具身智能，開啟機器人紀元

　　導語：⼈形機器⼈將是下⼀代終端。具⾝智能機器⼈的出現(xiàn)才會是真正的「iPhone」時刻。

　　時至8月，火熱了半年之久的AI賽道，已儼然顯示出了降溫之勢。

　　可就在這個關頭，由號稱華為天才少年——稚暉君打造的人形AI機器人——「遠征A1」卻赫然登場，用一系列亮眼的特點，振奮了已顯冷淡的AI賽場。

　　舞臺之上，這個邁著小碎步入場的機器人，引來了整個行業(yè)的關注。

　　而這個由智元機器人(Agibot)發(fā)布的具身智能機器人，之所以能在業(yè)內引起如此大反響，則是因為其具備了最新的AI大模型能力。

　　根據(jù)稚暉君在發(fā)布會上展示的內容，靈巧自如的遠征A1，不但能做家務、制備實驗樣本，甚至還能勝任看護老人這類需要“體貼”的工作。

　　那么，這個看似“面面俱到”的AI機器人，究竟是如何在不同環(huán)境中，勝任各種復雜工作的?

　　其所代表的AI+具身機器人賽道，是否真的代表了未來AI的方向?抑或只是像元宇宙那樣，成為一個難以落地的“概念化”產品?

　　01 “人形”的必要性

　　在討論人形機器人的未來之前，有一個需要明確的問題是：為什么人類總是傾向于將機器人設計成人形?

　　對于這個問題，稚暉君表示，原因就在于“從第一性原理出發(fā)，人形雙足機器人是人類環(huán)境中最為通用的終極形態(tài)!”

　　換句話說，機器人要想真正進入人類的生活，就得適應各種為人體形態(tài)量身打造的場景、設備、任務。

　　例如，具身機器人如果想幫人類操作儀器，抓握東西，那就必須具備人類那樣靈巧的手指;

　　如果它想在城市環(huán)境中，邁過各種樓梯、臺階，那就得具備和人類一樣能彎曲的膝蓋。

　　而要想實現(xiàn)這樣的靈活性、協(xié)調性，就必須在機器人的硬件構成上，進行一系列重要的設計。在這方面，智元機器人較為獨特的技術之一，就是諧波一體關節(jié)。

　　這是機器人的傳動裝置，用來降低轉速、增大扭矩等，相當于人類的「關節(jié)」。

　　一般來說，機器人的結構和關節(jié)，決定了它的自由度，

　　而自由度是指機器人的運動能力，也就是機器人能夠獨立控制的運動變量的個數(shù)。

　　自由度越高，機器人的運動越靈活，越能適應各種復雜的環(huán)境和任務。

　　目前，遠征A1的自由度超過了49個，手部有12個主動自由度。

　　而相較之下，馬斯克的“擎天柱”人形雙足機器人全身有200多個自由度，手部27個自由度。

　　雖與世界頂尖機器人有著一定差距，但六個月的時間，能做到這個地步，也實屬可觀了。

　　而除了自由度之外，另一個衡量人形機器人的指標，就是其關節(jié)的“控制扭矩”，

　　控制扭矩主要決定了機器人的運動力量，也就是機器人能夠產生多大的轉動力來驅動關節(jié)和執(zhí)行器。

　　如果類比成人類的能力，相當于人的肌肉力量，就是肌肉產生多大的推拉、舉起、扭轉等動作的能力。

　　在這方面，遠征A1一體化自研的矢量控制驅動器，整體的控制扭矩可以容易地超過350Nm。

　　而這樣的控制扭矩，則是由智元機器人自研的PowerFlow關節(jié)電機造就的。

　　PowerFlow關節(jié)電機創(chuàng)新性的液冷循環(huán)散熱系統(tǒng)，可以有效地將電機內部產生的熱量通過液體傳導到外部的散熱器，從而降低電機的溫度和阻抗，提高電機的效率和穩(wěn)定性。

　　這樣，電機就可以在更高的功率密度和扭矩下運行，而不會過熱或損壞。

　　同時，PowerFlow關節(jié)電機還采用了徑向磁通的外轉子電機方案。

　　因為在這樣的方案中，轉子組件固定在內部，并且磁場方向沿著半徑方向分布，磁場能量更集中，繞組和鐵芯的散熱效果更好。

　　除此之外，遠征A1在核心部件上的創(chuàng)新，還包括了指尖傳感器末端的視覺閉環(huán)，基于強化學習的運控算法等。

　　可以說，正是這一系列的創(chuàng)新，賦予了其自如、靈活的運動能力。

　　但如果想與傳統(tǒng)機器人拉開差距，僅僅有一幅靈巧的身軀是不夠的。

　　在AI技術日新月異的當下，一個具備高度智能的“大腦”，就成了具身機器人必備的組成部分。

　　02 更智慧的大腦

　　如果要為傳統(tǒng)機器人，與當下新出現(xiàn)的具身機器人劃一個明確的分水嶺，那這樣的分水嶺，則無疑是大模型技術的應用。

　　傳統(tǒng)的機器人，指的是那些主要依靠預先編程和固定規(guī)則來工作的機器人，它們通常只適合于重復性、確定性和簡單性的任務，例如工業(yè)生產線上的裝配、搬運、焊接等。

　　在大模型興起之前，傳統(tǒng)機器人在執(zhí)行各種復雜任務時，往往都存在著各種局限與短板。

　　例如：由于缺乏自適應能力，傳統(tǒng)的機器人很難應對環(huán)境和任務的變化，它們需要經常重新編程和調整，才能適應新的情況。

　　倘若要讓傳統(tǒng)的機器人從盒子里取出一個物體，就必須事先告訴它盒子和物體的位置、形狀、大小、重量等信息，否則它可能無法完成任務。

　　而大模型與機器人技術的結合，則打破了這以往的限制與弊端。

　　具備強大的語義理解、邏輯推理、圖像識別的超大參數(shù)大模型，不僅可以讓機器人編排整個任務，還能動態(tài)調整任務。

　　比如，讓機器人把桌上垃圾扔到垃圾桶里，不再需要告訴它垃圾是什么、垃圾桶是什么，所有的知識都來自預訓練GPT的模型。

　　憑借著龐大的先驗知識庫和通識理解能力，機器人就能原有的能力泛化到更通用的場景中。

　　除此之外，在稚暉君看來，大模型對于機器人最重要的價值，就是復雜語義多級推理能力，所謂的“思維鏈”。

　　例如，如果要讓一個機器人去廚房做一盤煎蛋，它就需要通過思維鏈來理解煎蛋的定義和制作方法，包括所需的原料、工具、步驟等。

　　同時，它還要分析當前的環(huán)境和狀態(tài)，包括廚房的布局、物品的位置，規(guī)劃出一條最優(yōu)路徑。

　　最后，則是按照預設的程序或者實時的反饋，完成打蛋、下鍋等操作。

　　這種“思維鏈”能力，可以讓機器人通過一句簡單的指令，在真實世界中執(zhí)行一系列復雜的任務。而這正是傳統(tǒng)機器人走向通用機器人的曙光。

　　也正因如此，遠征A1除了可以在汽車產線中從事底盤裝配、外觀檢測等傳統(tǒng)工作外，一個最大的突破，就是具備了面向C端的陪護和照看功能。

　　在家庭場景中，遠征A1，不但可以在烹飪場景中磕雞蛋，還能照顧老人、幫助老人吃藥，還能幫孩子輔導功課。

　　通過其強大的語義理解、邏輯推理、圖像識別等能力，大模型可以為機器人提供一個統(tǒng)一和高效的思維鏈框架，使其能夠在海量的數(shù)據(jù)上學習通用和特定的知識、技能，并在不同的任務上進行遷移和泛化。

　　03 市場前景

　　那么，在具備了更靈活的運動能力、和更強的泛化性、通用性后，具身機器人的市場前景究竟如何?

　　或許，從各個科技巨頭對該領域的相關布局中，我們就可看到一些端倪。

　　2022年8月，特斯拉宣布將在該年特斯拉AI day上發(fā)布全尺寸仿生人形機器人Optimus 。

　　同月，小米全尺寸人形機器人CyberOne正式發(fā)布。宣傳片中，昵稱為「鐵大」的機器⼈能夠獨立行走、彎腰，完成抓取等簡單動作。

　　而今年6月，騰訊發(fā)布了旗下機器人工作室Robotics X研發(fā)的四足機器人Max的最新視頻。

　　其自主研發(fā)的多模態(tài)四足機器人“機器狗Max”再度得到升級，動作、行為都更加接近真實動物。

　　同樣的，近期華為也成立了“極目機器”，布局機器人與智能制造，注冊資本8.7億，經營范圍包含電子元器件制造、工程和技術研究和試驗發(fā)展等。

　　種種跡象表明，眾多巨頭科技公司紛紛看好仿生機器人，行業(yè)正火熱發(fā)展中。

　　實際上，人形AI機器人的興起，并非僅僅是由于大模型的“火熱”所致，而是科技發(fā)展的內在規(guī)律。

　　正如個人終端從臺式電腦到個人電腦，再到手機的發(fā)展趨勢一樣，每一代終端的迭代，都意味著人類將更多的功能，集合到了統(tǒng)一的平臺中。

　　時至今日，手機幾乎成了這樣一個平臺的終極形態(tài)，因為其在一塊小小的屏幕中，集合了人們日常所需的購物、視頻、社交、學習等各種功能。

　　然而，人形AI機器人的出現(xiàn)，則填補了此前所有平臺都無法彌補的空缺：即與真實的物理世界互動的能力。

　　也正因如此，巨頭們相繼推出機器人產品，并非趕熱點，而更多是之前即有的布局。

　　既然如此，在這場新的產業(yè)競爭格局中，各個入場玩家們的潛力和競爭態(tài)勢究竟怎樣?

　　此前，科技媒體量子位，從量產和資本能力兩方面，對目前行業(yè)內玩家及現(xiàn)狀進行了分析，并繪制了一個頗為清晰的象限圖。

　　按照這樣的劃分，國內機器人領域的各個玩家，大致可分為三個象限。

　　第一象限，主要是有強勁資本⽀撐的明星企業(yè)，如騰訊、小米和大疆等。這類企業(yè)，往往擁有雄厚的資金、技術，并且具備可觀的量產能力，可以在沒有量產壓力的情況下，不計成本研發(fā)原型機，推動行業(yè)技術發(fā)展。

　　第二象限，則是有潛力有技術的小型公司，這樣的企業(yè)通常都具有⾼校背景，并且產品專注于某一領域。如從機器寵物的角度切入的大象機器人，以及專注與航天、軍工等科研領域的鋼鐵俠科技。

　　而第三象限，則是產品未實現(xiàn)量產，但卻因資本于對其技術力的高度信任，而獲得大量投資的企業(yè)，如開篇提到的智元科技。從這樣的產業(yè)格局來看，國內的機器人企業(yè)，已經涵蓋了從高到低，從2B到2C的完整生態(tài)鏈。

　　而在大模型的賦能下，一個可預見的產業(yè)趨勢，則是機器人會在2C端的服務領域，向著更多元的方向發(fā)展。

　　此前，清華⼤學交叉信息研究院教授陳建宇曾說：“人形機器⼈將是下一代終端。 具身智能機器人的出現(xiàn)才會是真正的「iPhone」時刻。”

　　在國內機器人百花齊放的生態(tài)下，具身機器人的發(fā)展，就像一場自然界充滿了未知與驚奇的進化，當參與進化的個體數(shù)量足夠多時，神奇的突變也終將會在某一刻顯現(xiàn)。