“自适应机器人结合了工业级力控、机器视觉和AI技术,七轴机械臂每个关节装有的力传感器让机器人拥有精细的触觉感知能力,AI技术的集成让机械臂实现目标物体的检测、定位等空间感知能力。”上海非夕机器人科技有限公司副总经理胡晓平对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,非夕研发生产的自适应机器人在原有的人机协作基础上增加了自主操作能力,可适应不确定的工作环境,像人一样通过手眼配合来完成复杂工作任务,不再追求环境可控、位置精准的应用场景。
非夕自适应机器人摇红酒。
这样的机器人即便在传统的工业场景也大有用武之地。“例如汽车制造行业自动化程度高,但新能源汽车的线缆装配、车身上漆前复杂的曲面处理还需要人来操作,原先靠绝对的精度位置来实现自动化的工业机器人不足以有效适应复杂环境,机器人围绕车身移动也会带来位置偏差。”胡晓平表示,自适应机器人为这些场景的自动化打开了大门,现在他们的机器人还可用于按摩理疗、果蔬采摘、肉类切割摆盘等领域,探索更多机器人商业化服务场景是非夕当下最重要的任务。“未来,机器人对环境的感知能力更强,安全性和自主性满足要求后,就能为家庭康复场景提供一种可能。”胡晓平表示。
事实上,让机器人像人一样工作,是所有机器人制造企业的终极探索目标。杨跞说,机器人眼下首先要解决机器人的“四肢灵活”问题,“有了机械臂,下一步要研发机器手,灵活轻巧的手将对未来机器人技术产生质变。”他们还在试图解决机器人大脑的思考方式,解决硬件执行、控制力和沟通后,最终要为机器人建立安全的云脑。
“以前国内认知的机器人一直是工业机器人,它对国民经济是非常重要的构成,但从机器人产业发展来看,它不是终极形态。”近几年,波士顿动力人形机器人“阿特拉斯”、特斯拉人形机器人“擎天柱”相继出圈,人们对机器人产业理解也在发生变化。杨跞认为,机器人的终极目标是人形机器人,未来的主市场是服务。人形机器人解决行走速度、场景适应性、供电能力后,将对机器人产业带来巨大变化。
近年来,中国机器人产业出现了更多技术路线,服务机器人成为新热潮,在餐饮、教育、医疗、物流等领域广泛应用。
上海智能机器人企业达闼机器人股份有限公司正在研制人形双足机器人“七仙女”,其中第一位仙女“小紫”计划在2025年“下凡”。
达闼联合创始人汪兵对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,达闼人形机器人的终极目标是进入家庭担任机器人保姆,完成洗衣、打扫、做饭三件事,2025年的目标是做到三件事的其中一件。
汪兵说,达闼定义的服务机器人是指像人的手指一样灵活使用人类日常使用的工具,而非专门为机器人定制一块抹布、一根扫帚,“机器人如果具有60个关节左右,便能拥有灵活的自由度。”达闼今年发布的Ginger 2.0全身柔性关节从34个增加到41个,单手抓取负载能力提升到5公斤,超过第一代的0.5公斤负载。未来双足人形机器人“小紫”全身将有60多个自主可控的智能柔性关节。他们正在攻关机器人本体结构、材料、机械传动,将进入家庭的人形机器人重量要控制在100公斤以内,提高负载能力。
机器人要进入家庭,除了机器人本体,场景识别也是个难题。家庭是多模态的复杂而又变动的场景,软件上要攻克机器人的算法训练,增强自主学习能力。达闼提出“云脑+安全网+机器人”的云端机器人架构,云端大脑通过人工增强、多模态融合AI和数字孪生实现机器人智能的自我学习与进化,服务机器人通过移动内联网和标准化机器人控制器安全连接到云端大脑,获得智能语音、智能图像、智能行动等能力,目前达闼云网端的整体架构已成型。
“安全是未来机器人的基石和底座。”汪兵表示,当几百万台机器人进入家庭,如何保证机器人数据安全可控是他们一直关注并试图解决的问题,“2015年,我们就提出未来服务机器人的安全、伦理、道德问题到底该怎么解决,这需要立法,否则无法管控几百万甚至上亿的设备。”
在杨跞看来,与人交互是机器人的终极存在形态,解决了安全和有效交互两大重点技术后,人的生活方式退半步,机器人技术往前进半步,机器人进入家庭的集成速度才会更快。“未来的世界,机器人越来越轻巧,人与机器人共融。让机器人进入家庭仍然需要人类观念的转变与妥协。就跟扫地机器人进入家庭一样,家庭的某些生活方式也在慢慢变化。”
苦练内功,包容技术迭代
机器人制造的发展,离不开整个产业链的发展。最近十年的中国机器人产业虽然有了突飞猛进的发展,但是在产业链的上下游仍然存在薄弱环节。
2022年6月,《上海市数字经济发展“十四五”规划》明确发展智能服务机器人,重点突破服务机器人关键核心技术,加快服务机器人行为类人化,提升服务机器人高端产品供给。加强核心技术攻关,集中攻克智能芯片、伺服电机、智能控制器、智能一体化关节、新型传感器等关键零部件核心技术,加快研发仿生感知与认知、生机电融合、人机自然交互等前沿技术。
中国机器人市场规模预期。
机器人是综合技术的集成,伺服电机、驱动器、减速器加上关节连杆机构,就可以造一个机器人。其中,电机相当于心脏,而伺服系统就是驱动心脏的动力,带动电机旋转。装上滚珠丝杠螺母副后,电机的旋转运动就会变成直线运动。旋转和直线的联动运动使得机器人的复杂运动成为可能。
但伺服电机、驱动器、减速器这三大机器人传统零部件仍是我国机器人发展的薄弱环节。世界上工业机器人使用的精密减速器几乎被日本垄断,日本Nabtesco的RV减速器约占全球市场份额的60%。“发展机器人产业,必须重视材料和工艺等基础研究。”方明伦表示,我国机器人产业从“量大面广”发展到世界一流,必须要抓好顶层和基础两端,并且能够持之以恒地推进。
杨跞表示,造成国产与进口机器人差距的原因之一是国产工业机器人缺乏充分的产业化验证,在发展早期失去了技术快速迭代的机会。工业机器人的第一个应用场景是汽车制造,但在中国,进口机器人占据了主市场。在他看来,只有通过大量机器人的发展才能实现产业链优化,降低制造成本,让技术更成熟。“中国机器人产业必须向上补链,中科新松做到了核心零部件、算法和架构全自主研发,芯片已经开始逐步实现国内替代。但往上游一层层追,产业链非常庞大。”
方明伦认为,政府应当在产业应用中加大引导,让国产机器人有机会被应用、有机会迭代发展,“对于还在迭代的产品,需要市场更加包容。”在李静看来,在工业机器人领域,本土制造伴随产业革新逐步有了更多机会。“工业机器人满足产业智能化升级需求,技术迭代与数据沉淀推动数字化转型,驱动全产业链数字化发展。在一些新能源汽车产线,国内工业机器人未来甚至可能替代进口机器人,比如造车工艺改变替代了大量焊接机器人,国产机器人有望占据20%-30%市场份额。”
发展机器人产业需先建生态
“与上世纪80年代相比,如今,我国机器人发展有了更加有利的土壤,具备了一定的产业基础,有技术、有队伍、有环境,在一些细分领域涌现了一些优秀企业,“如果做好顶层设计,咬定青山不放松,抓好基础研究,把该补的补起来,同时抓好终端产品,中国未来一定也会诞生顶尖机器人企业,上海至少也应该有一家。”方明伦表示。
但在业内人士看来,眼下,上海要发展机器人产业还需要在人才、成本上加一把力。
机器人是技术密集型行业,机器人产业的发展需要多学科交叉融合人才。从事机器人研发工作多年,范曾也看到了机器人行业人才的供需行情变化:相比新能源汽车、人工智能企业,范曾看到,机器人行业对人才的吸引力在下降,尤其是软件和算法开发人才更愿意流向AI视觉等公司。与此同时,现场调试的机器人应用型人才同样紧缺。机器人的应用工艺越复杂,对调试人员的要求越高。培养一个优秀的应用型人才,不仅需要经过理论、操作培训,还需要大量的实践场景练习,培养成本非常高。
自适应机器人是0-1的创新领域,无论是研发人才还是应用人才都只能自主摸索,这为研发和应用的推进带来压力。“培养对新型机器人有充分认知并充分发挥机器人能力的一批人才,也是当前面临的挑战。”胡晓平表示。
2015年创业时,汪兵也面临招不到人的窘境,“两个月时间招到五个人,其中三个是职能部门工作人员。”创业后,汪兵曾牵头发起将人工智能作为国家一级学科向教育部申报,今年达闼专门成立事业部,意在培养更多人工智能和机器人人才,同时带动K12教育。
在胡晓平看来,上海打造机器人产业的未来生态,需要踏实的技术沉淀,人才培养是最基础的积累,“如果能够培养出这个领域具有专业技术能力的一批人才,未来生根发芽,自然而然就会有更多优秀企业生长出来。上海的产业基础雄厚,对机器人的需求广阔,只要技术好、解决方案有优势,就有机会落地应用,从而反哺人才培养。”
“上海的营商环境我一直认为是最好的。很多新技术进入中国时,上海是第一站。大量企业用户在上海,企业用户层次也很高,容易接受新事物。”但杨跞同时表示,机器人产业要实现长期发展,需建设丰富开放的产业生态,这一生态里不仅有研发人才,也包含制造的实业工人,但上海的高成本是制造业落地的拦路虎。
即便挑战重重,但杨跞坚信最终国内一定会出现几家非常庞大的机器人企业。“机器人行业是长周期赛道,行业需要理性发展,专注技术研发。我们不能仅仅以商业模式论成功,也不能违背机器人赛道的成长规律。能不能拥有原创核心技术,关键在于能否沉心练武,而不是梦想拿个秘籍就搞定了。”
全球机器人市场规模预期。
【新闻附件】全球四大机器人巨头
总部瑞士,1974年研发出全球第一台微型电脑控制的工业机器人,主要应用于工件的取放和物料搬运,1994年进入中国市场。主要产品包括面向汽车、建设、电子、食品饮料、铸造和锻造、医疗健康、物流、金属加工、包装、焊接等领域的工业机器人等产品。
总部日本,1977年安川电机运用擅长运动控制技术开发生产出了日本第一台全电动的工业用机器人。此后相继开发了焊接,装配,喷漆,搬运等应用的工业机器人。
总部日本,自1974年研制出首台机器人以来,致力于机器人技术创新,提供完整的智能制造产品和解决方案。FANUC机器人产品广泛应用在装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等生产环节。
总部德国,1972年研制开发第一台工业机器人,KUKA的工业机器人应用于安装、搬运、冲压、抛光、激光焊接与切割、喷涂、卸码垛等领域。2017年KUKA被美的集团收购。
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