為何要做人形機器人？

人形機器人——這個(gè)賽博朋克式的人類(lèi)終極幻想，正從實(shí)驗室中走出，并且逐步走向市場(chǎng)。能自主思考、決策、行動(dòng)的具身智能機器人，被認為是大模型的最佳落地場(chǎng)景，人形機器人為企業(yè)解決勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題似乎也變得可行。為什么人們如此熱衷人形機器人？有研究人員認為，一方面是來(lái)自于文化的驅動(dòng)，另一方面是技術(shù)的牽引。今天就讓我們一起來(lái)看看人形機器人的故事。

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人形機器人發(fā)展簡(jiǎn)史

回看人形機器人的發(fā)展過(guò)程，公元前四世紀，古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾想象過(guò)機器人的用處；三國鼎立時(shí)期，諸葛亮成功創(chuàng )造出“木牛流馬”，用來(lái)運送軍用物資，這都為機器人的發(fā)展埋下了伏筆。

在接下來(lái)的幾百年里，機器人逐漸擬人化、具象化，如同達爾文的物種起源，人形機器人也逐漸進(jìn)化。

文藝復興時(shí)期

意大利畫(huà)家、科學(xué)家達·芬奇在手稿中繪制了西方文明世界的第一款人形機器人，并賦予機器人木頭、皮革和金屬的外殼，通過(guò)驅動(dòng)裝置，機器人可以揮舞胳膊、可以坐或者站立。

1920年

捷克作家卡雷爾·凱佩克（Karel Capek）在科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機器人》中，將捷克語(yǔ)“Robota”寫(xiě)成了“Robot”，被當作“機器人”一詞的起源。

1927年

美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機器人“Televox”，裝有無(wú)線(xiàn)電發(fā)報機，但這款機器人不能走動(dòng)。

1963年

NASA耗資17.5萬(wàn)美金，造出兩個(gè)“機動(dòng)多關(guān)節假人（Power Driven Articulated Dummy，PDAD）”的機器人，能模擬出35種基本的人類(lèi)動(dòng)作，以便幫助工程師改良宇航服。

1967年

在“仿人機器人之父”加藤一郎的帶領(lǐng)下，早稻田大學(xué)啟動(dòng)了人形機器人項目，并于1972年研發(fā)出世界上第一款全尺寸人形智能機器人WABOT-1，能夠執行搬運物體等任務(wù)，如同一歲半的嬰兒。

1986年

本田開(kāi)發(fā)出雙足機器人EO, 隨后相繼推出雙足機器人E系列、仿真機器人P系列。

2000年

仿真機器人P4——也被稱(chēng)為ASIMO（阿西莫夫）——問(wèn)世。

站不直的人形機器人

2021年，特斯拉在AI Day的一段“機械舞”，成功引起了人們對Tesla Bot（特斯拉人形雙足機器人）的關(guān)注。馬斯克發(fā)文稱(chēng)：“我們已經(jīng)制造了帶輪子的機器人（特斯拉汽車(chē)），所以現在我們幾乎擁有所有制造人形機器人所需的零件?！?/p>

Tesla Bot的提出，導致國內人形機器人市場(chǎng)掀起了一場(chǎng)“龍卷風(fēng)”。因為汽車(chē)與人形機器人存在一些相通的地方，譬如二者都帶有攝像頭，汽車(chē)通過(guò)采集到的數據用于人工智能訓練，再賦能于汽車(chē)，同樣人形機器人通過(guò)采集生活中的數據，再反作用于人形機器人的發(fā)展。因此汽車(chē)企業(yè)首先成為人形機器人的主力軍。例如小米在2022年發(fā)布了CyberOne（鐵大），小鵬汽車(chē)2023年發(fā)布了首款人形機器人——PX5。

另外也有越來(lái)越多的科技企業(yè)涌入人形機器人這一賽道。為何要做人形機器人？

宇樹(shù)科技聯(lián)合創(chuàng )始人陳立表示，是順勢而為。一方面，人形機器人和四足機器人的底層技術(shù)架構、知識儲備相似度非常高，宇樹(shù)在四足機器狗領(lǐng)域一直處于全球領(lǐng)先的第一梯隊，從四足做到人形機器人難度會(huì )小很多；另一方面是底層的驅動(dòng)，去年通用人工智能和大模型快速發(fā)展，這對未來(lái)科技的推動(dòng)具有里程碑的意義，由于PC及智能終端市場(chǎng)逐步趨于飽和，通用人形機器人將成為未來(lái)通用人工智能最好的落地載體。

陳立對此進(jìn)行了進(jìn)一步解釋?zhuān)贏(yíng)I大模型時(shí)代，模仿學(xué)習和強化學(xué)習加持下人形機器人會(huì )比傳統協(xié)作機器人更加具備通用性?！叭诵螜C器人可以匹配人類(lèi)世界對通用機器人的需求?！?/p>

因此，在技術(shù)齒輪的轉動(dòng)下，人形機器人變成新突破口、新載體。

人形機器人在各個(gè)發(fā)展時(shí)期，都致力于在“仿人特征”上有一些突破。盡管有的人形機器人穿上衣服可以達到“以假亂真”的程度，但仔細觀(guān)察就不難發(fā)現，幾乎所有的人形機器人，其膝蓋都呈現彎曲狀態(tài)。

機器人腿部并不是不可以伸直，但伸直后會(huì )不可避免地出現兩種情況：一是腳踝只能以腿長(cháng)為半徑的圓弧移動(dòng)，關(guān)節可達空間變??；二是膝伸直后垂直腿方向受載性能極差，但沿腿方向受載能力倍增。通俗一點(diǎn)，就是我們常說(shuō)的“膝蓋不會(huì )打彎”，這種姿勢出現在人身上或許有些滑稽，但在機器人身上卻是非常棘手的問(wèn)題。

從機器人的運動(dòng)控制角度來(lái)看，采用彎膝行走方式相較于直膝行走能夠提供更好的運動(dòng)控制能力。在面對起伏不平的路面時(shí)，采用彎膝行走方式的機器人腿部仍然具備伸直的余量，從而確保行走過(guò)程中的穩定性和平衡性。此外，采用彎膝行走方式的機器人重心更低、更穩，這進(jìn)一步增強了其平衡控制能力。

因此，膝蓋彎曲的設計能夠確保機器人的姿態(tài)非奇異，從而優(yōu)化其控制性能。在行走過(guò)程中，這種設計也有助于機器人保持更加穩定的步伐，提高其運動(dòng)表現。

目前比較熱門(mén)的人形機器人有宇樹(shù)科技的Unitree H1，是國內第一臺能跑的全尺寸通用人形機器人，擁有穩定的步態(tài)和高度靈活的動(dòng)作能力，能在復雜地形和環(huán)境中自主行走和奔跑，還能后空翻以及跳“科目三”；麻省理工學(xué)院研發(fā)的人形機器人能執行跳躍、后空翻等復雜動(dòng)作。

圖片來(lái)源：財聯(lián)社

人形機器人能走多久？

2024年會(huì )成為人形機器人的元年嗎？

對此，陳立坦言稱(chēng)：“如果以無(wú)論是創(chuàng )業(yè)公司，還是大公司參與到人形機器人賽道去定義，2024年作為元年是沒(méi)有問(wèn)題的。如果以人形機器人應用為標準，2024年作為元年還是有待商榷的，因為人形機器人應用還沒(méi)有那么快?！?/p>

據國際機器人協(xié)會(huì )預測，2021年至2030年，全球人形機器人市場(chǎng)規模年復合增長(cháng)率將高達71%。中國電子學(xué)會(huì )數據顯示，到2030年，我國人形機器人市場(chǎng)規模有望達到8700億元。

但能否實(shí)現既定目標，還需要人形機器人找到“買(mǎi)單者”。除此之外，人形機器人作為高門(mén)檻行業(yè)，還亟需解決核心技術(shù)、降低成本和階段性人才短缺的問(wèn)題。

面對接下來(lái)或將出現的一波入局熱，陳立說(shuō)，“所有的產(chǎn)品都會(huì )經(jīng)歷在時(shí)機成熟時(shí)，涌入很多企業(yè)，形成百花齊放百家爭鳴的階段。人形機器人也不例外，但這是一件好事情，可以形成充分競爭，更好地推動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品定義、產(chǎn)品推廣和銷(xiāo)售?！?/p>

隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)的持續火爆，近期人形機器人交流會(huì )議密集召開(kāi)，人形機器人正處在從實(shí)驗室走向市場(chǎng)的關(guān)鍵窗口期。國內外產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛加碼布局，技術(shù)水平不斷突破，應用場(chǎng)景持續拓展。我們有理由相信，展望未來(lái)，人形機器人將深刻改變人類(lèi)生活和生產(chǎn)方式，推動(dòng)社會(huì )生產(chǎn)力躍升到新臺階。

審核編輯：黃飛

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