習(xí)任何軟件,，也不需要了解實現(xiàn)過程如何調(diào)用插件,，只要用自然語言提出需求就能得到滿足，所以在協(xié)同辦公,、內(nèi)容創(chuàng)作上很快體現(xiàn)出商業(yè)價值,。

但要復(fù)制智能手機在移動互聯(lián)網(wǎng)上的商業(yè)成功，人工智能就不能只靠優(yōu)化人的工作效率,，還必須有更加智能化的終端設(shè)備,，以及顛覆性商業(yè)模式創(chuàng)新，所以市場預(yù)期轉(zhuǎn)向具身智能,，智能機器人延伸,。

英偉達創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛日前也公開表示，人工智能的下一個浪潮將是“具身智能”（embodied AI）,，即能理解,、推理并與物理世界互動的智能系統(tǒng)。智能機器人正是承載這個智能系統(tǒng)的實體,。

具身智能三要素——

具身感知（Perception）：通過視覺,、觸覺等傳感器交互感知，構(gòu)建模型,，形成可以被機器人使用的具身概念,。

具身想象（Imagination）：構(gòu)建仿真引擎，模擬具身任務(wù)，為機器人執(zhí)行指令提供支撐,。

具身執(zhí)行（Execution）：基于計算機視覺,、機器人學(xué)和計算機圖形學(xué)，通過多模型訓(xùn)練,，在多傳感器合作下完成任務(wù)執(zhí)行,。

人工智能的不斷升級迭代，已經(jīng)擁有了邏輯推理鏈,，發(fā)現(xiàn)了人腦尚未學(xué)習(xí)到的計算方式（比如Alpha GO對圍棋暴力拆解）,，未來甚至可能會深入到人腦認(rèn)知不能觸及的領(lǐng)域，找到人腦尚未開發(fā)出來的認(rèn)知框架,，所以人工智能的發(fā)展不僅僅是提高效率的問題,，而是用更高級更快的算法算計這個世界的能力。

從這個意思上看人工智能的下半場是大模型軍備競賽的下半場,，是更全面實現(xiàn)智能和人機交互的下半場,。

從商業(yè)的路徑來看，人工智能滲透率將跟隨人機互動程度而拓展,，而特斯拉這次引發(fā)的人形機器人風(fēng)口將是下半場的新方向,。

2023年初第一次發(fā)布特斯拉機器人Optimus（擎天柱）特斯拉股價見底反彈,，2023年5月展示了優(yōu)化后的Optimus能夠分辨和抓取復(fù)雜物品特斯拉走出反轉(zhuǎn),，年內(nèi)股價翻倍。表達了市場對人工智能發(fā)展方向的高度認(rèn)可,，今天我們就來分享人形機器人的產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)機會,。

機器人經(jīng)歷從低級到高級的三代發(fā)展歷程。第一代機器人完全按照事先裝入到存儲器中 的程序步驟進行工作,；第二代機器人則配備傳感器,，能夠隨環(huán)境變化來調(diào)整自身行為；第三代機器人具有感知交互和思維能力,，能夠自主處理復(fù)雜問題,。

早在上個世紀(jì)70年代日本早稻田大學(xué)就開始研究和開發(fā)機器人，除特斯拉之外,，波士頓動力和中國的優(yōu)必選等長期投入機器人的公司,，但一直無法實現(xiàn)批量商業(yè)落地，主要原因就是我們要滿足智能化的關(guān)鍵技術(shù)沒有突破,，機器人在識別感知到有效執(zhí)行之間仍有關(guān)鍵的路徑?jīng)]有完全走通,。隨著多模態(tài)大模型技術(shù)的興起，模型參數(shù)高達萬億級別,，具身智能的實現(xiàn)曙光初現(xiàn),。

機器人技術(shù)涉及軟硬科學(xué)融合，對運動控制技術(shù)要求很高，需要機器人本體技術(shù),、人工智能技術(shù),、手眼協(xié)調(diào)、人機交互,，還有同步定位和導(dǎo)航技術(shù),。人工智能方面包括視覺算法和語音能力、人機交互能力以及對環(huán)境的理解能力,，短期來看運動控制軟件和硬件之間的復(fù)合能力是人形機器人的核心痛點,，表現(xiàn)為機器人動作僵硬反應(yīng)遲鈍，未來隨著AI深度強化學(xué)習(xí),，仿真 AI大模型的應(yīng)用,，機器人的運動能力、步態(tài)控制是可以得到優(yōu)化的,。

2022年全球機器人市場規(guī)模513億美元,，2017-2022年CAGR達14%，其中工業(yè)機器人195億美元,，服務(wù)機器人217億美元,，特種機器人超100億美元。我國服務(wù)機器人市場規(guī)模有望在 2023 年達到 751.8 億元人民幣,，占全球服務(wù)機器人市場的一半,。從預(yù)測數(shù)據(jù)看，服務(wù)機器人的增長空間比工業(yè)機器人大,，畢竟服務(wù)機器人在相對更開放,、更復(fù)雜的場景下工作，更需要智能的加持,。目前服務(wù)機器人主要體現(xiàn)在導(dǎo)覽機器人,、配送機器人、和陪伴機器人三個領(lǐng)域,，表現(xiàn)出人形特征更容易被市場接受,。

機器人的商業(yè)價值是替代高昂的勞動力成本，國海證券做過測算：在歐洲最低時薪為12歐元,，機器人一年工作300天換算為人工費用就是9.43萬美元/年,，如果特斯拉機器人能夠降到2萬美元，那么市場替代勞動力規(guī)模超過2231億美元,，和2022年的市場規(guī)模相比,，增長十倍。根據(jù)Statistics Market Research Consulting的數(shù)據(jù),，到2027 年預(yù)計市場 規(guī)模將達到 141 億美元,，CAGR達58.5%。其中2027年中國的人形機器人市場有望達到23億美元，CAGR達56.4%,。

由于人形機器人的替代人工的場景較為廣泛,，多家公司已經(jīng)下場開發(fā)。現(xiàn)在特斯拉機器人“擎天柱”可以完成澆花等簡單家務(wù),，EVE機器人在ChatGPT的支持下可以在監(jiān)獄和養(yǎng)老院提供安保服務(wù),，小米2022年8月推出了Cyber One人形機器人，小米機器人可識別85種環(huán)境聲音和45類人類情感,，面部的曲面OLED模塊,，可以顯示實時交互信息。我國人形機器人龍頭公司優(yōu)必選也向港交所提交了招股說明書,，優(yōu)必選機器人的用途是在家庭場景和辦公場景自由活動,，進行服務(wù)，國內(nèi)醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域還有一家——傅利葉智能機器人,，在康復(fù)機器人領(lǐng)域的產(chǎn)品矩陣已經(jīng)基本成型,，包括上肢、下肢,、運動與平衡以及物理治療,。

從機器人的性能和智能化水平來看，特斯拉人形機器人擎天柱Optimus仍然是行業(yè)內(nèi)的標(biāo)桿性產(chǎn)品,，從基本參數(shù)配置看,，Optimus包括裝載自研芯片依托FSD（全自動駕駛）等技術(shù)，表現(xiàn)更加智能化,，特斯拉人形機器人的核心是FSD智能系統(tǒng),，和自研的DI芯片加超級計算機Dojo,。Dojo 架構(gòu)擁有一個大規(guī)模計算平面,，極高寬帶和低延遲。作為 Dojo 架構(gòu)的重要組成部分,，D1 芯片采用 7 納米制造 工藝,，處理能力為每秒 1024 億次。

由于每個D1芯片之間都是無縫連接在一起,，相鄰芯片之間的延遲極低,，訓(xùn)練模塊最大程度上實現(xiàn)了帶寬的保 留，配合特斯拉自創(chuàng)的高帶寬,、低延遲的連接器,，算力高達9PFLOPs（9000萬億次）。它的目的是替人類完成一些重復(fù)無聊的或者危險的工作,。

中國能夠加入人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)的主要是硬件設(shè)備,，中國已構(gòu)建微特電機完整工業(yè)體系，產(chǎn)品占據(jù)全球超過70%的產(chǎn)量，其中無框電機達到國際先進水平,。我在4月3日《工業(yè)機器人：龍頭與新軍》中分析了機器人需要的減速器,、伺服系統(tǒng)和控制器三大核心零部件，當(dāng)時文中涉及的相關(guān)公司五月六月都錄得優(yōu)異表現(xiàn),。

國內(nèi)精密減速器和伺服器發(fā)展都比較快,，主要是諧波減速器性能達到國際水平，而RV減速器,、控制器也在奮力追趕,。這次根據(jù)特斯拉機器人核心硬件成本構(gòu)成部分，我們增加分析力矩傳感器,、滾柱絲杠,、空心杯電機和柔性傳感器。

機器人產(chǎn)業(yè)鏈

力矩傳感器：為機器人提供觸覺,，用于監(jiān)測,、檢測和記錄施加在傳感器上線性力和旋轉(zhuǎn)力，是技術(shù)難度非常大的電子裝置,。一臺高性能的力矩傳感器頂?shù)蒙蠂鴥?nèi)一臺協(xié)作機器人的價格,，主要的技術(shù)難點在于要解決加工過程中的間隙誤差和干擾，還有對所測的力量敏感度的問題,，把運動過程中標(biāo)定動態(tài)和靜態(tài),，并在運動過程中不斷實現(xiàn)算法和電路信號傳輸。目前高性能的力矩傳感器在國內(nèi)只有少部分企業(yè)參與,，但基本上還是以歐洲和日本產(chǎn)品為主,。

滾柱絲杠：特斯拉機器人用到行星滾柱絲杠。主要功能是完成方向性的運動控制,。通過將螺旋運動和行星運動結(jié)合在一 起,，將絲杠旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽钢本€運動，從而進行動力輸出,。行星滾柱絲杠以往產(chǎn)能主要集中于歐洲,、美國等。舍弗勒集團于2022年收購Ewellix公司,，其前身為SKF行星滾柱絲杠部門,，并結(jié)合旗下傳統(tǒng)高端行星滾柱絲杠品牌GSA，基本壟斷國際高端行星滾柱絲杠市場,。中國企業(yè)還在努力追趕過程中,；

空心杯電機是機器人靈巧手的核心部件，在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式,。因為沒有鐵芯所以也叫空心杯轉(zhuǎn)子,，采用無鐵芯轉(zhuǎn)子減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗,，具備鐵芯電機無法達到的控制和拖動的特性?？招谋姍C具有響應(yīng)快,、運行穩(wěn)定可靠、轉(zhuǎn)速波動較小的特點,，從工業(yè)控制到軍工,、機器人和高端機床，空心杯電機應(yīng)用非常廣泛,，特斯拉人形機器人的手部應(yīng)該是空心杯電機 驅(qū)動裝置 傳統(tǒng)裝置構(gòu)成,。

德國和瑞士兩家空心杯電機 齒輪箱 編碼器集成的公司每年銷售規(guī)模可達32億歐元,，可見市場空間非常大,，國內(nèi)有兩家上市公司從事這方面的開發(fā)和生產(chǎn)，但由于生產(chǎn)方式還比較落后,，在產(chǎn)品壽命和精度方面存在劣勢,。

柔性傳感器：是采用了柔性基板，本質(zhì)上是一種薄膜,，然后各種電子元器件集成在柔性基板之上形成皮膚狀的電路,，可以廣泛用于醫(yī)療和智能手環(huán)、元宇宙手套和智能家居比如床墊甚至腦機接口,。目前機器人應(yīng)用領(lǐng)域的柔性傳感器也被稱為電子皮膚,，專指能夠通過接觸被測物體，能夠接觸物體的力量,、溫度數(shù)值化,，可以加載觸覺、視覺,、聽覺,、味覺和嗅覺功能。

人形機器人需要大量運用柔性電子技術(shù),。整個市場2021-2028年復(fù)合增長率達到6.8%,，到2028年將會是一個84.7億美金的市場。

柔性傳感器開發(fā)從全球領(lǐng)先的Interlink公司深耕這個領(lǐng)域35年,，主要是對動態(tài)力量感應(yīng)，被應(yīng)用于包括汽車機器人和醫(yī)療和消費電子,，中國一家蘇州公司能斯達已經(jīng)掌握了柔性壓阻,、壓電、溫濕度和電容四大核心技術(shù),，不斷優(yōu)化柔性感知 采集系統(tǒng) 人機交互,，目前公司的“微納”傳感器在機器人領(lǐng)域有應(yīng)用,。

總的來說，機器人產(chǎn)業(yè)中很多產(chǎn)品的基礎(chǔ)研發(fā)周期較長,，無論是波士頓動力還是中國的優(yōu)必選,，以及日本的豐田、本田都一直是長期深耕人形機器人,，由于軟硬結(jié)合的技術(shù)難度和各個零部件設(shè)備復(fù)合協(xié)作的問題始終沒有突破,，人形機器人到目前為止也只能完成一些簡單任務(wù)，經(jīng)過漫長的六十年依然很難商業(yè)化,，而且波士頓動力和優(yōu)必選一直持續(xù)虧損,，豐田和本田放棄了人形機器人的持續(xù)投入，是未來商業(yè)化的重?fù)?dān)落在特斯拉機器人身上,，這不是一個短短兩三年就能看到成果的事情,。