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文 | 硅基實驗室，作者｜白嘉嘉
2024年，會是人形機械人的質變年嗎？
以大模型為代表的AI在2023年引起了許多變化，幾乎所有行業都在思考如何用它來重塑自己的工作流，挖掘未知的可能性。
人形機械人也不例外，只不過這個領域的玩家的方向相對清晰得多——將以大模型為代表的硅基大腦與各種傳感器、肢體連接起來，讓「寫一段代碼做一件事」的機械人，具備自主「感知-決策-執行」能力。
從企業年末年初交出的成績單來看，Agility機械人走入了亞馬遜的倉庫，Figure 01拿到了在寶馬工廠實習的機會，科技狂人馬斯克在特斯拉的財報電話會上透露，部分擎天柱（Optimus）有望在明年的某個時間點交付，這些「硅基生命」已經將人類社會的入場券捏在了手裡。
但另一方面，質疑和反對的聲音也甚囂塵上。旗下機械人曾靠後空翻爆紅網絡的波士頓動力的首席技術官阿龍·桑德斯（Aaron Saunders）在一次採訪中透露，人形並不一定是機械人完成任務最好的形態。而網友則更關注斯坦福機械人炒出來的蝦，到底好不好吃。
質疑與讚美中，唯一確定的是人形機械人已步入了發展的快車道，政策和市場都投出了贊成票。根據Stratistics MRC的數據，2021年到2028年，人形機械人市場規模從15億美元增長至264億美元，增長接近18倍。政策方面，2023年，北、上、深等城市或地區先後出台地方性政策助推行業發展，11月末工信部發佈的《人形機械人創新發展指導意見》更是為其定下了「成為重要的經濟增長新引擎」的總基調。
2024年對人形機械人行業來說為什麼這麼重要？哪些企業又將在這股熱潮中受益？
2024，人形機械人元年
「那場每一個茶歇，一個嘉賓周圍都圍着十幾二十個投資人在那掃碼約時間。」英諾天使基金管理合伙人王晟在一場行業論壇中這樣形容人形機械人的火熱。
2024——在諸多券商研究報告和業內人士的口吻中，被定義為「人形機械人元年」。聰明的錢也瘋狂湧入具身智能賽道。由前「華為天才少年」彭志輝創立的智元更是在一年內收穫5輪融資，一躍成為估值超70億的未來獨角獸。
隨着人形機械人在通用性和成本端雙雙取得大幅進展，商業飛輪轉動在即。聰明的錢也瘋狂湧入具身智能賽道。據量子位發佈的《中國仿生機械人產業鏈全景報告》，60%的相關企業已獲億元投資，業內頭部公司也進入IPO階段。近日登陸港交所的「人形機械人第一股」優必選（9880.HK），其上市也被業內視為人形機械人商業化進程的的重要節點。
熱潮背後，2024年何為成為「人形機械人元年」？主要是因為大量企業在智能、成本兩端取得了跨越式發展，疊加資本的助推，逐漸從樣機研發走入商業化階段。
畢竟，人的形態未必總是最優解。在許多場景中，一條粗壯的機械臂比人形機械人好用得多。過去，人形機械人工作的領域往往價值小，且分散在各個行業里。
因此，作為一門積沙成塔的生意，只有價格足夠便宜且具備較高通用性的人形機械人才符合市場邏輯。具體來說，通用性和成本端的變化，是理解這股「人形機械人熱」的關鍵。
先說通用性。
過去，拓展人形機械人的能力邊界主要靠「舉窮法」，它可以通過編寫代碼讓機械人做一百道菜，但機械人不可能在這個過程中學會任何一道代碼中沒有包含的新菜。
通用大模型的出現帶來了希望的曙光。雖然前期研發需要投喂大量數據，但運作過程中卻不需要依靠數據庫支撐，甚至能舉一反三地回答問題。
對機械人行業的從業者來說，AI大模型等技術所帶來的湧現和泛化，意味着人形機械人有希望突破「舉窮法」的桎梏，通過大量學習就能施展出數據之外的能力，繼而真正像「人」一樣嵌入到各式各樣的工作場景中。
站在B端客戶的視角來看，具備通用性的人形機械人的流通價值，也迎來了大幅上升，未來，即便客戶改行，這些機械人也可以進行二次出售或直接運用到新行業當中。
如果說「硅基大腦」的進化為人形機械人實現真正意義上的通用性鋪平了道路，那麼助推這股熱潮，讓人形機械人實現規模化商用的原因，則是成本。
長期以來，人形機械人以昂貴著稱，基本在百萬美元以上。即便小米在2022年8月推出的機械人「鐵大」，每台大概也要六、七十萬元。但近期，市場上陸續出現了一批單價價格帶在15到20萬之間的人形機械人，價格下探成為了大趨。
譬如，斯坦福機械人的硬件成本在20萬人民幣左右。特斯拉透露Optimus的預計售價會在2萬美金（約15萬人民幣）以內，國內的人形機械人獨角獸「智元」同樣將未來的成本控制在20萬元以內。
至於價格下降的原因，優必選的CTO熊友軍透露，公司實現的方法是通過對部分硬件進行了國產替代和改造加工，未來隨着國內供應商產品水平提高以及大批新玩家的加入，導致部分關鍵零部件的出貨量有所提升，成本一定會有下降空間。
車企領先，AI玩家追趕
目前人形機械人企業中最亮眼的要數兩大陣營——車企和AI。其中，車企在商業化進程上相對領先。AI企業在資本的加持下也在逐漸拉近與領跑企業之間的距離。
提到車企研發人形機械人，特斯拉是繞不開的一環，它的模式被許多後來者借鑒，可以說Optimus能有今天的領先地位，主要靠特斯拉車主買單。
馬斯克曾表示，Optimus是通過對已有技術整合製造出來的，「無論是電器電子架構還是電池包、電動馬達等等，用於汽車的部件和技術，都可以直接使用。」
換句話說，特斯拉的超級流水線實則為Optimus提供了豐富的硬件和技術儲備。
除此以外，不容易被觀察到的另一面是，特斯拉在自動駕駛領域所下的功夫，也被用在了人形機械人身上。
以Optimus的「感知-決策」系統為例。
Optimus共配置3顆攝像頭，左右眼各一個，芯片是和電動車一模一樣的FSD自動駕駛芯片。「感知-決策」具體作業模式是，攝像頭拍下的畫面會經由算法的處理拼成一張動態4D圖像，並規划下一步行動。「遠川研究所」曾指出，Opetimus採用的算法和特斯拉自動駕駛的BEV+Transfomer+佔用網絡的方案如出一轍。
將軟件、數據、算法、算力這些支出較重的研發成本交給車主，並通過汽車生產線打磨人形機械人的零部件，特斯拉的模式打開了車企們「造人」的新視角。即便沒有像小鵬、小米直接下場造機械人，也可以通過投資參與其中，譬如現代汽車收購波士頓動力80%的股份，比亞迪投資智元。
從產業鏈和製造出發，車企的人形機械人距離市場更近。但如果將視角切換到人形機械人能力上，AI企業的產品似乎更能率先成為一名合格的員工。
如果你在美國和歐洲，有可能會遇到一些機械人保安在巡邏。它們是來自人形機械人創企1X Technologie的EVE。這家來自挪威的人形機械人初創企業在近期又完成了1億美元B輪融資，背後既有知名的風投基金，還有三星等科技巨頭。
1X的產品率先「上崗」，主要得益於一種叫「具身學習」AI技術。具體來說，就是操作員通過VR引導機械人完成各種真實場景，這個過程中操作員的思維過程也會被一併記錄入訓練數據。這種互動提供了一個獨特的數據集，使機械人能夠理解並適應各種模式和行為。
「具身學習」很容易讓人聯想到大模型的訓練方法，事實上，1X確實與大模型有千絲萬縷的聯繫。早在2022年，OpenAI就與1X達成了合作，共同為機械人開發AI模型，並2023年3月與其它機構一同投資了1X 2350萬美元。
AI企業的優勢正在於此，它們更擅長研發算法來提升機械人的能力。去寶馬實習的Figure 01同樣以學習算法見長，翻開智元創始人彭志輝的履歷，在華為和OPPO的工作也均與AI相關。而曾參與優必選多次融資的科大訊飛，也是國內老牌AI企業。
整體來看，車企與AI企業分別擅長打造機械人的軀體和大腦。但這個區分並不是絕對的，雙方都在拉長長板的同時，努力補齊短板。因為如果以市場化的標準來衡量所有企業，目前恐怕都還是不及格。
人形機械人的國產替代，走到哪一步了？
雖然2024年是人形機械人商業化元年的言論屢見不鮮，但目前人形機械人發展尚處於初級階段，至少還需要3到5年的發展。一方面，下游生態尚未成熟，另一方面，也需要看上游產業鏈的成熟。
人形機械人的上游——核心軟硬件，也被視為當下國產替代的重要機遇。正如熊友軍所說，將人形機械人價格「打下來」，還得靠國產供應鏈。
那麼，人形機械人的國產替代，究竟走到哪一步了？機會又到底藏在哪裡？
拆解人形機械人，大致可以分為感知系統、決策系統、執行系統。
其中感知系統以各種雷達和傳感器為主，決策系統涉及芯片和算法。執行系統最為分散，可以根據用途再細分為動力、線性關節、手部關節、旋轉執行器四個板塊，各板塊又包括軸承、電機、減速器等硬件——它們正是國產替代的重點。
以Optimus為例，將用到的硬件按價值量佔比進行排序，前三分別是電機（包含無框力矩電機和空心杯電機）、行星滾珠絲杠、減速器（包含諧波減速器和行星減速器），分別佔比約29%、18%、17%。
目前來看，減速器是最有希望率先實現國產替代的硬件，在國內市場上，中國製造已經和外國龍頭平分秋色了。
減速器是人形機械人中核心的動力傳達機構，可以類比做人的關節。在國際上，日本企業佔據着減速器市場的龍頭，其中哈默納科佔據諧波減速器市場近8成份額，日本新寶在精密行星減速器領域佔據2成份額。
但在國內，由於以綠的諧波（688017.SH）、來福諧波為代表的國產諧波減速器企業深耕研發，產品在性能、壽命等指標上已經基本與哈默納科相同的水平。2022年，綠的諧波市場份額為26%，哈默納科市場佔比38%，國產諧波減速器的市場份額總和已基本與哈默納科相近。
行星減速器與諧波減速器的情況類似，精銳科技、科峰智能等企業雖然在國際市場上佔比較小，但得到了國內企業的普遍支持。
隨着越來越多的頭部機械人企業走入市場化的關口，對價格更合理的諧波減速器的訴求隨之增強，國產玩家市場份額上升的確定性較強。
電機方面，國內廠商也正在試圖衝破領先企業的技術壁壘，有望在不久的未來實現替代。
電機是人形機械人中動力的產生機構，可以類比「人的肌肉」。它的壁壘主要在磁路工藝設計和繞線工藝，主要表現為Maxon Motor、FAULHABER Group等龍頭企業構築起的專利壁壘。
國內的電機企業中，鳴志電器（603728.SH）是較值得關注的標的。
通過收購美國AMP及瑞士T Motion兩家企業，鳴志電器掌握了電機驅動控制產品及運動控制核心技術，並整合形成了電機驅動控制產品研發、製造平台，其產品達到了國際先進水平，它還是特斯拉的供應商，容易打入人形機械人供應鏈，有望用在特斯拉擎天柱上。
行星滾柱絲杠則是3個部件中最難突破的部分。馬斯克2023年7月開財報會時說機械人生產被「卡脖子」了，大概率就是卡在了行星滾柱絲杠上。
行星滾柱絲杠是中國供應鏈的弱項，產能主要集中於歐洲、美國等，國產化在15%左右，高端市場大陸企業佔比僅為5%，主要被海外企業佔據。
它難點在於對研磨的精細度要求很高，而國內的磨床、機床和檢測設備無法達到要求。目前來看，海外高端磨床與國內普通磨床在數控系統、機構件等方面都存在差距，砂輪供應更是被排他性協議卡着，可以說是困難重重。
因此，客觀來說，人形機械人的國產替代之路，依舊任重而道遠。
而回到人形機械人身上，其能否如期走入社會，確定性還要打上一個問號。
大模型被視作「智力擔當」，雖然帶來了很多改變，但幻覺、專業性不強的局限性也非常明顯。同時也有人懷疑，人形機械人真的有必要嗎？物聯網會不會是更好的選擇？就像我們並不需要一個機械人來幫開車，讓車自己會開就好了。或許十年後回看今天，我們會感概不過又是一個噱頭。
這令人想到列出「機械人三大法則」的科幻作家阿西莫夫。他一生寫了許多關於機械人的故事，這些故事在1982年被整理成了一本小說集。在序言里，他熱情洋溢地描述了在日本工廠看見工業機械人的場景，讚歎它們越來越多才多藝，並感慨「誰知道再過40年，它們會達到什麼水準？」
如今42年過去，如果他還在的話，看見今天的人形機械人，又會作何感想呢？
參考資料：
- 1、光大證券：人形機械人行業系列報告(一)
- 2、曉曦：拆解中國人形機械人產業：面對全球競爭，是否做好準備？
- 3、極客公園：融資1億美元，OpenAI押注，這家人形機械人公司火了
- 4、元宇宙日報：人形機械人將進寶馬工廠「實習」，之前它還只會沖咖啡
- 5、中國基金報：「人形機械人第一股」來了，機構直呼：明年或迎商業化元年
- 6、智東西：爆火的人形機械人如何商業化？誰先搞定三大攔路虎，誰贏
- 7、遠川研究所：人形機械人為什麼這麼火？
- 8、華福證券：國產人形機械人全維度對比——人形機械人行業專題
