​工业人形机器人:新质生产力背景下的制造业智能变革与未来发展

商道忌童言 2024-04-18 06:55:38

工业机器人,由伺服系统、控制器和减速器构成,是制造业的璀璨明星,承载着新兴技术,推动着行业变革。中国作为全球最大的工业机器人市场,其装机量居世界首位,众多产业链企业蓬勃发展,共同描绘出工业机器人智能化的壮丽画卷。

工业机器人在汽车、新能源、电子、金属、化学制品、食品等众多领域大显身手,搬运、码垛、弧焊、点焊、喷涂、上下料等场景中,它们轻松替代人工,释放出巨大的动能。这不仅标志着新质生产力的发展方向,更是制造业高端化、产业体系安全可控的坚实基石。

数字经济应用实践专家骆仁童博士认为,新质生产力与工业机器人行业的紧密联系:“工业机器人新质生产力的发展,主要体现在制造业技术改造升级工程和制造业数字化转型升级行动两大方面。这些作业过程已展现出机器人替代人工的显著优势。因此,实现生产线的自动化,离不开工业机器人的鼎力相助。工业机器人的广泛应用和智能化水平的不断提升,正是新质生产力蓬勃发展的生动写照。”

随着机器人控制、智能传感、人工智能等前沿技术的飞速发展,尤其是AI大模型与生成式AI技术的突破,人形机器人已成为各大企业争相布局的新兴领域。这些高科技的加持,不仅提升了人形机器人的技术水平,还加速了其商业化进程。如今,人形机器人已正式踏入工厂,开始承担起搬运、装配等繁重的工作,开启了智能制造的全新篇章。

近期,多家人形机器人企业纷纷宣布其产品已成功进入工厂,开始“打工”。其中,Apptronik、Figure AI、优必选、Agility Robotics等企业的人形机器人更是备受瞩目。它们不仅具备高度智能化的特点,还能在复杂的工厂环境中灵活应对各种挑战。

例如,德国车企梅赛德斯-奔驰与Apptronik达成重要协议,将引进Apollo人形机器人到其工厂,用于测试人形机器人在汽车生产中的应用及执行各种任务的能力。而优必选的工业版人形机器人Walker S则已在蔚来的汽车工厂进行“实训”,展现出了卓越的性能和潜力。

此外,均胜集团与人形机器人研究院联合研发的贾维斯JARVIS人形机器人也在其智能工厂中发挥了重要作用。这款人形机器人不仅具备高度智能化的特点,还能在复杂的生产环境中稳定工作,为制造业的发展注入了新的活力。

同时,美国人形机器人公司Figure AI与宝马的合作也备受关注。双方将共同探索人形机器人在汽车制造领域的应用,为未来的智能制造提供有力支持。而亚马逊和GXO Logistics等企业也纷纷尝试引入人形机器人,以提高仓库内部的操作效率和推动配送服务的加速与提升。

值得一提的是,除了上述企业外,还有多家科创板公司已前瞻布局人形机器人领域。他们通过不断创新和技术升级,为人形机器人的发展提供了强大的支持和保障。

在制造业中,与传统工业机器人相比,人形机器人展现出显著的优势。它们不再依赖预设程序来执行任务,而是具备感知环境、学习和自主决策的能力,使其能够适应多样化的场景。得益于AI大模型技术的支持,这些机器人在自主决策、柔性操作和人机交互方面表现出色。目前,人形机器人在制造业的应用日益广泛,涵盖了物品搬运、拾取与放置、质量检测、贴标、装配、智慧巡检以及高危作业等多个方面。

例如,在物品搬运领域,特斯拉CEO马斯克在2022年AI Day上发布的人形机器人“擎天柱”原型机就展示了其在汽车工厂搬运箱子的能力。同样地,Agility Robotics开发的Digit人形机器人在亚马逊仓库协助员工搬运空手提箱。此外,Apptronik公司推出的Apollo人形机器人也展现了其在物品搬运方面的实力。

在质量检测和贴标方面,优必选官方微信视频号曝光的工业版人形机器人Walker S在蔚来工厂参与了门锁质检、车灯盖板检测、安全带检测以及贴标等工作。这些机器人通过搭载定制化AI质检管理系统,实现了对汽车部件的实时图像采集与传输,确保了组装质量。

人形机器人在装配作业方面的应用也日益成熟。它们凭借灵活多变的机械手臂和精细的手指运动,能够精确完成各项装配任务,并实时调整策略以应对不确定因素。同时,这些机器人在智慧巡检领域也发挥着重要作用。它们搭载多种先进传感器和高清摄像头,具备高度的灵活性和自主导航避障能力,能够在复杂环境中自主巡逻并进行视觉检查。

在高危作业方面,人形机器人展现出了巨大的潜力。它们能够替代人类进入危险或恶劣的环境执行任务,从而有效降低人身安全风险。业内人士普遍认为,人形机器人在工业制造领域具有广阔的应用前景和空间。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,人形机器人将在制造业中扮演越来越重要的角色,推动制造业的智能化和高效化发展。

自1967年日本早稻田大学启动人形机器人WABOT研发项目以来,人形机器人研究历经半个世纪的沉淀与积累。如今,随着特斯拉擎天柱(Optimus)人形机器人的惊艳亮相,以及OpenAI ChatGPT等大语言模型的横空出世,人形机器人行业终于驶上了发展的快车道。

特斯拉擎天柱作为人形机器人领域的佼佼者,其强大的功能和惊艳的外观引发了全球范围内的广泛关注。而在国内,优必选、傅利叶智能等初创公司以及国防科技大学、清华大学等高校也在积极布局人形机器人领域,推动行业的快速发展。

随着人形机器人商业化的加速推进,越来越多的企业开始涉足这一领域。三星电子、VIVO等智能手机制造商也纷纷表示将加入人形机器人赛道,利用在人工智能和混合现实技术上的积累,推动人形机器人的创新与发展。

预计未来几年,人形机器人领域将面临更为激烈的竞争,同时市场规模亦将显著扩大。在此背景下,诸如特斯拉擎天柱等行业先锋通过不断的技术创新和突破,为整个行业注入了新的活力,既带来了丰富的发展机遇,也带来了诸多挑战。数字经济应用实践专家骆仁童博士指出,人工智能作为提升机器人智能水平的关键工具,其与机器人技术的融合有望攻克感知、认知和决策等难题,从而推动机器人实现更高程度的自主化操作。他预测,这一变革性的场景将在不远的将来成为现实。

尽管人形机器人在制造业工厂中的应用前景日益广阔,但目前仍处于初步探索阶段。例如,优必选将工业版人形机器人Walk S送往蔚来工厂进行测试,但这并非正式的订单交付,而是一次实验性质的“实训”。同样,人形机器人Figure 01在宝马斯巴坦堡工厂的应用也从执行少量工作开始。随着时间的推移,这些由AI驱动的人形机器人有望逐步承担更多制造工作,如搬运箱子、拾取和放置物品以及托盘装载等。预计在未来12至24个月内,Figure 01将全面融入宝马的制造流程,覆盖车身车间、钣金和仓库等多个工作区域。然而,这也表明人形机器人在制造业工厂中的大规模应用仍需时日。

实际上,短期内人形机器人大规模产业化的条件还并不成熟。高昂的成本以及技术上的瓶颈,是当前人形机器人企业需要着力解决的问题。

目前,人形机器人的高昂造价主要受其高昂的硬件成本影响。例如,波士顿动力的Atlas人形机器人预估成本就超过了20万美元。这种高价不仅限制了波士顿动力的商业化进程,也导致了公司的多次易手。尽管如此,有企业如稚晖君的“远征 A1”智元具身智能机器人产品发布时,提出了将硬件成本控制在20万元以内的目标。

然而,即使硬件成本得以控制,人形机器人在市场上的竞争优势仍然有限。以协作机器人为例,它们已经能够完成人形机器人在制造业中的大部分任务,并且价格更具竞争力。此外,随着AI大模型技术的发展,协作机器人的智能化水平也在不断提高。

技术瓶颈是人形机器人在制造业中大规模应用的另一个挑战。双脚站立的平衡性问题、稳定的步态控制、良好的避障能力等都是需要解决的关键技术。尽管一些企业已经在这些方面取得了一定进展,但人形机器人的运动协调性、感知能力、决策智能以及续航能力等方面仍有很大的提升空间。

此外,为了确保人机共存环境的安全,还需要建立和完善人形机器人的安全性标准和操作规范。同时,在AI大模型融合应用以及人机交互能力上,人形机器人也还有很大的发展潜力。例如,最新的研究成果显示,通过赋予人形机器人视觉语言模型(VLM)的多模态能力,可以使其更好地理解人类的意图并执行任务。

尽管人形机器人的成长之路充满荆棘,但其未来潜力依旧不可估量。全球各国及企业纷纷将其视为明日之星,竞相投入巨资以推动其技术进步和商业化落地。以中国为例,工信部已明确表示,将借助人工智能大模型等前沿技术,助力人形机器人制造业迈向新高度。我们有理由期待,不久的将来,人形机器人将以其卓越的先进性、智能性和安全性,在各行各业大放异彩。与传统工业机器人相比,人形机器人具备更高的灵活性,可轻松应对多变复杂的任务。它融合了人工智能、高端制造、新材料等尖端科技,横跨多个学科领域,彰显了跨学科融合的巨大潜力。无论是在制造业中助力人力完成精细操作,还是在教育、娱乐等服务业中展现魅力,人形机器人都有望成为引领未来产业变革的新热点。

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