2022年8月11日，小米發(fā)布人形機器人“鐵大”(CyberOne)；2022年10月1日，特斯拉在加州帕羅奧圖舉行2022年AI Day推出了售價不超過2萬美元的人形機器人“Optimus擎天柱”。兩大科技公司發(fā)力，成為了一個新的風向標：我們已經越來越臨近人形機器人大規(guī)模走向市場的商業(yè)化拐點。
機器人被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，而人形仿生機器人則是機器人領域公認的終極目標。相比于以機械能力見長的工業(yè)機器人，人形仿生機器人的技術難點在于盡可能模擬人在各類場景下“感知-認知-決策-執(zhí)行”的過程。在對仿生人形機器人的研究過程中，產生的大量新技術能夠更好地服務于人。
目前形形色色的“機器人”已經廣泛應用于日常生活和工業(yè)生產。比如家庭用的“掃地機器人”，物流公司在產業(yè)園使用的“物流機器人”，在餐廳送餐的機器人等等。不過上述產品大多不符合“人形機器人”的定義。從長遠來看，人形機器人成熟后用途多多，它可以代替人在一些缺氧、強輻射環(huán)境中工作，或在對人有危險的環(huán)境里長期駐守，比如空間站、探月工程等。人形機器人研究涉及機械、電氣、材料、傳感、控制、人工智能等多個學科的交叉與融合，對拉動多個產業(yè)意義重大。但有業(yè)內人士認為，短期而言人形機器人看不到太大實際用途，只能在資本市場上起到支撐估值的作用，產業(yè)鏈上游核心零部件及軟件系統(tǒng)集成是關鍵技術壁壘。
人形機器人的未來究竟是仍舊停滯在概念層面，還是真正走入市場，成為生產生活中的“有機單元”，這值得每個人拭目以待。
人型機器人（英語：Android），又稱仿生人，音譯安卓，是一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人(robot)尤其特指具有和人類相似肌體的種類。直到最近，人型機器人的概念還主要停留在科學幻想領域，常見于電影、電視、漫畫、小說等。機器人學方面的進展已經可以設計出功能化擬真化的人形機器人(humanoid robot)。
仿生人擬真的程度有很多，有些可以從外觀上識別，也沒有真人的思想和感情。反過來說亦有開發(fā)外觀不似人，但能夠有似真人行為的機器人，如2001年美國麻省理工學院研發(fā)了號稱世界上第一個有類似人類感情的機器人。
現(xiàn)代的人形機器人一種智能化機器人，例如 ROBOT·X人形機器人，在機器的各活動關節(jié)配置有多達17個伺服器，具有17個自由度，特顯靈活，更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動作。它還配以設計優(yōu)良的控制系統(tǒng)，通過自身智能編程軟件便能自動地完成整套動作。
人形機器人集機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多門學科于一體，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標志，因此，世界發(fā)達國家都不惜投入巨資進行開發(fā)研究。日、美英等國都在研制仿人形機器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的進展。
| 時間 | 人形機器人發(fā)展歷程 |
|---|---|
| 1960 | Mi omir Vukobratovic 在1960年代引入的零矩點(ZMP) 穩(wěn)定性理論 |
| 1972 | 早稻田大學加藤一郎發(fā)布Warot-1 |
| 1986 | 本田公司研制EO，發(fā)布E系列機器人 |
| 1997 | 本田公司發(fā)布Humanoid P3 機器人 |
| 2000 | 中國國防科技大學發(fā)布先行者 |
| 2000 | 本田公司發(fā)布Asimo,并開始模仿人類動作和形態(tài) |
| 2008 | 首次發(fā)布用于認知科學研究的iCub機器人 |
| 2010 | NASA發(fā)布航天用機器人Robonaut2 |
| 2013 | MIT研發(fā)DRC-ATLAS |
| 2015 | 日本軟銀公開發(fā)售Pepper 類人機器人 |
| 2016 | Neurorobotics Robot Designer 平臺建立，旨在創(chuàng)建有大腦的機器人 |
| 2017 | 波士頓動力發(fā)布新版人形機器人Atlas |
| 2021 | 特斯拉宣布將推出人形機器人Optimus |
從相關產業(yè)鏈分析，人形機器人涉及到自動駕駛、視覺導航、傳感器技術等多個技術融合，機械產業(yè)鏈方面主要涉及到機器人的核心零部件(伺服電機、減速機、控制系統(tǒng)、驅動器等)、機器視覺等方面，按成本拆分，伺服系統(tǒng)/控制器/減速器/本體制造分別占工業(yè)機器人成本的24%/12%/35%/23%，其中上游核心零部件成本合計超70%，隨著機器代人浪潮加速，相關產業(yè)鏈具備較大成長潛能，尤其是上游核心零部件有望直接受益。
想要達到高自由度，最有效的方法就是為人形機器人裝載更多的電機。當前技術條件下，伺服和步進電機是控制電機下的主要產品，其中伺服電機優(yōu)勢更加明顯。
伺服電機為閉環(huán)控制，通過實時的閉環(huán)信號反饋來調整，實現(xiàn)更精密的控制。綜合來講，伺服電機在控制精度、低頻特性、過載能力、速度響應等許多性能方面都優(yōu)于步進電機，更適用于工業(yè)自動化、機器人等領域。
伺服電機的增加，就需要配套增加減速器、控制器、傳感器、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、環(huán)境交互系統(tǒng)等，而這些全都需要大量資金投入，參考工業(yè)機器人單體制造成本構成，減速器、伺服電機、控制器和本體占據(jù)成本總支出的85%。而人形機器人關節(jié)數(shù)量是工業(yè)機器人的5-8倍，伺服電機成本占比更高。
人形機器人產業(yè)鏈梳理
人形機器人或帶動上游核心零部件發(fā)展
人形機器人或帶來機器人上游核心零部件投資機會。參考工業(yè)機器人零部件及 特斯拉公布的人形機器人技術細節(jié)和應用場景，人形機器人可能受益的環(huán)節(jié)有減速器、 電機、結構件、半導體芯片及器件、傳感器、面板玻璃和材料等。成本構成方面，工業(yè)機器人的核心零部件主要為減速器、伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)， 分別為 32%、22%和 12%，成本占比超過 65%。我們判斷人形機器人零部件中減速器的 價值量較大。
減速器：機器人成本占比最高的零部件
減速器產品主要可分為 RV 減速器、諧波減速器、擺線針輪行星減速器和精密行星減速器。減速器的作用是連接動力源和執(zhí)行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用，減速器將電機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的。目前工業(yè)領域的機器人主要使用 RV 減速器和諧波減速器， 根據(jù)兩者的特點各有不同的應用位置。
RV 減速機與諧波減速機均可應用于人形機器人的不同部位。RV 減速器的特點是擁有較高的傳動效率、輸出扭矩和扭轉剛性，通常應用于機器人的腿部、腰部和肘部等承重關節(jié);諧波減速器的特點是噪聲小、體積小、重量輕、運動精度高，主要應用于輕型、小型工業(yè)機器人的末端部位。對于人形機器人來說，在進行搬運物品時，承重較大的腰部、腿部等關節(jié)處可配置 RV 減速器，而進行精細化操作時，機器人的小 臂和腕部可配置諧波減速器。
01減速器行業(yè)情況介紹
根據(jù)中國通用機械工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020 年中國減速機產量達到 917 萬臺，較 2013 至 2018 年的平均值增長近 54%。除此之外，近年來諧波減速機規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增加的 態(tài)勢，2020 年諧波減速機規(guī)模達 12.6 億元。根據(jù)《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》， 到 2025 年，機器人產業(yè)營業(yè)收入年均增速超過 20%。我們預計到 2025 年我國機器人 諧波減速機規(guī)模有望達到 31.4 億元。
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收起
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運動控制及邏輯處理最牛的波士頓動力的機器人Atlas
——是的，就是那個完成后空翻動作的機器人。 ——實驗室力最牛逼的運動控制專家。
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法國的NAO——教育類機器人的頂尖選擇
NAO機器人是由Aldebaran開發(fā)的，于2005年由Bruno Maisonnier在法國巴黎成立，是一家致力于商用機器人的研發(fā)和生產的公司，作為世界上應用最廣泛的新一代可編程仿人機器人之一。
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日本的Pepper——商用上面最感性的機器人
軟銀收購了pepper，目前也是另外一個商用上面比較好的仿人形機器人。它通過視野系統(tǒng)來察覺人類的微笑、皺眉以及驚訝，通過語音識別系統(tǒng)來識別人類的語音語調以及特定表現(xiàn)人類強烈感情的字眼。
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日本豐田T-HR3
豐田發(fā)布的第三代人形機器人T-HR3，似乎讓我們感到這種未來應該不遠了。制機器人時，用戶需要坐在特制的椅子上，并戴上數(shù)據(jù)手套和HTC Vive VR的頭顯設備，通過遙操作和VR技術來進行。
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本田機器人ASIMO——矮子
在汽車制造商中，是盯著豐田走的。阿斯莫機器人也經過好幾代更新了?，F(xiàn)在走起路來已經行動自如了，甚至可以踢球。這平衡以及ai智能處理能力就是這么的牛。新版本能夠更快、更平穩(wěn)的上下樓梯。
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俄羅斯的Fedor——戰(zhàn)斗民族殺手锏
這個機器人是俄羅斯軍方研制的。能夠同人握手，能夠舉重，能夠開車，甚至能夠射擊。俄羅斯的副總理說：“我們測試機器人射擊，就是為了測試機器人的邏輯處理能力”。
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TALOS，這是PAL-robot開發(fā)的仿人形機器人
下面看看整個機器人的參數(shù)，一個是自由度，自由度直接的造就了這個機器人的工作處理能力是否強悍。能夠完成多種工作。
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優(yōu)必選的機器人
這款機器人就是之前在央視春節(jié)晚會現(xiàn)場跳舞的機器人，也是從那時候開始優(yōu)必選開始火熱的。之前的優(yōu)必選面臨這倒閉的風險。當下已經成為機器人行業(yè)的獨角獸了。
硬件方面：
運動控制 這里包含了電機，傳動，以及運動控制系統(tǒng)。這方面波士頓動力絕對是高手。能后空翻的機器人運動控制能力肯定強悍。
傳感器 傳感器是機器人的五官，包括了光電傳感，激光傳感，以及智能導航。也就是說，你需要機器人能夠有效的避障。并且在陌生的環(huán)境中能夠快速的識別周圍環(huán)境，并且可以判斷優(yōu)勢的路徑。國外做的比較好的系統(tǒng)是:SLAM導航系統(tǒng)。
智能芯片 當下國內有不少人工智能的企業(yè)都在研究AI芯片，包括寒武紀在內做的還不錯。這個就是機器人學習的基礎。你需要能夠運算復雜的數(shù)據(jù)，來判斷邏輯執(zhí)行的正確性。
軟件方面：
語音識別 機器人是不會動的，也是不能自己聽，說讀寫，看的。需要傳感器采集數(shù)據(jù)。識別外部的信息。這個就相當于機器人的判斷大腦之一。國內做的不錯的例如：科大訊飛，百度等等。
圖像處理 這個就相當于機器人用機器人視覺（就是相機），看到了什么，他怎么識別這些信息。國內也有做的不錯的，例如：依圖科技，曠視科技，商湯科技。
處理系統(tǒng) 這玩意就復雜了。我們可以簡單的類比為，windows操作系統(tǒng)，如果將外部的一個信息，例如看到一塊石頭，怎么去繞開他。這就是內部的系統(tǒng)干的事情。
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“人形機器人”，新產業(yè)還是舊思維？
在8月11日小米秋季新品發(fā)布會上，一款全尺寸人形仿生機器人CyberOne正式亮相，小米的“造人”計劃引爆了資本市人形機器人是機器人產業(yè)界提出最早、但目前還最不確定前景的方向之一，如馬斯克所說，“要讓人形機器人達到跟手機一...
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多家公司站臺人形機器人，機器人將接力新能源？乾坤未定
2022年8月11日，小米集團召開雷軍年度演講暨新品發(fā)布會，除了小米MIX Fold 2折疊手機、Redmi K50至尊版、小米 Watch S1 Pro等重磅數(shù)碼產品，小米首款全尺寸人形仿生機器人CyberOne(鐵大)也正式亮相。
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人形機器人點燃3D傳感賽道
機器代人浪潮下相關產業(yè)鏈有望持續(xù)受益，除工業(yè)機器人之外，機器視覺個股也大幅上漲，而機器視覺技術的一大核心便在于3D傳感。近期，特斯拉將推出人形機器人的消息一出，科技領域瞬間炸鍋，甚至帶動了千里之外的中國機器人上市公…
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人形機器人攪動機器人市場一江春水，減速器成為最大“贏家”
減速器分為RV減速器和諧波減速機。具體到諧波減速器市場，中金公司預測2025年工業(yè)機器人用諧波減速器市場規(guī)模28億元左右，疊加協(xié)作機器人、機床等應用場景，總市場規(guī)?？山?0億元。
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當科幻照進現(xiàn)實！人形機器人量產提上日程
馬斯克宣布，2022年不會推出任何新車，Cybertruck不會量產也沒有2.5萬美元新車，工作重心將放在完全自動駕駛和人形機器人上。人形機器人的研究起步于1960年代后期，距今不過幾十年的光景。從1973年WABOT-1的誕生開始，人們...
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特斯拉人形機器人獲新突破，與特斯拉汽車共用AI系統(tǒng)
據(jù)CNBC，馬斯克周四表示，特斯拉最早將于明年(即2023年)開始生產一款名為擎天柱(Optimus)的人形機器人。馬斯克當日在得克薩斯州奧斯汀市的特斯拉新汽車裝配廠開幕儀式上表示，“我們有望在明年生產第一個版本的擎天柱機器人。
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機器人行業(yè)深度：剖析七大相關公司，尋找人形機器人產業(yè)機會
人形機器人的歷史最早可以追溯到1495年意大利科學家達芬奇設計的第一款人形機器人，以風能和水力為驅動力，用齒輪作為驅動裝置，使得機器人可以揮舞胳膊或者站立。
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科技公司迷上“人形機器人”
近日，某知名科技公司推出名為“Optimus”(中文名為“擎天柱”)的人形機器人原型機，并宣布該款產品最快3年內量產，最終售價遠低于一臺電動車。據(jù)了解，人形機器人正成為中外科技公司熱捧的項目。有本地科技公司高管向記者表示，...