進可“上刀山下火海”,退可看家和陪玩,「四足機器人」為什么還沒火到千家萬戶? | 年度行業(yè)
作者|韋世瑋
編輯|石亞瓊
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從2020年11月底波士頓動力的第三次“賣身”、騰訊四足機器人Jamoca挑戰(zhàn)梅花樁,到今年春晚跟劉德華同臺表演的機器牛、小米推出會翻跟頭的“鐵蛋”……過去一年多時間里,有關(guān)四足機器人的話題一波接著一波,各家科技公司將這個賽道的熱度掀到了新高潮。
與我們常在商場、酒店、餐廳中見到的移動機器人不同,擺脫了輪式或履帶式設(shè)計的四足機器人機動性更強,具有機動靈活、反應(yīng)敏捷、作業(yè)持久等特性。同時與雙足機器人相比,四足機器人較高的有效載荷與極強的平衡能力,也更利于控制、設(shè)計和維護。
這就決定了四足機器人不僅能在平整的地面上“健步如飛”,滿足人們?nèi)粘I罘?wù)場景,還能適應(yīng)各種復(fù)雜和危險地形,平衡穩(wěn)定地執(zhí)行消防、巡檢、審查、搜索和救援等任務(wù)。
盡管四足機器人的功能性如此強悍,但它背后繁雜的技術(shù)要求和高昂制作成本,讓它在商業(yè)化落地的過程中面臨不少挑戰(zhàn)。
就連在機器人布局近30年的明星企業(yè)波士頓動力,在2019年才宣布Spot四足機器人開始商業(yè)化,售價約53萬人民幣,截至2020年10月底已收到260份訂單,遠不及該公司原計劃在2020年出貨1000臺的目標。
不可否認,四足機器人仍具有廣泛的市場潛力和應(yīng)用前景。目前,國內(nèi)的宇樹科技、云深處、蔚藍科技、哈崎機器人等公司紛紛布局這一賽道,并已有玩家成功地將四足機器人下探到萬元級價位,頗有沖刺萬元以下的氣勢。
那么,當(dāng)下的四足機器人行業(yè)發(fā)展如何?它的商業(yè)化究竟難在哪?國內(nèi)玩家為何能將其賣到萬元級價位?
為了理清這些問題,這篇文章將從以下幾個方面展開:
1、四足機器人的行業(yè)發(fā)展歷程及國內(nèi)市場現(xiàn)狀
2、目前已實現(xiàn)四足機器人商業(yè)化的公司及標志性產(chǎn)品
3、國內(nèi)玩家為何能將四足機器人做到萬元級價位?
4、四足機器人的未來應(yīng)用前景
一、國內(nèi)外技術(shù)差距明顯,四足機器人市場仍處商業(yè)化早期
若要回溯四足機器人行業(yè)的歷史,必然繞不開波士頓動力這家公司。
波士頓動力的創(chuàng)始人Marc Raibert(馬克·雷伯特)被業(yè)內(nèi)稱為“機器狗之父”。早在1986年,博士畢業(yè)于麻省理工學(xué)院(MIT)的他就開發(fā)出了第一臺能夠奔跑和行走的動態(tài)穩(wěn)定四足機器人。
在此之前,四足機器人多為靜態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng),許多研究者大多先研究機器人的靜態(tài)穩(wěn)定,再切入動態(tài)系統(tǒng)。Marc Raibert則“反其道而行之”,優(yōu)先解決機器人單腿的動態(tài)穩(wěn)定問題,再逐步應(yīng)用到多條腿的機器上。這為日后波士頓動力的誕生奠定了基礎(chǔ)。
M. Raibert的動態(tài)穩(wěn)定四足機器人
1992年成立后,波士頓動力主要在美國國防高級研究計劃局(DARPA)的資助下,為美國軍方提供機器人的研究和制造。直到2005年,該公司的四足機器人“Big Dog”終于面世,真正讓波士頓動力在業(yè)內(nèi)一炮而紅。
波士頓動力研發(fā)Big Dog的初衷,是希望它能夠像騾子一樣,能夠在士兵、車輛無法通過的地形中使用。因此,Big Dog的穩(wěn)定性十分強,能夠在復(fù)雜的地形中行走,還擁有空翻等技能。
由于運行噪音過大、體積過大等問題,Big Dog最終沒有被美國軍方投入使用,但Big Dog在四足機器人的近現(xiàn)代發(fā)展史上,仍具有重要的里程碑意義。
隨后幾年,波士頓動力對四足機器人不斷改進,相繼推出Alpha Dog、LS3、Spot、SpotMini等產(chǎn)品,負載能力、移動速度和實用性不斷提升,逐漸成為業(yè)內(nèi)的佼佼者。
美國波士頓動力機器狗Spot
相比之下,我國的四足機器人研究最早可以追溯到上世紀80年代,上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、山東大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校及科研院,逐步展開了對四足機器人的系統(tǒng)性研究。
例如,上海交通大學(xué)馬培蓀教授教授等研究人員,在1991年研發(fā)了一款關(guān)節(jié)式哺乳動物型四足機器人,名為JTUMM—III,四條腿共有12個自由度,采用直流伺服電機驅(qū)動,能夠進行低速行走。
不過,這時的四足機器人更多處于實驗室階段,離商業(yè)化落地仍有較長的路要走。直到2015年前后,Google AlphaGo與圍棋世界冠軍李世石的“人機大戰(zhàn)”,讓人工智能(AI)的風(fēng)口愈演愈烈,智能機器人作為AI技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的路徑之一,自然也受到資本市場的關(guān)注。
與此同時,在2015年5月,我國國務(wù)院印發(fā)了實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)——《中國制造2025》,其中明確提出將“高檔數(shù)控機床和機器人”作為大力推動的重點領(lǐng)域之一。
綱領(lǐng)強調(diào):機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要“圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業(yè)機器人應(yīng)用以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂等服務(wù)機器人應(yīng)用的需求,積極研發(fā)新產(chǎn)品,促進機器人標準化、模塊化發(fā)展,擴大市場應(yīng)用。突破機器人本體,減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計制造技術(shù)等技術(shù)瓶頸?!?/p>
綱領(lǐng)還明確了未來十年我國機器人產(chǎn)業(yè)的兩個重點技術(shù)發(fā)展方向:一是開發(fā)工業(yè)機器人本體和關(guān)鍵零部件系列化產(chǎn)品,推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用,滿足我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫切需求;二是突破智能機器人關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)一批智能機器人,積極應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)。
至此,在市場風(fēng)口和國家政策的雙雙推動下,我國機器人行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展。加之近年來跟四足機器人相關(guān)的驅(qū)動技術(shù)、增材制造、逆向工程、智能控制等技術(shù)有了相關(guān)進展,在過去數(shù)十年的學(xué)術(shù)研究積累上,四足機器人已具備商業(yè)化落地的基礎(chǔ),這一前沿的細分賽道成為行業(yè)研究熱點,得到不少創(chuàng)業(yè)者的青睞。
整體來看,盡管國內(nèi)四足機器人起步較晚,在技術(shù)水平、系統(tǒng)理念與核心元器件等方面都與國外存在較大差距,但從商業(yè)化角度來看,國內(nèi)外的四足機器人市場都處于早期發(fā)展階段,關(guān)于四足機器人的商業(yè)化模式、應(yīng)用場景和落地路徑上,各家仍處于不斷摸索和嘗試的階段。
二、目前國內(nèi)外布局四足機器人的公司及標志性產(chǎn)品
放眼全球,目前國外布局四足機器人的公司主要為波士頓動力、Ghost Robotics等,國內(nèi)則有宇樹科技、蔚藍科技、德魯動力、云深處等創(chuàng)業(yè)公司。相比之下,國內(nèi)創(chuàng)企的探索玩法更加多元化,在to B和to C領(lǐng)域均有嘗試,而國外仍主要集中在軍事和工業(yè)領(lǐng)域。
1、國外企業(yè)
1.1 波士頓動力
成立于1992年的波士頓動力已是四足機器人行業(yè)的排頭兵,但也歷經(jīng)幾次易主。在2005年開發(fā)BIg Dog后,盡管該公司還不斷改進并開發(fā)了其他幾款四足機器人產(chǎn)品,但仍然無法達到美國軍方采用的標準。
因此在2013年,Google斥30萬美元巨資將波士頓動力收入囊中,意圖剝離波士頓動力的軍方背景,讓它朝倉儲或物流機器人領(lǐng)域發(fā)展,這是波士頓動力逐漸步入商業(yè)化的開端。
在Google麾下4年間,波士頓動力開發(fā)了四足機器人Spot,以及人形機器人Handle。其中,Spot利用激光雷達和立體視覺技術(shù),搭載一套車載傳感器,能夠識別崎嶇地形,在行進中保持平衡和協(xié)調(diào),靈活性更高。
不過在2017年6月,波士頓動力被Google賣給軟銀,最后在2020年12月又被軟銀以9.21億美元出售給現(xiàn)代汽車公司。在這幾年里,波士頓動力還推出了Spot Mini,會開門、爬樓梯、跳舞、拉卡車等一系列技能,并與美國警方合作,扮演“警犬”的角色協(xié)助警察完成導(dǎo)航、解救人質(zhì)等工作。
隨著Spot機器人技能的不斷更新和豐富,2019年Spot終于開始商業(yè)化落地,售價53萬人民幣。
1.2 Ghost Robotics
Ghost Robotics(幽靈機器人)公司成立于2015年,來自美國賓法尼亞大學(xué)Grasp Lab,其開發(fā)的四足機器人擁有靈活、負載能力強等優(yōu)勢,主要面向軍事、公共安全和企業(yè)檢查等場景,可應(yīng)用在各種高危場景,例如在礦井下進行勘探、采礦、救援工作等。
面向軍事場景,目前Ghost Robotics的核心產(chǎn)品為四足機器人Vision 60,它能夠?qū)崟r對周圍環(huán)境地形進行繪制,探測地形中的地雷等潛在危險,并將執(zhí)勤和前線情況實施反饋回控制指揮中心,是目前最成熟的軍用四足機器人系統(tǒng)之一。
Ghost Robotics還開發(fā)了一個高性能直驅(qū)8自由度并聯(lián)四足機器人,名為“Minitaur”,該機器人很早就已實現(xiàn)了商業(yè)化,被許多國外高校機器人實驗室用于開發(fā)機器人系統(tǒng)、研究機器人運動控制。
1.3 ANYbotics
ANYbotics在2016年成立,脫胎于瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich),目標是將四足機器人ANYmal背后的技術(shù)商業(yè)化,團隊從2009年起就在研發(fā)四足機器人,如今已推出AloF、ANYmal Alph、ANYmal B、ANYmal C等多款產(chǎn)品,并在2017年實現(xiàn)首次商業(yè)落地。
據(jù)了解,2019年發(fā)布的ANYmal C搭載了三個英特爾i7處理器,配備360度的態(tài)勢感知和遠程掃描能力,能夠自主導(dǎo)航復(fù)雜的多層環(huán)境,安全避開障礙物并在崎嶇地形上可靠地移動,對抗各種嚴酷環(huán)境,適用于危險的工業(yè)場景。例如,它能夠爬上45°陡峭的樓梯、在1米深的水中浸泡1小時、自己找到充電樁等。
商業(yè)化方面,Anymal C主要面向開發(fā)客戶、工程合作伙伴、大學(xué)等客戶,并提供完整的軟件和虛擬環(huán)境。Anybotics曾表示,首批ANYmal C機器人已在2019年年底前備好出貨。
2、國內(nèi)企業(yè)
2.1 宇樹科技
成立于2016年的宇樹科技,是國內(nèi)研發(fā)消費級高性能四足機器人領(lǐng)域的新銳創(chuàng)企,也是全球最早一批實現(xiàn)四足機器人商業(yè)化的公司之一。目前,宇樹科技在四足機器人電機、減速器、控制器、整機結(jié)構(gòu)、部分傳感器等方面已實現(xiàn)獨立自主研發(fā),累計申請專利超80項,授權(quán)專利約50項。
面向消費級市場,宇樹科技已推出A1、Go1、犇犇三款四足機器人。其中,A1標準版支持人物跟隨、人體檢測、深度感知、動態(tài)避障、手勢識別等功能,可實現(xiàn)多人模式和群體控制,標配多目智能深度相機,支持實時高清視頻傳輸以及二次開發(fā),最大持續(xù)奔跑速度達3.3m/s,接近成人慢跑的速度。
除此之外,宇樹科技的Go1機器人搭載了智能伴隨系統(tǒng)、超感知系統(tǒng)等,最大奔跑速度約4.7m/s,自適應(yīng)負載能力約3-5Kg,加之輕便的身軀,能在陪跑的同時幫用戶“馱”水杯、零食,甚至還能當(dāng)作小型“購物車”陪用戶逛超市。目前,Go 1 air版本售價僅1.6萬人民幣,進一步接近消費電子品類的價格水平。
今年7月,宇樹科技已完成千萬美元A輪融資,由順為資本領(lǐng)投。此前,該公司已完成由紅杉中國種子基金領(lǐng)投,祥峰投資中國基金、初心資本跟投的Pre-A+輪融資。
宇樹科技Go1機器人
2.2 蔚藍科技
蔚藍科技創(chuàng)立于2019年,目前主要開發(fā)面向家庭和企業(yè)的個人機器人,對標麻省理工學(xué)院的MIT mini Cheetah。
2020年初,蔚藍推出阿爾法機器狗C系列和阿爾法機器狗E系列產(chǎn)品。隨著團隊的持續(xù)研發(fā)和創(chuàng)新,蔚藍二代阿爾法機器狗的多項技術(shù)指標也取得重要進展,其中最高奔跑速度達到4.15m/s,超過同級別世界紀錄保持者MIT mini Cheetah的3.7m/s記錄。
今年3月底,蔚藍發(fā)布第五代阿爾法機器狗C系列產(chǎn)品,并面向行業(yè)客戶發(fā)布第五代阿爾法機器狗E系列產(chǎn)品。
其中,第五代C系列阿爾法機器狗限量售價26900元起,采用AI自主意識和自我學(xué)習(xí)技術(shù),具有智能巡航和力控牽引功能,支持多款主流激光雷達和機器視覺傳感器,以及樹莓派、Arduino、M5Stack等物聯(lián)網(wǎng)與傳感器生態(tài),便于開發(fā)者進行二次開發(fā),針對不同應(yīng)用場景重構(gòu)應(yīng)用。
蔚藍科技阿爾法機器狗第五代E系列
2.3 德魯動力
成立于2020年的德魯動力,前身為2013年成立的成都陌云科技X實驗室,在中國成都、美國硅谷、日本東京均設(shè)有研發(fā)中心,主要業(yè)務(wù)包括人工智能高級感知交互平臺開發(fā)、機器人智能制造等。截至目前,其已擁有超100項專利,覆蓋人機交互、控制算法、硬件、軟件、感知技術(shù)、區(qū)塊鏈等多個領(lǐng)域。
2021年1月,德魯動力和美國硅谷山景城創(chuàng)新機器人公司Koda合作研發(fā)的KODA智能機器狗亮相CES,定位為一條能“感知人類情感并作出相應(yīng)的互動、有學(xué)習(xí)能力的情感交互陪伴犬”,主打居家陪伴性能。
簡單來看,KODA搭載了空氣質(zhì)量檢測器、觸摸傳感器、足端傳感器、高精度麥克風(fēng)陣列等多源融合傳感器,讓KODA擁有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺多種感知力,同時它頭上的液晶顯示屏還能與用戶進行情感互動,并在長期交互、完成任務(wù)的過程中不斷學(xué)習(xí)成長,形成更為個性化的性格和人機交互體驗。
截至今年4月,KODA機器狗第一批全球預(yù)定量已經(jīng)近千臺,計劃在今年年末左右開始交付。
德魯動力KODA機器狗
2.4 云深處
成立于2017年的云深處,目前已研發(fā)出絕影、絕影X20、絕影Lite2、絕影Mini四款四足機器人產(chǎn)品,在避障、運動、平衡、移動和交互方面都已經(jīng)有了突破性進展。
基于關(guān)節(jié)驅(qū)動性能、運動控制和高動態(tài)步態(tài)規(guī)劃控制等技術(shù),絕影可以實現(xiàn)行走、跑步、奔跑和跳躍等各種步態(tài),適應(yīng)臺階、斜坡、障礙、石子路、草地和雪地等復(fù)雜地形,還能輕松躍過約40厘米的障礙物,原地起跳高度70厘米,立定跳遠距離可達1.5米。
同時,基于3D地圖構(gòu)建、自主定位和導(dǎo)航規(guī)劃技術(shù),絕影還能實現(xiàn)室內(nèi)外環(huán)境下的自主移動和動態(tài)避障。交互方面還擁有遙控、觸摸、視覺、手勢和語音等多種交互模式。
現(xiàn)階段,絕影機器人主要可應(yīng)用于教育科研、安防巡檢、特種應(yīng)用、物流運輸四大行業(yè)。例如在工業(yè)領(lǐng)域,云深處開發(fā)的工業(yè)防護級四足機器人絕影X20,具備全天候作業(yè)、強勁負載與擴展空間、自主充電、全場景覆蓋、強勁算力與精準感知等特點,能滿足變電站、電網(wǎng)、煉化廠區(qū)等領(lǐng)域的多變環(huán)境和高層級需求。
據(jù)工商信息顯示,2018年7月,云深處已完成由銀杏谷資本、道生資本投資的天使輪融資。
云深處絕影X20
2.5 哈崎機器人
哈崎機器人成立于2019年末,目前正在研發(fā)第一款情感陪伴類智能寵物機器人,名為“鐵汪汪”。
據(jù)了解,“鐵汪汪”無需遙控器控制即可實現(xiàn)全自主運動,在家庭場景中能夠適應(yīng)地形、跨越障礙,結(jié)合視覺控制完成上下樓梯、走斜坡、開門、前后空翻等任務(wù);在戶外場景中,它通過結(jié)合視覺的實時導(dǎo)航路徑規(guī)劃系統(tǒng),以及基于預(yù)測控制的軌跡追蹤,可陪伴用戶跑步。
情感功能是“鐵汪汪”主打的特征之一,它通過融合強化學(xué)習(xí)、模仿學(xué)習(xí)以及計算機視覺技術(shù),學(xué)會模仿現(xiàn)實世界中的動物動作,還能識別目標、聽命令、跟隨目標移動,和現(xiàn)實中看到的目標進行互動。
成立至今,哈崎機器人經(jīng)歷了兩輪融資,最新一輪是由順為資本、紅點創(chuàng)投投資的千萬美元A輪融資。
哈崎機器人“鐵汪汪”
2.6 優(yōu)必選
成立于2012年的優(yōu)必選,是國內(nèi)最早一批布局AI機器人并實現(xiàn)商業(yè)落地的創(chuàng)企之一,主打人形機器人。目前,優(yōu)必選針對消費級市場推出了人形機器人悟空、Jimu機器人獨角獸等系列,針對服務(wù)級市場推出了智能防疫機器人、智能云平臺商用服務(wù)機器人等產(chǎn)品。
不過在四足機器人市場,優(yōu)必選也是新入局者。2021年春晚舞臺上,優(yōu)必選以表演的方式首次亮相了其新研發(fā)的大型四足機器人——“拓荒牛”,搖頭擺尾地跳舞和拜年。
“拓荒?!鄙黹L1.31米、身高0.83米、體重60kg、負重15kg,采用16個高精度高力矩的伺服驅(qū)動器,能實現(xiàn)全地形自適應(yīng),最大行走速度為1.5m/s。基于大型仿人雙足機器人Walker的力控技術(shù),“拓荒?!贝钶d了優(yōu)必選自研高性能主控系統(tǒng),以及運動規(guī)劃和控制算法,同時通過高精度激光雷達的自研導(dǎo)航定位方案,它還支持3D地圖構(gòu)建、自主定位導(dǎo)航。
據(jù)工商信息顯示,從2012年至今,優(yōu)必選已完成8輪融資。最新一筆公開融資為2019年3月,兩江新區(qū)投資的C+輪融資。過往投資人還包括比亞迪、科大訊飛、中信證券、騰訊投資、正大集團等。
優(yōu)必選“拓荒?!?/p>
2.7 鵬行智能
鵬行智能成立于2020年,是小鵬汽車投資的生態(tài)公司,團隊從2016年組建以來就一直在研發(fā)四足機器人,截至今年6月已完成第三代四足機器人研發(fā),3月已啟動第四代四足機器人研發(fā)進程。
今年9月,小鵬汽車發(fā)布了鵬行智能的第三代原型機,內(nèi)部代號為“小白龍”的智能機器馬,定位為面向兒童的智慧交通工具。“小白龍”擁有環(huán)境感知決策和情感交互能力,外觀是一只獨角獸形態(tài),通過“前膝后肘”的關(guān)節(jié)設(shè)計,它有著像馬一樣的行走步態(tài)。
同時,“小白龍”還搭載了類似智能汽車的自動駕駛系統(tǒng),通過攝像頭、激光雷達等多種傳感器識別環(huán)境與對象,構(gòu)建地圖并規(guī)劃路徑,可實現(xiàn)A點到B點的自主運動、目標跟隨、自動避障等功能。交互方面,“小白龍”擁有聲紋、人臉和姿態(tài)識別能力,可實現(xiàn)語音交互、觸覺和肢體互動。
2020年,鵬行智能獲得何小鵬及小鵬汽車的天使輪融資。
鵬行智能機器馬
2.8 小米
小米作為四足機器人賽道上的新入局者,今年推出的仿生四足機器人“鐵蛋(CyberDog)”賺足了大家眼球,其最主要的意義在于將四足機器人的價格下壓到萬元及以下價位。
據(jù)了解,“鐵蛋”項目成立于2020年10月,由小米手機部、小愛同學(xué)、小米相機部,以及小米生態(tài)鏈企業(yè)追覓科技共同開發(fā),其中追覓為小米提供了吸塵器和掃地機器人技術(shù)。
鐵蛋全身搭載了觸摸傳感器、GPS模組、英特爾RealSense D450深度攝像模組、環(huán)境光傳感器、AI交互相機等11個高精度傳感器,能夠?qū)崟r主動探測和感知環(huán)境變化,做出近乎真實的生物反應(yīng)。鐵蛋具有自主識別跟隨、SLAM建圖、導(dǎo)航避障等功能,能夠創(chuàng)建導(dǎo)航地圖并自動規(guī)劃路徑,還可選定跟隨目標,實時確定目標相對三維位置,根據(jù)目標距離自動調(diào)整速度,實現(xiàn)自主跟隨。
鐵蛋內(nèi)置了小米智能語音,便于用戶對其進行智能語音操控,通過它控制家中智能設(shè)備,打開電視、指揮掃地機器人清掃房間等。盡管小米鐵蛋機器人售價9999元,但目前僅限量開放工程探索版,主要面向“有極致探索精神的米粉和極客發(fā)燒友”。
小米仿生四足機器人“鐵蛋(CyberDog)”
2.9 騰訊Robotics X實驗室
騰訊Robotics X實驗室成立于2018年,主要研發(fā)人機協(xié)作的下一代機器人,目前主攻移動、靈巧操作、智能體等三大通用機器人技術(shù)的研究與應(yīng)用,聚焦多模態(tài)移動機器人的研發(fā)。
2020年11月,騰訊Robotics X實驗室首次亮相了其最新研發(fā)的四足機器人“Jamoca”,本體基于外部提供的硬件平臺改裝,重約70公斤、長1米、寬0.5米、站高0.75米,不僅能走、能跑、能跳,還可以挑戰(zhàn)梅花樁等復(fù)雜地形,實現(xiàn)了誤差1厘米內(nèi)的感知定位、根據(jù)環(huán)境進行的10毫秒級路線規(guī)劃,以及全系統(tǒng)的高度協(xié)同等技術(shù)標準。
緊接著今年3月,該實驗室發(fā)布了首個軟硬件全自研的多模態(tài)四足機器人Max,該機器人采用足輪一體式設(shè)計,可根據(jù)不同地形的需要來切換形態(tài),輪式運動的速度最高可達25公里/小時。同時,Max還能雙腳站立,完成移動、后空翻、摔倒自恢復(fù)等動作,平衡能力較強。整體設(shè)計方案使Max在輪式運動下的能耗比傳統(tǒng)足輪融合方案降低約50%。
國內(nèi)四足機器人企業(yè)及產(chǎn)品對比
三、商業(yè)化難點背后,國內(nèi)玩家如何做到萬元級價位?
盡管現(xiàn)在已經(jīng)有不少企業(yè)都在布局四足機器人,但能跑進商業(yè)化落地的還屈指可數(shù)。歸根結(jié)底,技術(shù)穩(wěn)定性和研發(fā)制造成本是橫亙在商業(yè)化路上的主要難點。
一是技術(shù)穩(wěn)定性方面,現(xiàn)階段隨著技術(shù)的不斷完善和進步,機器人會的技能越來越豐富,跳舞、上下樓梯、翻跟頭、跳繩等技能都已經(jīng)逐漸成為“標配”。那么如何讓機器人在運行過程中保持穩(wěn)定良好的動態(tài)平衡、運動控制和移動感知等能力,實現(xiàn)機器人的高機動性和靈活性是關(guān)鍵。
在這背后,硬件模組和控制系統(tǒng)的開發(fā)是最重要的難點,涉及到高靈敏傳感器、高性能大扭矩電機、主控制模塊、AI感知交互模塊、電源管理模塊等重要部件,以及AI感知、機器人控制等模型的建立和優(yōu)化。
二是研發(fā)制造成本方面,在實現(xiàn)技術(shù)穩(wěn)定性的同時,確保研發(fā)節(jié)奏成本,降低開發(fā)和制造成本,也是四足機器人企業(yè)在商業(yè)落地過程中面臨的另一大挑戰(zhàn)。不過,相比動輒數(shù)十萬的波士頓動力機器人,為何國內(nèi)已實現(xiàn)商業(yè)化的玩家能將四足機器人做到萬元級價位?
實際上,這與機器人技術(shù)生態(tài)的開放開源,以及近年來機器人產(chǎn)業(yè)鏈的成熟息息相關(guān)。
一方面是開源生態(tài),2018年9月,MIT Biomimetic Robotics Lab相繼將Cheetah Mini(迷你獵豹機器人)的電機驅(qū)動器和所有運行代碼開源,意味著在四足機器人領(lǐng)域有著領(lǐng)先地位的Cheetah Mini的核心技術(shù)秘密已全部公開。
MIT的迷你獵豹四足機器人Mini Cheetah
至此,國內(nèi)在四足機器人賽道上分化出了兩類公司,一類是基于MIT的開源代碼開發(fā)四足機器人,如小米;另一類則是以自研為主,走的是與MIT開源代碼不同的路線,例如宇樹科技。
除此之外,ROS(Robot Operating System)項目的開源也是機器人行業(yè)發(fā)展過程中的一個重要節(jié)點,它類似一個可用于開發(fā)機器人應(yīng)用程序的SDK,提供開發(fā)、調(diào)試、測試和最終部署機器人應(yīng)用程序所需的軟件、庫和工具,支持C++、Python、LISP等多種語言。
ROS的前身是斯坦福大學(xué)人工智能實驗室和機器人孵化企業(yè)Willow Garage合作設(shè)計的開源機器人編程框架,項目的初衷是為實驗室研究人員提供進行機器人科學(xué)研究所需的工具。
隨著ROS逐漸走出實驗室,尤其是ROS 2的升級,使其在區(qū)分不同數(shù)據(jù)流、實時計算、安全性等方面都得到了重要的提升,ROS已發(fā)展成主流的機器人操作系統(tǒng)之一,包括ClearPath、Rethink、Unbounded、Neurala、Blue River等機器人創(chuàng)企都采用該系統(tǒng)。
機器人開發(fā)門檻降低的另一面是機器人產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。近年來,機器人上游的AI芯片、伺服電機、機密減速器、傳感器和功能零部件等底層硬件,以及中游的計算機視覺、語音識別/交互、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)得到了重要發(fā)展。
例如英偉達在2019年推出的NVIDIA DRIVE AGX Orin,能夠高效處理自動駕駛汽車和機器人系統(tǒng)中的并行計算,其生態(tài)系統(tǒng)還可訪問NVIDIA預(yù)訓(xùn)練的DNN(深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))和主動學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等模型,大大縮短模型和相關(guān)功能程序的開發(fā)周期。
不過據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),現(xiàn)階段我國85%的減速器市場、90%的伺服電機市場、80%以上的控制系統(tǒng)市場都被海外企業(yè)牢牢占據(jù),這意味著我國四足機器人行業(yè)的上游核心零部件國產(chǎn)化進程,還有很長的路要走。
工業(yè)機器人核心部件相關(guān)企業(yè)匯總一覽表(圖源中商情報網(wǎng))
整體來看,Cheetah Mini核心技術(shù)和ROS的開源,以及智能機器人產(chǎn)業(yè)鏈的逐步發(fā)展和成熟,大大降低了新玩家入局四足機器人賽道的門檻。
其中,小米“鐵蛋”機器人的核心算法正是基于Cheetah Mini和ROS 2研發(fā)而來。值得一提的是,據(jù)業(yè)內(nèi)供應(yīng)鏈人士透露,盡管一臺小米“鐵蛋”僅售價9999元,但其成本約達5萬元左右,意味著賣一臺就虧4萬。
四、四足機器人的未來應(yīng)用前景
據(jù)波士頓咨詢公司2021年7月發(fā)布的最新數(shù)據(jù),預(yù)計到2030年,全球機器人市場規(guī)模最高將達2600億美元,比2020年全球機器人市場的250億美元規(guī)模,直接翻了10倍以上。其中,由仿生機器人催生的全球?qū)I(yè)服務(wù)機器人市場規(guī)模,也預(yù)計高達1700億美元。
盡管關(guān)于更細分的四足機器人市場沒有詳細數(shù)據(jù),但以當(dāng)下行業(yè)發(fā)展趨勢來看,未來四足機器人的落地前景十分廣泛。目前看來,四足機器人在和to B端和to C都有著不同的發(fā)展方向。
面向To B端,四足機器人能夠適應(yīng)不同復(fù)雜地形、天氣的高機動性和靈活性,能夠替代人類在許多特殊或高危環(huán)境中完成工作,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域,以及特定的安防巡檢、勘測探索、公共救援、軍警等場景有著巨大的應(yīng)用潛力,是其誕生以來主要的應(yīng)用方向。
例如早期波士頓動力的Big Dog就曾嘗試和士兵演習(xí)上戰(zhàn)場,云深處開發(fā)的工業(yè)級防水級四足機器人能負責(zé)變電站、電網(wǎng)、煉化廠區(qū)的日常巡檢與監(jiān)測。
面向To C端,四足機器人具備的計算機視覺和智能交互特性,讓它有機會成為個人和家庭智能服務(wù)場景中新的增長方向。不過,這個應(yīng)用方向比to B方向的商業(yè)化探索更為早期,是國內(nèi)不少四足機器人企業(yè)正在思考和發(fā)展的方向。
在個人戶外場景,宇樹科技推出的Go1機器人就主打戶外跟隨陪伴,能夠跟隨用戶跑步、逛超市,成為用戶個人生活中的得力助手。
在家庭場景,德魯動力的四足機器人則主打高端家庭陪伴,該公司給出的玩法十分多元化,其機器狗既能夠當(dāng)作家庭寵物陪用戶晨跑、散步、出行、逛街;憑借其內(nèi)置的多傳感器,機器狗還能隨時監(jiān)控用戶的身體健康數(shù)據(jù)、陪用戶玩耍、在家巡邏等,甚至還能下載教育類APP和孩子交互學(xué)習(xí)等。
其中針對智能家居賽道,四足機器人也許能成為新的智能家居控制中樞,給智能家居生態(tài)的發(fā)展帶來更大的想象空間。
雖然四足機器人在個人消費場景中還不是剛需,甚至其不少功能設(shè)置在當(dāng)下人們生活中是有些“雞肋”的存在,功能的可替代性較強。但四足機器人作為一個早期新興行業(yè),各家公司在商業(yè)化落地的過程中也給我們展示了許多想象的空間和可能性,相信隨著技術(shù)和市場的不斷成熟發(fā)展,四足機器人能給我們帶來更多出乎意料的驚喜。