人形機器人，是鏡花水月？還是造化同工？
http://www.debgrams.com 2023-02-22 14:32 來源：中金點睛
戰國時期的《列子•湯問》記載了這樣一則故事：一位叫偃師的工匠，為周穆王敬獻“歌舞表演者”——倡者。倡者低頭就歌唱，抬手就舞蹈。穆王誤以為倡者是真人。偃師拆開給穆王看，原來是用皮革、木頭、樹脂、漆做的“歌舞機器人”。穆王感嘆道：“人之巧乃可與造化者同功乎？”。
無論這是夸張的描述，還是虛構的寓言故事，都代表著古人對人形機器人的想象力。而千年后的今天，產業龍頭紛紛入駐，人形機器人迎來市場上的高關注度，“人之巧乃可與造化者同功乎”？我們如何定義人形機器人的昨天、今天與明天？又是通過什么技術實現的？人形機器人是否可以走進千家萬戶？專精特新企業在產業鏈中起到了什么樣的關鍵作用？在本篇文章中，讓我們一起探索這些問題的答案。
1. 我們如何定義人形機器人？
目前，世界范圍內對于人形機器人并沒有標準定義，常常將其模糊定義為外表和行為都接近人的機器人。從全球先鋒探索者來看，無論已經遺憾謝幕的本田“ASIMO”，抑或是新生力量特斯拉“Optimus”，全球人形機器人賽道參與者的愿景都較為一致，即：希望可以實現人機互動，走進家家戶戶，與人類共同社會化分工。
根據中金公司研究報告中的觀點，對比工業機器人和協作機器人，人形機器人的絕對優勢或體現在人機情感交互和非結構場景的適應能力。一方面，人類很容易與人形機器人產生情感聯系。彭博社指出，人形機器人的設計目標是激發信任，并鼓勵人類與他們建立聯系。另一方面，在非結構場景作業中，人形機器人也可以有很多用途。例如2011年日本福島發生核泄漏，由于高輻射影響，搶險救援者無法進入災區內部，同時輪式或履帶式機器人行動能力有限，無法適應核電站的復雜環境，于是人形機器人的研發也成為學術界討論的熱點。
圖表1 人形機器人與工業機器人、協作機器人區別對比
資料來源：優必選官網，《2021年協作機器人行業白皮書》，中金公司研究部
2. 人形機器人的昨天、今天與明天
中金研究部表示，人形機器人的發展可以分為3個階段：1）1928年-1973年，初期探索階段，由歐美及日本主導，研究主要聚焦于人形的結構和驅動，機器人不具備感知和決策功能；2）1973-2013年，系統感知階段，在“視覺”和“觸覺”方面有了較大突破；3）2013年-至今，決策階段，人形機器人擁有了更強的自主學習和決策能力。
圖表2 全球人形機器人發展歷程
資料來源：公司官網，通信世界，中金公司研究部
這一市場的長期空間充滿想象。根據Stratistics Market Research Consulting的研究, 2021年全球人形機器人市場規模達15.1億美元，到2028年或將到達264.3億美元，年化復合增長率為50.5%。其中亞太地區的復合增長率將達到全球最高，日本和中國等區域將成為人形機器人制造的重點區域。
圖表3 2021年全球人形機器人市場規模15.1億美元
資料來源：Stratistics Market Research Consulting，中金公司研究部
3. 人形機器人的產業鏈如何？
機器人的產業鏈紛繁復雜，可以簡單概括為“零部件-本體-應用”三個部分。而對于人形機器人來說，中金公司研究部認為產業鏈分工還未明晰。從供給側來說，各家技術路線不一，且不傾向于開源；從需求側來說，暫時還無量產明確場景，導致人形機器人供應鏈鴻蒙未開。本文以一般意義上的機器人產業鏈圖譜來做介紹：
1)上游：核心零部件
多數科學家認為，人體共有78個器官，其中大腦、心臟、肝臟、一個腎臟和一個肺臟是必不可少的，是人類的“核心零部件”。1 作為模仿人類的仿生機器人，人形機器人也是由多個零部件組成的，其中核心零部件包括控制器、伺服電機和減速器。
控制器類似于人形機器人的“大腦”，負責處理用戶指令，并發出相應的動作信號。控制器可以控制人形機器人在工作時的姿態、軌跡、速度、動作順序，驅動伺服電機完成相應動作。控制器包括硬件及軟件兩個部分。伺服電機和減速器在收到控制器指令后，負責執行指令，使人形機器人精確的完成指令要求的動作。
2)中游：人形機器人本體
除控制器、伺服電機、減速器外，人形機器人還擁有多個零部件，例如高能量密度電池、語音識別、定位導航系統、復合材料等。將全部零部件（硬件及軟件）組裝起來，便形成了人形機器人本體。
2022年是人形機器人的大年。5月，戴森在ICAR宣布將在10年內推出可以做家務的人形機器人；8月，小米在新品發布會上展示人形機器人“鐵大”，實現了人機交互、扎馬步、三維模擬重建功能；10月，特斯拉在AI Day中發布人形機器人“Optimus”，展示了行走、澆花、取物的能力。
除此之外，谷歌旗下的波士頓動力公司的“Atlas”可以完成小跑、三級跳、后空翻的操作；本田公司推出的多系列機器人，也實現了小跑、單腳跳、上下樓梯等動作；優必選的國產“Walker X”擁有了行走、自平衡調節、避障的能力。
圖表4 全球人形機器人主要參與企業
資料來源：公司官網、中金公司研究部
3)下游：人形機器人的應用
“鄧麗君”為你歌唱、“愛因斯坦”向你揮手、“法拉第”講授電磁學的知識，2這些奇妙的場景都在2022世界機器人大會的人形機器人展廳中實現了。然而經常出現在展廳里的人形機器人，還可以為人們帶來什么樣的體驗呢？
人形機器人的應用主要可以分為兩類，普通服務類和特種服務類。普通服務方面，由于人形機器人具有移動性、交互性、智能性的特點，可以為人類承擔簡單且重復的工作，例如導覽、教學、娛樂；特種服務方面，人形機器人可替代人類做更為危險的工作，例如救援及太空探索。
中金研究部認為，人形機器人的應用仍處于探索階段。由于人形機器人的機械結構相對復雜且應用場景多樣，最終是否能夠從展廳走進千家萬戶，市場仍具備遠期的想象空間，但速度仍取決于人形機器人產業化落地的技術進步速度。
圖表5 人形機器人應用領域廣闊
資料來源：Stratistics Market Research Consulting, ASME, 中金公司研究部
4. 機器人行業的專精特新之路
國務院關于金融工作情況的報告（2022年10月28日）中明確指出，強化經濟轉型升級金融支持。引導更多資金投向先進制造業、戰略性新興產業，更好服務關鍵核心技術攻關企業和“專精特新”企業。3在各項政策的積極引導下，專精特新企業將會得到更多支持。
中金研究部表示，機器人是專精特新企業的理想賽道。從機器人核心零部件的角度來看，根據高工機器人數據，截止2020年，控制器、伺服電機、減速器的成本占比分別為15%、20%、35%，核心零部件對機器人的性能和利潤率影響較大。而控制器、伺服電機、減速器的國產化率分別為31.2%、24.1%、32.5%，國產化率仍有較大的提升空間，更需要中小企業積極參與。
期待未來有更多企業走專精特新之路，共同布局機器人產業生態建設，為我國機器人產業的加速發展做出積極貢獻。
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