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機器人技術已發展 60 年,為何人類做不出能普及的人形機器人?

機器人技術已發展 60 年,為何人類做不出能普及的人形機器人?

【為什麼我們要挑選這篇文章】1960 年代,人類發明機械手臂後,產業宣告進入自動化時代。自此,人類積極研發機器人,而擁有人類型態的「人形機器人」,則是機器人領域的聖杯。人類希望這種人型機器能走入日常生活,成為人類的新朋友。

60 年過去了,雖然現在已有各式各樣的機器人,大幅提升工廠生產效率,但幾乎沒有人型機器人被廣泛使用。為什麼?下文以中國市場為例,探討機器人的開發難題。(責任編輯:郭家宏)

在平行時空之下,人類科技文明的另一個可能性是什麼呢?上個世紀,無數的影視文學作品把這個答案指向了機器人。

早在 1952 年的時候,日本漫畫家手塚治虫就開始在著名漫畫雜誌《少年》上連載人形機器人《原子小金剛》的故事。在手塚治虫的設定中,小金剛誕生於 2003 年 4 月 7 日,而我們所處的 21 世紀正是機器人與人類共存的世界。

在近日剛剛結束的世界機器人大會上,各類機器人紛紛登場亮相,110 多家企業展示了 500 多款機器人。

每一次技術的革新都改變了人們的生活及生產方式。當前,機器人時代的序幕正在緩緩拉開,我們相信,機器人未來也會深入到我們生產生活的各個角落,機器人技術的疊代升級也將會推動整個社會生產力的發展及變革。

在產業智慧化升級浪潮中,服務機器人需求不斷攀升,各大企業也紛紛入局。包括騰訊、美團、阿里等互聯網公司,順豐、京東等物流企業,已經佈局服務機器人業務和投資。最近更有不少車企、手機企業藉著這股東風跨界服務機器人領域,取得市場不少注意。而據企查查(TO 編按:中國企業資訊平台)大數據研究院《近十年機器人行業投融資分析報告》顯示,近十年,中國機器人投融資案件數達 2661 起,總投融資金額超 1,385 億元,而僅在 2020 這一年,機器人賽道的投融資就已達到 267 億元,占十年投資總額的近五分之一。

究竟是什麼在吸引著大企業們和資本入局機器人賽道?是機器人自身的魅力還是時代的洪流?在這個領域,中國公司的實力水平究竟如何呢?

1960 年代,機械手臂帶動工業自動化革命

1921 年,捷克劇作家恰配克在《羅梭的萬能工人》中首次用到了「Robot」(原文作 Robota,後來成為西文中通行的 Robot)這個詞語,不過真正的機器人卻誕生在將近 40 年以後。

1950 年,時年 25 歲的恩格爾伯格在讀完了阿西莫夫的小說《我,機器人》之後,大受震撼,產生了自己製造一個機器人的念頭。1956 年,恩格爾伯格在一場酒會偶遇發明家德沃爾,在閒聊中了解到他申請了一個名為「可編程的用於移動物體的設備」的專利,恩格爾伯格頓時欣喜若狂,「這不是阿西莫夫筆下的機器人嗎!」兩人當下就決定合作創立一家機器人公司。

圖左一為德沃爾(George C. Devol);右一為約瑟夫.恩格爾伯格(Joseph Engelberger)

1958 年,兩人合創的機器人公司 Unimation(意為自動化單位)正式營運,其生產的第一個產品為是一個可以自動完成搬運的機械手臂,這是人類歷史上第一個機器人。1961 年,美國通用公司將德沃爾發明的第一代機械手臂應用於旗下一家工廠的組裝流水線,該裝置主要用於從模具中提取滾燙的金屬部件。隨後,克萊斯勒公司和福特公司也迅速跟進。恩格爾伯格的機械手臂極大程度上提高了汽車工業的自動化生產能力,美國機器人協會後來評價該機械手臂「徹底改變了現代工業和汽車製造的流程」,恩格爾伯格也因此被稱為「機器人之父」。

機器人公司 Unimation 生產的機械手臂。

過去,機器人主要是在一些危險或重複性的機械工作環境中代替人類,可這距人類真正幻想中能在思想和情感上與人交流的機器人相差甚遠。對機器人的發明者來說,他們的夢想是機器人是能模擬人類行為或思想,以及模擬其他生物(如機器狗、機器貓等)。如今隨著機器人相關產業鏈的發展以及人工智慧技術的進步,更智慧的服務型機器人也越來越多。

中國機器人快速發展,疫情帶動更多場景應用

在今年的世界機器人大會上,融合人工智慧與機器人技術於一身的熊貓機器人優悠就格外引人注目。

熊貓機器人優悠

據瞭解,熊貓機器人優悠身高 1.30 m、體重 63 kg,它是優必選科技以大熊貓的形象為設計原型,在自研的大型仿人服務機器人 Walker X 的基礎上,為杜拜世博會中國館專屬定製。透過融合文字、語音、視覺、動作、環境等多模態交互方式,熊貓機器人優悠具備了一定的自主智慧,能夠在多個場景中提供個性化的服務。

熊貓機器人優悠的原型機 Walker X 在下象棋

在機器人情緒方面,工程師透過為熊貓機器人優悠添加雙柔性曲面螢幕、仿生化設計的眼睛等軟硬體,使其擁有超過 27 種機器人情緒和狀態體系,讓熊貓機器人「優悠」具有生命感的擬人化情緒表達。

在機器人的行動能力方面,熊貓機器人優悠具備 41 個高性能伺服關節構成的靈巧四肢,以及多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知系統,可以實現平穩快速的行走和精準安全的操作。

杜拜世博會將於 10 月 1 日開幕,屆時熊貓機器人優悠將作為中國館的和平友好使者,在智慧生態分展區為觀眾介紹中國熊貓生態長卷、智慧農業等展項,讓大家了解中國曆來倡導的綠色發展理念,同時展示富有中國傳統特色的書寫、畫畫、太極等技能,讓觀眾更生動直觀的了解中國的前端科技和文化。

現階段,除了人形機器人以外,各服務型機器人賽道的公司將產品重點放在了更容易商業落地的領域。例如,疫情期間優必選科技推出的紫外線消毒機器人 ADIBOT 淨巡士備受醫院、機場、學校等具有公共屬性的客戶歡迎。

目前,ADIBOT 淨巡士已在中國、美國、日本、荷蘭等國家的醫療機構、學校、寫字樓、酒店、展覽館等場所上崗,助力全球疫情防控和生產生活秩序恢復。

此外,用於人工智慧教育領域的悟空機器人、用於智慧物流場景的 AMR 智慧移動機器人等都已悄然在各領域紮根。「每個家庭都擁有機器人」的理想,似乎變成了家庭、學校、醫院、機場等都有機器人的身影。

針對從去年開始的這股機器人熱潮,優必選科技首席品牌官譚旻對「品玩」表示,中國的機器人發展,已經有兩次起伏了,上一次是 2017 – 2019 年,這次算是一次新高潮,主要是兩個原因,一個是新冠疫情以來,在無接觸式的服務領域,看到了機器人派生出來非常多場景應用的可能性。第二個是由於中國的成功抗疫,為本土的機器人產業鏈贏得了發展窗口期。這兩個因素放在一起,實際上就會產生一個疫情推動出來的剛需。

當然,即便人工智慧和機器人技術在近年來逐漸進步,該領域的注入資金也在逐年增高,但在看似高速發展的機器人領域要做出一款好的產品,仍舊不是一件容易的事情。

做機器人不容易,做人形機器人更是難上加難

做好機器人,尤其是人形機器人確實不容易。做了三四十年的本田 ASIMO、波士頓動力 Atlas,因成本高達幾百萬美金,無法實現量產,在商業化上都遇到了不小的問題。

譚旻對「品玩」表示,對中國企業而言,要在機器人產業立足面臨著產業、市場、資金、人才四方面的挑戰。首先在產業方面,中國進入機器人產業的時間普遍較晚,通常只有十年左右的歷史,與幾十年前就在該領域立足的國外機器人公司相比仍有差距。而由於機器人是軟硬體結合、多學科綜合實踐的產物,各類技術的積累都需要大量時間和數據。

其次在市場方面,在疫情之前真正能給機器人打開應用級別的場景並不多,這導致不少機器人公司在數據獲取、數據訓練以及各方面場景訓練上都是非常有限的。在資金方面,現在仍處於智慧機器人產業發展的初級階段,這不是一個簡單的養雞孵蛋快速回報的市場,需要長期投入,機器人產業並不是說三年五年一定會有很大的突破,需要資本更多的耐心。

最後,在人才方面,譚旻表示人工智慧機器人的缺口非常大,中國已達 500 萬,雖然近年來人工智慧專業開始納入高校的課程培養體系,但機器人與人工智慧的複合型人才市場上依舊缺乏。

如果說產業、市場、資金、人才是中國所有機器人企業都面臨的共同挑戰,那人形機器人在此基礎上遇到的問題還要更加複雜。優必選 Walker 系列產品的負責人謝錚對「品玩」表示,在人形機器人領域,整個工業界沒有太多企業來啃這塊「硬骨頭」。

在硬體方面,中國雖然產業鏈較為豐富,但對人形機器人的整體優化上仍然做得不夠;在軟體方面,包括運動控制演算法,步態相關演算法,中國的研究相對較少;在人形機器人的感知層面,雖然目前人臉識別的準確率最高可以達到 98%,但是沒有辦法做到通用產品識別,例如根據大家的衣服推算出現在是什麼季節等等。

通常來說,機器人技術的研究大致可分為三個階段。從不具反饋能力的機械性的固定程序工作為第一階段,到擁有對外界資訊進行反饋的第二階段,再到能夠自行學習、推理、決策、 規劃的第三階段。在這個過程中,機器人對人工智慧的需求越來越強。

隨著 2010 年以後,以深度學習為代表的人工智慧技術迅速發展,機器人的「智力」也悄然出現了變化,圖像識別、人機互動、自然語言理解、機器學習等多種人工智慧技術無疑使得機器人更加聰明了。北京工商大學教授韓力群表示,人工智慧技術的綜合應用,將使機器人的「感覺」能力提升為「感知」能力;「調度知識」的能力提升為透過學習「獲取知識」的能力;「自動執行」能力提升為「自主決策」能力。

以優必選科技為代表的公司抓住這股東風,加大技術投入,研發團隊占比近一半,包括科研、演算法、工程、應用四個層次,專利佈局數量超過 2,600 件。在 Walker 的研發上,優必選科技五年裡實現了四次疊代,已經將 BOM 成本降低至可商用級別,並逐步走出實驗室,在科技展館、影視綜藝、政企展廳等場景中應用,是中國首款可商業化的大型人形機器人。今年 10 月份,Walker 也將走進杜拜世博會中國館,擔任「智能導覽講解員」。

雖然人形機器人正在快速發展的階段,但不得不承認的是,目前的人工智慧技術仍屬於弱人工智慧,與通用性的強人工智慧還有著不短的距離。因此,優必選科技透過研究人形機器人時演化出來一系列相關技術來做商業化探索。謝錚表示:「例如機械臂抓取技術可以用在養老領域,定位導航技術用在物流機器人,步態相關技術應用在教育機器人等。在公司其他的產品裡,都應用了從 Walker 孵化出來的技術,這樣讓技術和產品相輔相成。」

優必選科技的落地應用是基於研發人形機器人 Walker 積累的核心技術,以智慧機器人為載體,人工智慧技術為核心,提供「硬體+軟體+內容+服務」全端式解決方案,服務於解決社會重大問題和滿足社會重大需求,包括人才培養、培育新產業、創造新就業、應對人口老齡化等,目前的主要落地場景有人工智慧教育、智慧防疫、智慧物流、智慧照護等。

人形機器人距離走進我們的生活還有很長的路要走,對實際走在這條路上的中國企業來說,不斷死磕,然後不斷生蛋,接著將技術疊代,不斷做自我循環,自我造血。或許這才是讓人形機器人從實驗室走向家庭的關鍵。

中國科學院深圳先進技術研究院研究員歐勇盛曾表示:「人形服務機器人,過去看歐美,現在看中國。」全球人工智慧和人形機器人產業中,中國企業已屬於「早起的鳥兒」,他們的積極佈局也在向世界證明,這並不是一句空話!

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為〈机器人热潮下,谁来攻克人形机器人这块“硬骨头”?〉。首圖來源:Pxfuel

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