近年來,隨著人工智能技術的迅猛發展,曾經只存在于科幻電影中的人形機器人,正逐漸從虛構走向現實。在2024年世界機器人大會上,各種人形機器人紛紛亮相,展示了各自的絕活。有的機器人可以輕松爬坡、搬貨、分揀,有的則擅長洗衣服、做漢堡、踢足球,甚至有的還能跳“科目三”、彈奏揚琴、寫毛筆字。
上海理工大學教授李清都接受媒體采訪時預測,未來五年內,人形機器人將無處不在。英偉達創始人兼CEO黃仁勛表示,AI的下一波浪潮將是機器人,其中人形機器人的發展尤為令人興奮。特斯拉CEO馬斯克更是給出了更為具體預測。他認為,到2040年,人形機器人的數量可能會超過人類,屆時至少會有100億個人形機器人,每個機器人的價格預計在2萬至2.5萬美元之間。馬斯克還樂觀地表示,這將推動人類進入一個富足的時代。
人形機器人不僅集成了芯片、新材料、傳感器、大模型等前沿技術,更是考驗一個國家在高端制造領域的能力,并且未來帶動的產業價值更是有望超越地產和互聯網。我國政府已經敏銳地捕捉到了這一趨勢,將人形機器人寫入了工作報告,并拿出了真金白銀來支持相關項目的推進。
在政策支持方面,四川、南京等地紛紛出臺相關政策,對新建或擴產的人工智能與機器人項目提供高額補貼。例如,四川對新建或擴產的人工智能與機器人項目提供高達1000萬元的補貼;南京則計劃通過產業基金支持人形機器人的研發創新和產業化進程,總規模500億元的江蘇省戰略性新興產業母基金已經啟動運行,并錨定人形機器人領域開展投資工作。
人形機器人本質上是AI系統落地物理世界的最佳載體,算法是核心,需與硬件匹配。機器人的輸出能力包含了虛擬與物理兩種形態,而要實現這一能力,不僅需要成熟的感知系統基礎、強大的算法分解任務和規劃動作、大模型不斷仿真訓練以及超強的算力支撐,還要求算法與硬件相匹配。這要求機器人企業必須自研算法,并持續進行更新迭代,以確保人形機器人在各種復雜環境中都能穩定、高效地運行。
從技術上看,抗壓硬度與靈敏度不足是當前存在的主要問題之一。但更為核心的是算法對運動能力的控制,包括本體平衡、行走步態、手部抓取等規劃與控制。這些都需要極高的技術水平和深厚的研發實力。此外,人形機器人的決策難度也遠高于自動駕駛等應用場景。決策層需要依據感知層獲取的信息進行決策判斷,來控制機器人身體做出動作規劃并下發指令。
AI技術是推動人形機器人發展的核心驅動力之一。隨著人工智能大模型的快速發展,ChatGPT等先進工具能夠助力人形機器人拆解任務,提高運動規劃的準確性和效率。目前,全球人形機器人企業主要分布在美國、中國、日本、英國等區域,各國企業都在積極研發和創新,以期在未來的市場競爭中占據有利地位。
在中國,人形機器人的主要布局者多為科技公司,如智元機器人、優必選、傅利葉智能、達闥等。此外,還有多家跨界公司也加入了人形機器人的研發行列,如騰訊、字節跳動等。
根據前瞻產業研究院的報告《2024-2029年中國人形機器人(仿生人)行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》,2024年中國十大人形機器人創新企業已經涌現,這些企業在人形機器人的技術研發、產品創新、市場推廣等方面都展現出了強大的實力和潛力。(排名不分先后)
深圳市優必選科技股份有限公司
企查貓資料顯示,深圳市優必選科技股份有限公司(簡稱:優必選)成立于2012年,注冊資金為41,956.281(萬人民幣),是一家集人工智能和人形機器人研發、平臺軟件開發運用及產品銷售為一體的高新技術企業。優必選通過自研機器人操作系統應用框架,打破國外系統的壟斷,加快實現真正的自主可控,進一步提升系統的安全性、穩定性和可靠性。優必選科技副總裁、研究院執行院長焦繼超說,中國有足夠大的市場規模,還有全球最好的工業供應鏈,非常利于高性價比產品的規模化生產。
優必選擁有全棧式技術,包括機器人技術、人工智能技術以及二者融合技術。這些技術涵蓋了從機器人的運動規劃和控制、伺服驅動器,到計算機視覺、語音交互、SLAM及自主技術、視覺伺服操作和人機交互等多個方面。此外,他們還開發了機器人操作系統應用框架ROSA。截至2023年12月31日,優必選全棧式技術擁有2100余項機器人及人工智能相關專利,其中逾400項為海外專利,發明專利占比超50%。
2014年成功研發首款小型人形機器人 Alpha,并于2015年在中國國際高新技術成果交易會上展示,2016 年 540 臺 Alpha 機器人登上央視春晚舞臺 。
2018年發布第一代人形機器人 Walker,2019年推出第二代 Walker 機器人,2021年新一代 Walker X 機器人發布,并在迪拜世博會參展,2022年 Walker X 機器人實現商業化,還發布了智能康養機器人產品及解決方案。
達闥機器人股份有限公司
企查貓資料顯示,達闥機器人股份有限公司(簡稱:達闥)成立于2018年,注冊資金為138,742.14(萬人民幣)。主要業務包括智能機器人科技領域內的技術開發、智能機器人的生產、租賃以及相關設備的銷售。公司先后榮獲了“全球人工智能初創公司第5名”和“2018中國人工智能創新成長企業50強榜單”、2023 年獲科技部批復建設 “云端機器人國家新一代人工智能開放創新平臺”榮譽。
達闥公司在北京、上海、深圳、成都、臺灣、香港、美國硅谷和日本東京設有多個研發和分支機構,業務遍布全球多個地區。公司已與超過300個應用合作伙伴和100家設備合作伙伴展開合作,開放超過3000個機器人技能模型,創造超過3500個數字孿生地圖。根據企查貓股權穿透圖顯示,達闥公司先后成立了珠海市達闥云端智能科技有限公司、深圳達闥科技機器人有限公司、達闥機器人(廣州)有限公司等多家子公司。
達闥公司技術研發
柔性關節技術:攻克了柔性關節技術難題,通過將電機、驅動器以及編碼器整合等方式,并引入通信、計算、傳感等技術,研發出多柔性關節智能協同的系統,使機器人動作更加精準流暢2.
云端智能技術:將機器人的 “大腦” 放在云端,實現關鍵數據處理和智能運算的分布式部署,提供更強大的性能算力,便于智能升級,同時也降低了機器人本身的硬件成本和復雜性
達闥公司開發的GingerXR 人形機器人具備先進的柔性關節和靈巧手,配備 41 個柔性關節和 5 公斤的靈巧手,能夠模擬人類的手勢動作,完成多種任務,計劃 2025 年實現規模化量產。
在知識產權方面,達闥擁有商標信息640條、專利信息1102條,國際專利114條,和著作權信息25條。
樂聚(深圳)機器人技術有限公司
樂聚(深圳)機器人技術有限公司(簡稱:樂聚)成立于2016年,法人代表是冷曉琨,注冊資金為190.235(萬人民幣),是一家專注于人工智能領域——高端智能人形機器人研究與開發的高科技企業。公司總部位于深圳,同時在哈爾濱及杭州設有研發及生產基地。“樂聚”核心成員來自哈工大博士團隊,團隊成員曾獲得“全國機器人大賽”冠軍,樂聚公司已擁有相關發明專利,并掌握了包括樂聚自研高精度強扭矩機器人專用舵機及自穩定雙足步態算法在內,從機器人整體結構設計、核心部件制造到人工智能算法研發的一系列技術,實現了步態控制。
樂聚機器人的產品線豐富,包括AELOS系列、微型機器人、塔洛斯機器人等不同種類的機器人產品,滿足用戶的不同需求。
2023年12月,樂聚發布了大尺寸高動態人形機器人“夸父”,這是一款國內首款可跳躍、可適應多地形行走的開源鴻蒙人形機器人。夸父重量約45kg,全身自由度26個,步速最高可達4.6km/h,快速連續跳躍高度超過20CM。夸父人形機器人擁有6大核心技術,包括運動規劃技術、落足點自主調節技術、狀態感知技術、全身力控制技術、一體化關節控制技術、本體結構設計與校核技術。樂聚自研的一體化關節,峰值扭矩可達300Nm以上,扭矩密度達到了200Nm/kg以上,滿足了機器人高動態、高爆發、高精度的需求。
夸父人形機器人已在高校科研、交通勸導、展廳導覽、家庭服務等場景中陸續上崗實習。
在知識產權方面,樂聚擁有商標信息209條、專利信息200條,國際專利0條,和著作權信息13條。
杭州宇樹科技有限公司
杭州宇樹科技有限公司(簡稱:宇樹科技)是一家在世界機器人領域內知名的民用機器人公司,專注于消費級、行業級高性能通用足式/人形機器人及靈巧機械臂的自主研發、生產和銷售。公司成立于2016年,注冊資金為239.9071(萬人民幣),由王興興創立,他本人也是一位具有近10多年足式機器人研發經驗的國際知名機器人專家。
宇樹科技在機器人核心零部件、運動控制、機器人感知等綜合領域具有領先性,并且高度重視自主研發和科技創新。公司全自研電機、減速器、控制器、激光雷達等機器人關鍵核心零部件和高性能感知及運動控制算法,整合機器人全產業鏈,在足式機器人領域達到全球技術領先。目前累計申請國內外專利180余項,授權專利150余項,是國家高新技術認證企業,也是國家級專精特新“小巨人”企業。
2023年8月16日,宇樹科技發布的第一款通用人形機器人Unitree H1。 H1身高約1.8米,體重約47公斤,具備5自由度的單腿關節和4自由度的單手臂。步行速度可達1.5米/秒,與成人步速相當。H1繼承了宇樹科技在四足機器人硬件和控制方面的優勢,是全球首款能夠原地后空翻的商業化人形機器人。H1沒有加裝靈巧手,而是留給用戶自行安裝,這使得H1能夠被全球各地的大學、研究機構和AI公司購買用于研究。
2024年5月,宇樹科技推出的第二代人形機器人Unitree G1。G1的能力相比H1有了顯著提升:身體和雙腿能旋轉近360°,能夠緩慢完成鯉魚打挺,手部也從圓疙瘩變成了有三根指頭的靈巧手,能夠執行舞棍、開可樂、砸核桃等動作。G1的起售價為9.9萬元人民幣,相比H1價格大幅下降,便宜了超過80%,直接拉低了市場上人形機器人的價格。
在知識產權方面,宇樹科技擁有商標信息417條、專利信息148條,國際專利32條,和著作權信息11條。
四川天鏈機器人股份有限公司
四川天鏈機器人股份有限公司(簡稱:川機器人)成立于2012年,注冊資金為7,000(萬人民幣),法人代表是胡天鏈。川機器人以自主研制機器人作為主營業務,是西南地區能提供全面自動化解決方案、具備光機電軟一體化研發能力的系統集成商之一。
公司在機器人生產、制造領域積累了豐富的技術儲備,掌握了主要核心零部件及部分結構件自主生產技術,在知識產權方面,川機器人擁有商標信息27條、專利信息166條,國際專利0條,和著作權信息1條。
川機器人公司研發的人形機器人“天鏈人形機器人 T1”身高160cm,體重(含電池)43kg,全身具有71個自由度。該機器人高度模擬人體骨骼結構,關節活動范圍廣,髖關節具備-25°至142°的活動范圍,膝部關節具備-10°至155°的活動范圍,關節角速度達到720°/s,部分關節可達到900°/s。它能夠做出一字馬、壓腿等柔韌動作,單腿負重深蹲65kg,雙腿負重深蹲可達145kg。關節最大扭矩達到450Nm,瞬間極限指標可以達到562Nm,可在9kg左右的單腿重量內實現1162Nm的單腿最大扭矩輸出總和。
杭州藍芯科技有限公司
杭州藍芯科技有限公司(簡稱:藍芯科技)成立于2016年,法人代表是高勇,注冊資金為5,184.812(萬人民幣),是一家專注于移動機器人深度視覺系統及相關產品研發的高新技術企業??,公司的核心團隊由來自中科院、復旦大學、浙江大學以及國內知名機器人企業的專家組成,擁有強大的技術背景和豐富的行業經驗。藍芯科技核心技術是LX-MRDVS(移動機器人深度視覺系統),該技術賦予機器人卓越的3D視覺感知能力,使其能夠在復雜環境中進行精準操作和導航?。公司的產品線包括3D視覺傳感器、智能搬運機器人、無人叉車、復合機器人等,廣泛應用于3C電子、新能源、半導體、汽車零部件、工程機械等行業?。
2024年8月,藍芯科技推出了全球首個純視覺類人形機器人VersaBot(威寶)。VersaBot身高1.6米,臂展2米,采用輪式底盤設計,可實現0.72-1.2米自由升降。手部采用夾取設計,單手負荷2kg,能夠實現移動式搬運、移動式抓取、精準上下料、高效分揀,“VersaBot”的四肢可實現移動式搬運、移動式抓取、上下料、分揀等多種工作能力。VersaBot集成了3D視覺導航、3D視覺避障、3D視覺抓取等多項高精尖視覺技術,且機器人身上無一個激光雷達。
在知識產權方面,藍芯科技擁有商標信息66條、專利信息153條,國際專利0條,和著作權信息1條。
上海智元新創技術有限公司
上海智元新創技術有限公司(簡稱:智元機器人)成立于2023年2月,法人代表是舒遠春,注冊資金為:7,637.2244(萬人民幣)。是一家致力于AI與機器人融合創新的高科技企業,旨在打造世界級領先的具身智能機器人產品及應用生態。公司創始團隊由多位業內資深人士組成,包括知名的科技圈KOL“稚暉君”彭志輝。
智元機器人在人形機器人領域取得了顯著成就,2023年8月發布了第一代通用型具身智能機器人——遠征A1,該機器人具有49個自由度、步速5km/h、單臂能負載5kg、AI算力高達200 TOPS。公司的產品不僅在形態上與人類相似,更在雙足行走智能任務、人機互動等領域展現出業界領先的能力,將逐步應用于柔性智造、交互服務、教育科研、特種替身、倉儲物流、機器人管家等場景。
智元機器人在資本市場上表現活躍,成立一年多時間里已經完成了6輪融資,吸引了包括高瓴創投、奇績創壇、藍馳創投、比亞迪、BV百度風投、上海臨港新片區基金等眾多企業與投資機構的參與和支持。公司計劃建設上海人形機器人首座量產工廠,場址將設立在臨港奉賢園區,并且與上海臨港集團簽署了全面深化戰略合作協議,目標是打造成為上海人形機器人的第一座量產工廠。
在知識產權方面,智元機器人擁有商標信息147條、專利信息99條,國際專利0條,和著作權信息1條。
深圳逐際動力科技有限公司
深圳逐際動力科技有限公司成立于2022年1月4日,法人代表是龐博,注冊資金為209.3459(萬人民幣)。是一家通用機器人研發制造商,專注于運動智能與足式機器人的研發和制造,其產品線包括人形雙足、四(輪)足機器人及相關軟硬件解決方案,主要應用于工業巡檢、物流配送、特種作業、家庭服務等2B和2C領域。
公司的核心團隊在機器人領域擁有十數年的學術研究和產學研的豐富經驗,主要成員來自國內外知名高校,如加州大學伯克利分校、俄亥俄州立大學、德國亞琛工業大學、中國科學技術大學等。逐際動力憑借強大的軟硬件自研能力,致力于機器人的顛覆式創新,實現通用機器人的廣泛應用,以技術和產品打破人與機器人的邊界,重新定義人類的勞動模式。
逐際動力的產品包括四輪足機器人W1、雙足機器人P1、全尺寸人形機器人CL-1和CL-2。其中,W1是業內鮮少的將腿式、輪式結構融于一體的產品,也是國內首個基于自主地形感知,通過實時步態規劃與控制,完成上下樓梯的四輪足產品。CL-1是國內首款基于實時地形感知動態上樓梯的人形機器人,而CL-2則展示了公司在全身運動控制能力上的卓越成就。
在知識產權方面,擁有商標信息70條、專利信息80條,國際專利0條,和著作權信息10條。
深圳市大象機器人科技有限公司
深圳市大象機器人科技有限公司(簡稱:大象機器人)成立于2016年,法人代表是伍祁林,注冊資金為324.7832(萬人民幣),是一家專注于機器人研發設計及自動化解決方案的科技企業。公司致力于為工業生產、商業場景、機器人教育及科研機構提供高柔性的協作機器人、簡單易學的操作系統“RoboFlow”以及智能的自動化解決方案。
大象機器人的核心團隊由來自英國、美國、澳大利亞等國家的海外學成歸來的愛國人士組成,與墨爾本大學、俄羅斯國立核能研究大學、華南理工大學等高校建立聯合實驗室并突破關鍵技術。已自主研發包括仿生機器人(MarsCat火星貓)、仿真陪伴寵物機器人(metaCat米塔貓、metaDog米塔狗)、消費級協作機器人(myCobot280/320協作機械臂、ultraArm P340碼垛機械臂、myPalletizer 260、mechArm六軸機械臂、myArm七軸機械臂、myAgv智能小車)、專業級協作機器人(myCobot Pro 600、P、C、關節模組),人工智能套裝(人工智能套裝2023、工業4.0套裝、復合機器人套裝)等系列產品,
大象機器人在2023年推出了水星Mercury系列人形機器人產品,包括水星Mercury A1七軸協作機械臂、水星Mercury B1半人形雙臂機器人、及水星Mercury X1通用輪式人形機器人
公司在全球累計售出超過1萬臺系列產品,客戶覆蓋多家頭部機構,如Microsoft, MIT, Stanford, Raspberry Pi, Arduino, NVIDIA, ROS, 埃森哲、華為、科大訊飛、百度、中電集團等。
在知識產權方面,大象機器人擁有商標信息21條、專利信息49條,國際專利0條,和著作權信息4條。
北京加速進化科技有限公司
北京加速進化科技有限公司(簡稱:加速進化),成立于2023年6月,注冊資金為244.1975(萬元),是一家專注于人形機器人產品的研發和創新的科技公司。公司創始人兼首席執行官程昊是清華大學本碩,團隊核心成員出身于清華機器人控制實驗室及清華火神足球隊,擁有20年人形機器人領域的技術積累和人才儲備。首席科學家趙明國是清華大學自動化系研究員,在足式仿生、類腦機器人及系統研究領域造詣深厚。
加速進化在2024年4月展示了人形機器人新技術,并完成了機器人轉體起身動作,展現出了強大的瞬時驅動力和身體柔順性。同年8月,公司的Booster T1機器人在WRC2024上亮相,憑借卓越的運動能力和智能化表現,成為了全場焦點。Booster T1是一款雙足人形機器人,身高 1.1 米,體重 29 公斤,小巧輕便,方便搬運和調試,對開發者較為友好。能夠完成踢球、俯臥撐、葉問蹲等復雜且高難度的動作,展現出卓越的運動能力、靈活性以及穩定性。
加速進化在人形機器人的核心技術上,包括大模型、運動小腦和機器人本體三個部分,致力于突破人形機器人的運動控制瓶頸。通過構建全自研構型的人形機器人原型,采用力控關節和雙足設計,公司希望研發出“最可靠、最穩定、能完成很多復雜動作、精度足夠高”的人形機器人。
在知識產權方面,大象機器人擁專利信息6條,國際專利0條,和著作權信息11條。
人形機器人行業技術分析
機器人被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”, 是人工智能技術與實體經濟深度融合的重要領域,也是衡量一個國家科技創新和高端制造水平的重要標志。而人形機器人無疑是“明珠中的明珠”。在AI浪潮的強勁驅動下,人形機器人正以前所未有的速度“起飛”,成為科技競爭的新高地、未來產業的新賽道以及經濟發展的新引擎。
人形機器人的發展離不開核心零部件的支撐。以特斯拉Optimus為例,根據Tesla AI Day的數據,2023年人形機器人核心零部件價值量排名前三的是無框力矩電機、減速器和力傳感器。這些關鍵部件不僅在人形機器人的運動中發揮著至關重要的作用,還直接決定了機器人的性能與成本。然而,隨著技術的不斷進步和市場的變化,這些核心零部件的價值量占比也在悄然發生變化。預計到2030年,無框力矩電機的價值量占比將有所下降,而力傳感器和減速器的價值量占比則將上升,其中力傳感器甚至有望超過減速器,成為僅次于無框力矩電機的第二大核心零部件。盡管如此,這三者合計的價值量占比仍將超過50%,足見其在人形機器人中的重要地位。
從單機價值量占比來看,無框力矩電機、減速器和力傳感器無疑是人形機器人中最具價值的部件。然而,從降本空間的角度來看,空心杯電機、無框力矩電機等部件具有較大的降本潛力,這將有助于降低人形機器人的生產成本,提高其市場競爭力。此外,從國產替代的角度來看,行星滾柱絲杠、空心杯電機、慣導等部件的國產化率較低,這意味著在這些領域存在著巨大的國產替代空間,為國內相關企業提供了難得的發展機遇。
目前,特斯拉的人形機器人商業布局較為領先。特斯拉人形機器人是高度自研的,目前是特斯拉優先級最高的項目。截至2023年8月,至少有五個特斯拉Optimus機器人原型已經建成并能夠行走,使用的電機、控制器和電子設備均由特斯拉設計和制造。
中國人工智能學會心智計算專委會副主任委員、武漢大學計算機學院教授蔡恒進指出,目前許多產品和設施都是按照人的需求和視角來設計,即以人為尺度。與機器狗、掃地機器人相比,人形機器人可以被視為通用的“平臺”,幾乎可以適應所有場景,這對生產企業來說可以降低成本、方便維護,并大大提升效率。除了需要學會思考和探索,人形機器人還需要具備控制機械的能力,在許多方面它甚至會比人類更出色。這為產業帶來了大量的機會,一旦機器人的“大腦”取得技術突破,其身體其他部位也會迅速配合,這將引發整個產業的巨大爆發。
俄羅斯工程院院士孫立寧認為,未來的機器人應該具備類似手機、電腦一樣的操作系統,這個操作系統能夠將人類的技能植入機器人,從而實現情感交互。另外,陳立表示,具備身體智能目前仍然是一個遙不可及的夢想。“要實現身體智能,首先需要突破對任務的理解和認知。但目前國內外的開發者,包括OpenAI在進行的工作,仍然是基于大型模型的數據融合和計算。它們的底層邏輯仍然是使用通用的計算公式來計算模型。然而,人類的思維方式并不是簡單的計算。人類擁有情感,自我意識、自我認知、自我價值、自我否定等特征。要真正實現科幻電影中機器人像人類一樣感知,甚至具有自己的想法和意識,目前來看難度仍然非常大。”
前瞻經濟學人APP資訊組
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同時前瞻產業研究院還提供產業新賽道研究、投資可行性研究、產業規劃、園區規劃、產業招商、產業圖譜、產業大數據、智慧招商系統、行業地位證明、IPO咨詢/募投可研、專精特新小巨人申報、十五五規劃等解決方案。如需轉載引用本篇文章內容,請注明資料來源(前瞻產業研究院)。
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