这条赛道有哪些玩家?做出了怎样的成绩?
人形机器人,将会汇集成怎样规模的市场,未来走向何方?
金融机构摩根士丹利最新发布的《The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain》(人形机器人 100:绘制人形机器人价值链图谱)报告,就对行业深度解析,并罗列了全球人形机器人百强股票名单。
这份名单里,有不少你熟悉的名字。
我们不妨来一起看看。
报告由摩根士丹利联合全球分析师团队研究得出,名单中的公司,按照人形机器人的构造,被划分为三大类:
" 大脑 "(半导体 / 软件)供应商
" 身体 "(工业组件)供应商
" 集成商 "(整机制造)
据大摩统计,其中有52%的公司,已公开报道参与人形机器人产业链;而其余 48% 的公司,大摩认为,最终也很可能也参与。
在已确定参与的公司中,亚洲玩家占据 73%,中国公司占 56%;还有 77% 的集成商来自亚洲,以及 45% 来自中国。
专利申请数量上,中国也是遥遥领先。
过去 5 年中,中国以5688 项人形机器人专利申请数,牢牢占据第一宝座,远远超过排在后面的美国(1483 项)和日本(1195 项)。
下面,我们就按照这三大类别逐一了解。
在机器人实现 " 类人自主 "(包括训练和推理)的过程中,根据开发内容,可以分为软件类和半导体类。
先看软件 /AI 模型公司,可具体细分为三个方向:
基础模型类公司:为机器人实现 " 自主 " 构建至关重要的Gen-AI 模型。
他们主要通过大量真实和模拟数据进行广泛训练,允许机器人理解自然语言,学习和模仿人类动作,并能感知周遭动态环境。
数据科学与分析类负责开发软件,对机器人开发人员和用户而言,这种软件可以获取、分析在边缘设备上采集到的大量传感器数据。
模拟对于训练机器人模型至关重要,可以让机器人在部署之前,了解周围环境和用例。
相应的模拟和视觉软件类公司,主要开发用于机器人 / 人形机器人训练的数字孪生,或视觉数据捕获技术。
这三类公司的入选名单如下:
另一大类就是半导体公司,同样分为三种:
视觉半导体和计算半导体公司,主要生产机器人 " 大脑 " 的核心半导体,帮助机器人能够学习、感知、与周围环境互动。
视觉半导体安装在机器人身上,以便能够看清东西;而计算半导体可能会在机器人身上,用于实时 AI 处理,也可能会放在数据中心,用于训练基础模型或构建模拟。
第三种公司,则主要生产所有必需的内存(DRAM、NAND 等)。
入选名单如下:
还有一部分公司,涉及半导体的设计和实际制造:
" 身体 " 类公司,为人形机器人提供行走、电力分配、传感或结构的组建。
按照不同 " 身体部位 ",可以把这些公司的产品分为 6 类:
执行器、传感器、电池、模拟半导体、本体&布线&热管理、多元化自动化。
执行器,是将电能转换为线性或旋转运动的机械装置,其中的组件,我们会在后面讲到。
人形机器人所需的电池,通常是圆柱形锂离子电池组成的电池组,放在机器人身体内部。
传感器,对于人形机器人感知环境、收集数据不可或缺,类型主要包括摄像头与视觉传感器、雷达与激光雷达、检测磁场传感器,以及力与扭矩传感器。
还有模拟半导体,和传感器协同工作,用来调节温度、速度、位置、电力分配等,很多传感器在技术层面也属于一种模拟半导体。
部分公司则负责生产本体&布线&热管理组件,相当于掌管机器人的结构、供电分配和冷却。
最后,还有一类公司比较全面,可以提供大多数必要组件,例如鸿海精密工业 / 富士康,西门子等。
由于这一部分涉及的公司数量较多,我们只列出其中的中国公司。
集成商,是指目前正在制造全人形机器人的公司,或者由于具备制造其他机器人、自动化平台方面能力,有合理的潜力去制造全人形机器人的公司。
大摩表示,这些公司大多规模较大,并且拥有内部机器人业务;而较为 " 年轻 " 的人形机器人初创公司,目前大多还是私营企业。
按照不同的行业,这些公司可以分为 5 类:
初创人形机器人公司
传统机器人:传统机器人公司,是除初创公司外,最靠近人形机器人的一类玩家,在当前浪潮下,进军新领域也是顺水推舟。
汽车行业:由于工程和制造存在可复用部分,目前有多家车企正在开发人形机器人。
消费电子:和车企类似,这些公司在规模制造、制造能力方面有丰富经验,并能利用内部人才,为机器人开发电子架构,因此制造(或可能制造)机器人。
电子商务和互联网:同样存在技术重叠,还可以有内部用例来降低长期成本。
综合来看,入选百强的中国企业,在35 家左右,占比超过了三成。
了解这些公司之后,我们回到人形机器人本身,来更深层次揭秘机器人的内部构造。
人形机器人和传统机器人最大的不同,就是被 AI 赋予了像人一样的 " 思考和行动 "。
一个真正的人形机器人,是由AI 芯片和软件——即操作系统、执行器、以及结构部件等关键部件构成。
先说说操作系统——人形机器人最有价值的部分。
它由AI+ 运动控制系统组成,支撑起机器人的 " 智商 ",包含多模态感知、逻辑思维和运动控制三部分。
AI 芯片感知输入信息后,会经过逻辑思维生成指令,由运动控制系统接收,进而控制关节执行命令,同时向 AI 芯片进行实时反馈。
随着 AI 算法的改进,操作系统还会逐渐增强以下功能:
可扩展性:现有 OEM 厂商集成的操作系统,大多是为某个系统或型号专门设计,改进的 AI 算法将不断增强通用性,向下游的不同应用中渗透。
精度:AI 算法可以通过实时监控、自主学习、任务优化,以及无监督模拟和测试,有效帮助机器人提高运动控制精度。
稳定性:当 AI 算法与多种高精度传感器集成时,可以处理大量的多维数据,提供更精细的数据分析,并通过早期识别异常,找出潜在故障,帮助操作系统提高稳定性。
接下来,就是组成人形机器人身体的硬件。
人形机器人的" 大脑 ",或者说中央计算机,是一个系统级芯片(SoC),在驱动机器人时,用于处理所有硬件的输入 / 输出。
拿特斯拉的机器人举例,擎天柱采用的是特斯拉 FSD 软硬件。
而人形机器人的身体,主要是由执行器和支撑系统组成。
完成动作的核心——执行器,相当于人类的关节和肌肉,主要有线性或旋转两类。
机器人想要实现的自由度越高,需要的执行器就越多,目前正在开发的人形机器人,通常能够实现16~60 个自由度。
执行器的组件,包含螺丝、减速器、发动机、传感器、轴承和编码器等,具体功能如下:
有了 " 肌肉 ",还需要" 神经系统 "控制动作,驱动器就起到这样的作用。
目前的驱动系统,主要有电动、液压或气动驱动三种,其中,电动驱动精度更高、反应更迅速,正逐渐成为主流。
除此以外,人形机器人还需要 " 骨骼和皮囊 " 支撑,这就要用到结构性材料。
目前的结构性材料,主要是由轻质材料 PEEK(聚醚醚酮)制成,不但可以降低能耗,还具有耐热、耐磨、耐辐射的特点。
为了更好理解,我们选出几家人形机器人的硬件进行比较。
也许在人形机器人以前,很少有人把"AI"和" 机器人 ",这两个看似不相关的话题联系在一起。
但回顾历史,两个看似毫无关联的领域相结合,似乎总能产生令科技圈巨震的威力。
比如迈克尔 · 法拉第,通过磁铁与闭合通电线圈的实验,把电和磁联系在一起。
比如阿尔伯特 · 爱因斯,发现了物理物质属性与光之间,存在着从未想象过的联系:e=mc^2。