战国时期的《列子•汤问》记载了这样一则故事:一位叫偃师的工匠,为周穆王敬献“歌舞表演者”——倡者。倡者低头就歌唱,抬手就舞蹈。穆王误以为倡者是真人。偃师拆开给穆王看,原来是用皮革、木头、树脂、漆做的“歌舞机器人”。穆王感叹道:“人之巧乃可与造化者同功乎?”。
无论这是夸张的描述,还是虚构的寓言故事,都代表着古人对人形机器人的想象力。而千年后的今天,产业龙头纷纷入驻,人形机器人迎来市场上的高关注度,“人之巧乃可与造化者同功乎”?我们如何定义人形机器人的昨天、今天与明天?又是通过什么技术实现的?人形机器人是否可以走进千家万户?专精特新企业在产业链中起到了什么样的关键作用?在本篇文章中,让我们一起探索这些问题的答案。
1. 我们如何定义人形机器人?
目前,世界范围内对于人形机器人并没有标准定义,常常将其模糊定义为外表和行为都接近人的机器人。从全球先锋探索者来看,无论已经遗憾谢幕的本田“asimo”,抑或是新生力量特斯拉“optimus”,全球人形机器人赛道参与者的愿景都较为一致,即:希望可以实现人机互动,走进家家户户,与人类共同社会化分工。
根据中金公司研究报告中的观点,对比工业机器人和协作机器人,人形机器人的juedui优势或体现在人机情感交互和非结构场景的适应能力。一方面,人类很容易与人形机器人产生情感联系。彭博社指出,人形机器人的设计目标是激发信任,并鼓励人类与他们建立联系。另一方面,在非结构场景作业中,人形机器人也可以有很多用途。例如2011年日本福岛发生核泄漏,由于高辐射影响,抢险救援者无法进入灾区内部,轮式或履带式机器人行动能力有限,无法适应核电站的复杂环境,于是人形机器人的研发也成为学术界讨论的热点。
图表1 人形机器人与工业机器人、协作机器人区别对比
资料来源:优必选官网,《2021年协作机器人行业白皮书》,中金公司研究部
2. 人形机器人的昨天、今天与明天
中金研究部表示,人形机器人的发展可以分为3个阶段:1)1928年-1973年,初期探索阶段,由欧美及日本主导,研究主要聚焦于人形的结构和驱动,机器人不具备感知和决策功能;2)1973-2013年,系统感知阶段,在“视觉”和“触觉”方面有了较大突破;3)2013年-至今,决策阶段,人形机器人拥有了更强的自主学习和决策能力。
图表2 全球人形机器人发展历程
资料来源:公司官网,通信世界,中金公司研究部
这一市场的长期空间充满想象。根据stratistics market rebbbbbb consulting的研究,2021年全球人形机器人市场规模达15.1亿美元,到2028年或将到达264.3亿美元,年化复合增长率为50.5%。其中亚太地区的复合增长率将达到全球Zui高,日本和中国等区域将成为人形机器人制造的重点区域。
图表3 2021年全球人形机器人市场规模15.1亿美元
资料来源:stratistics market rebbbbbb consulting,中金公司研究部
3. 人形机器人的产业链如何?
机器人的产业链纷繁复杂,可以简单概括为“零部件-本体-应用”三个部分。而对于人形机器人来说,中金公司研究部认为产业链分工还未明晰。从供给侧来说,各家技术路线不一,且不倾向于开源;从需求侧来说,暂时还无量产明确场景,导致人形机器人供应链鸿蒙未开。本文以一般意义上的机器人产业链图谱来做介绍:
1)上游:核心零部件
多数科学家认为,人体共有78个器官,其中大脑、心脏、肝脏、一个肾脏和一个肺脏是必不可少的,是人类的“核心零部件”。1作为模仿人类的仿生机器人,人形机器人也是由多个零部件组成的,其中核心零部件包括控制器、伺服电机和减速器。
控制器类似于人形机器人的“大脑”,负责处理用户指令,并发出相应的动作信号。控制器可以控制人形机器人在工作时的姿态、轨迹、速度、动作顺序,驱动伺服电机完成相应动作。控制器包括硬件及软件两个部分。伺服电机和减速器在收到控制器指令后,负责执行指令,使人形机器人jingque的完成指令要求的动作。
2)中游:人形机器人本体
除控制器、伺服电机、减速器外,人形机器人还拥有多个零部件,例如高能量密度电池、语音识别、定位导航系统、复合材料等。将全部零部件(硬件及软件)组装起来,便形成了人形机器人本体。
2022年是人形机器人的大年。5月,戴森在icar宣布将在10年内推出可以做家务的人形机器人;8月,小米在新品发布会上展示人形机器人“铁大”,实现了人机交互、扎马步、三维模拟重建功能;10月,特斯拉在aiday中发布人形机器人“optimus”,展示了行走、浇花、取物的能力。
谷歌旗下的波士顿动力公司的“atlas”可以完成小跑、三级跳、后空翻的操作;本田公司推出的多系列机器人,也实现了小跑、单脚跳、上下楼梯等动作;优必选的国产“walkerx”拥有了行走、自平衡调节、避障的能力。
图表4 全球人形机器人主要参与企业
资料来源:公司官网、中金公司研究部
3)下游:人形机器人的应用
“邓丽君”为你歌唱、“爱因斯坦”向你挥手、“法拉第”讲授电磁学的知识,2这些奇妙的场景都在2022世界机器人大会的人形机器人展厅中实现了。经常出现在展厅里的人形机器人,还可以为人们带来什么样的体验呢?
人形机器人的应用主要可以分为两类,普通服务类和特种服务类。普通服务方面,由于人形机器人具有移动性、交互性、智能性的特点,可以为人类承担简单且重复的工作,例如导览、教学、娱乐;特种服务方面,人形机器人可替代人类做更为危险的工作,例如救援及太空探索。
中金研究部认为,人形机器人的应用仍处于探索阶段。由于人形机器人的机械结构相对复杂且应用场景多样,Zui终是否能够从展厅走进千家万户,市场仍具备远期的想象空间,但速度仍取决于人形机器人产业化落地的技术进步速度。
图表5 人形机器人应用领域广阔
资料来源:stratistics market rebbbbbb consulting, asme, 中金公司研究部
4. 机器人行业的专精特新之路
国务院关于金融工作情况的报告(2022年10月28日)中明确指出,强化经济转型升级金融支持。引导更多资金投向先进制造业、战略性新兴产业,更好服务关键核心技术攻关企业和“专精特新”企业。3在各项政策的积极引导下,专精特新企业将会得到更多支持。
中金研究部表示,机器人是专精特新企业的理想赛道。从机器人核心零部件的角度来看,根据高工机器人数据,截止2020年,控制器、伺服电机、减速器的成本占比分别为15%、20%、35%,核心零部件对机器人的性能和利润率影响较大。而控制器、伺服电机、减速器的国产化率分别为31.2%、24.1%、32.5%,国产化率仍有较大的提升空间,更需要中小企业积极参与。
期待未来有更多企业走专精特新之路,共同布局机器人产业生态建设,为我国机器人产业的加速发展做出积极贡献。
全球仓储机器人引领者极智嘉(geek+)再度联手asda物流服务(asda logisticsservices)和英国zhiming物流解决方案服务商amh materialhandling,共同为英国零售巨头asda成功部署货到人拣选和退货方案。
得益于全新方案,asda能够在同一地点处理旺季订单及常规退货,极大提高了拣选及出货效率,并创造了退货商品重新上市销售的超短时间记录。
四面拣选货架
应对退货难题
退货成本是电商企业面临的一大难题。 报告显示,退货的“逆向物流”使英国零售商每年损失600亿英镑,企业的利润率也正在被这个巨大的成本所侵蚀。
随着asda旗下服装品牌george.com的业务持续增长,asda仓库的退货压力日趋增加。极智嘉先进的解决方案能够助力asda减少退货的库存时间,从而减少了对退货处理的影响。
本次定制的退货方案采用四面可拣选的货架设计,极大提高了整体的拣选及出货效率。当货架到达工作站,拣选员可从任何一个开放的隔口履行订单拣选和退货订单出货,这不仅便于操作人员使用,还加快了退货周期,使退货商品在Zui短时间内重新上市销售。除了每天处理约7200件货物外,该方案为asda减少货架数量的还增加了更多的存储位。
高满意度促成复购
三方合作再深化
该项目是多方成功合作的再一次延伸,项目的成功复制也证明了客户对极智嘉产品和服务的高度认可,并体现了他们对效率及准确率的提升效果的满意度。
我很高兴看到这个项目顺利上线并赋能我们业务的增长,这是我们内部团队、amh和极智嘉之间聚力协作的成果。该项目是我们成功合作落地的第二个amr项目,让我们看到了自动化升级为员工带来了真实可见的价值。
——asda物流服务部副总裁 chris hall
我们非常荣幸能够见证asda一个全新仓库顺利启用,并且能够实现订单履行与退货。上线后正好赶上销售旺季,我们的系统在处理退货方面拥有独特优势,帮助客户很好地应对挑战。作为asda的第一个成功复制项目,它充分证明了极智嘉解决方案的价值。
—— 极智嘉海外业务负责人 冯家浩(lit fung)
能与asda和极智嘉共同打造这个解决方案,我深感自豪。这个方案拥有卓越的品质,并能很好地履行我们的承诺。