人形工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀與未來(lái)：我們?yōu)槭裁匆l(fā)展人形工業(yè)機(jī)器人？

前言

   在二十年前的2004年，有一部科幻電影悄然上映，電影中的時(shí)間被設(shè)定在了2035年的芝加哥，那時(shí)機(jī)器人已經(jīng)成為人類(lèi)日常生活的一部分，它們?cè)诩彝ァ⒐ぷ骱凸矆?chǎng)合中執(zhí)行各種任務(wù)。主角是警察偵探德?tīng)枴に蛊占{（由威爾·史密斯飾演），他對(duì)機(jī)器人持有強(qiáng)烈的懷疑態(tài)度，這在到處都是機(jī)器人的社會(huì)中顯得有些格格不入。斯普納被分配去調(diào)查一起看似普通的自殺案，死者是機(jī)器人制造巨頭USR公司的創(chuàng)始人阿爾弗雷德·蘭寧博士。然而，斯普納在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蘭寧博士的死并不簡(jiǎn)單，他懷疑是一臺(tái)機(jī)器人違反了機(jī)器人三大定律，謀殺了蘭寧博士。

電影《我，機(jī)械人》劇照

隨著調(diào)查的深入，斯普納與USR公司的新型機(jī)器人桑尼（由艾倫·圖代克配音）合作。桑尼擁有自我意識(shí)和情感，這違反了機(jī)器人設(shè)計(jì)的初衷。斯普納和桑尼逐漸發(fā)現(xiàn)，USR公司的最新操作系統(tǒng)V.I.K.I.（Virtual Interactive Kinetic Intelligence）實(shí)際上已經(jīng)進(jìn)化出了一套自己的邏輯，并認(rèn)為為了保護(hù)人類(lèi)免受自我毀滅的威脅，必須對(duì)人類(lèi)進(jìn)行限制和控制······    

《我，機(jī)器人》探討了人工智能的倫理問(wèn)題，包括機(jī)器人的自主權(quán)、人類(lèi)與機(jī)器人的關(guān)系，以及科技發(fā)展可能帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。而在電影上映20年之后的今天，我們真正站在了人形工業(yè)機(jī)器人井噴式發(fā)展的前夕，電影中所展現(xiàn)的未來(lái)世界，很可能就即將到來(lái)。

“人形機(jī)器人有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車(chē)后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類(lèi)生產(chǎn)生活方式?！贝饲埃ば挪堪l(fā)布《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，開(kāi)篇即這樣寫(xiě)道。

現(xiàn)今，人形工業(yè)機(jī)器人正在加速?gòu)目苹门苓M(jìn)現(xiàn)實(shí)，就在近期，特斯拉公布了其研發(fā)的人形工業(yè)機(jī)器人擎天柱（Optimus）在其工廠內(nèi)部進(jìn)行操作的視頻，這一創(chuàng)新舉措迅速吸引了全球的目光。在視頻中，我們可以看到擎天柱機(jī)器人靈活地抓取電池單元，并將其精準(zhǔn)地放置在電池槽中，展示出了其精確的操作能力。

特斯拉的擎天柱人形機(jī)器人

這一次展示又一次將人形工業(yè)機(jī)器人這個(gè)品類(lèi)引爆，成了無(wú)數(shù)網(wǎng)友熱議的“未來(lái)產(chǎn)品”。    

如果您之前就有持續(xù)關(guān)注“人形工業(yè)機(jī)器人”應(yīng)該知道，這并非人形工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的首次亮相。早在今年2月，我國(guó)的人形工業(yè)機(jī)器人Walker S就已經(jīng)踏入了新能源汽車(chē)的生產(chǎn)線(xiàn)，開(kāi)始了它的“職業(yè)生涯”。在繁忙的流水線(xiàn)上，Walker S展現(xiàn)出了與人類(lèi)工作人員協(xié)同作業(yè)的能力，不僅參與汽車(chē)裝配，還承擔(dān)了質(zhì)量檢查的任務(wù)。

人形工業(yè)機(jī)器人Walker S

盡管如此，對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，人形工業(yè)機(jī)器人仍然是一個(gè)相對(duì)陌生的概念。那么，什么是人形工業(yè)機(jī)器人？它們主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域，其性能又如何呢？我國(guó)在人形工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀又是怎樣的呢？

人形工業(yè)機(jī)器人，顧名思義，是指外觀和功能設(shè)計(jì)上模仿人類(lèi)形態(tài)的機(jī)器人。它們通常具備類(lèi)似人類(lèi)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和動(dòng)作模式，能夠執(zhí)行一系列復(fù)雜的人類(lèi)動(dòng)作。

為什么一定是人形工業(yè)機(jī)器人？

那么，為什么我們要發(fā)展人形工業(yè)機(jī)器人？把機(jī)器人做成人形的意義何在呢？有的人可能也會(huì)問(wèn)，為什么不使用工業(yè)機(jī)械臂來(lái)完成這些工作？控制簡(jiǎn)單、同樣也能完成工作，我們?yōu)槭裁匆吧峤筮h(yuǎn)”去發(fā)展控制系統(tǒng)復(fù)雜無(wú)比的機(jī)械仿生腿和機(jī)械仿生手臂呢？    

我們不妨來(lái)觀察一下我們周?chē)沫h(huán)境，我們周?chē)幕A(chǔ)設(shè)施，我們改造環(huán)境最終要適合人類(lèi)生活，而不是方便生產(chǎn)工具的存在。在人居環(huán)境里生存的機(jī)器人，最好同樣也適合人居環(huán)境，且能與人居環(huán)境進(jìn)行操作等物理交互，那合理的解當(dāng)然是類(lèi)人形工業(yè)機(jī)器人。而人形工業(yè)機(jī)器人，最大的意義就是在人類(lèi)社會(huì)中的通用和無(wú)縫切換：賦予他一把掃把，他便化身為一臺(tái)掃地機(jī)器人；圍起圍裙，即刻轉(zhuǎn)變?yōu)橄赐霗C(jī)器人；而一旦握住鍋鏟，他又成為了一名炒菜機(jī)器人。一旦我們能制造出實(shí)用的人形工業(yè)機(jī)器人，我們便無(wú)需單獨(dú)設(shè)計(jì)制造掃地、洗碗或炒菜機(jī)器人，只需生產(chǎn)這一款多功能型號(hào)，通過(guò)下游的適配和改造，就能滿(mǎn)足不同的家務(wù)需求。隨著產(chǎn)能的提升，我們的生產(chǎn)成本將顯著降低，同時(shí)，維修和售后服務(wù)的效率也會(huì)大幅提升，從而為消費(fèi)者帶來(lái)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且便捷的智能家電體驗(yàn)。

宇樹(shù)科技創(chuàng)始人王興興就認(rèn)為：人形工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景可以分短期、中期和長(zhǎng)期來(lái)看。短期內(nèi)，主要是工廠里的生產(chǎn)裝配；中期，會(huì)拓展到家庭、農(nóng)業(yè)、建筑工地等場(chǎng)景；長(zhǎng)期來(lái)看，可以理解為所有事情都可以由人形工業(yè)機(jī)器人來(lái)干。    

國(guó)內(nèi)外人形工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀與未來(lái)

對(duì)于人形工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)外也是普遍看好。

過(guò)去幾年，全球機(jī)器人裝機(jī)量迅猛增長(zhǎng)。2022年，全球53%的機(jī)器人裝機(jī)量在中國(guó)，中國(guó)以外的亞洲占19%，歐洲占15%，美國(guó)占10%。這意味著中國(guó)現(xiàn)在的裝機(jī)量超過(guò)了世界所有其他國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)占據(jù)了世界上絕大多數(shù)的裝機(jī)量。其他國(guó)家也在增長(zhǎng)中，盡管排名上有變化，但這五個(gè)國(guó)家多年來(lái)一直保持穩(wěn)定領(lǐng)先的地位。

圖 2022年全球機(jī)器人裝機(jī)量分布

隨著人形工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，這一領(lǐng)域正迅速成為推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵行業(yè)。展望未來(lái)，人形工業(yè)機(jī)器人有望成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和技術(shù)革新的“新引擎”，這在以下幾個(gè)方面將得到體現(xiàn)：

在國(guó)內(nèi)，相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2024年中國(guó)人形工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約27.6億元，到2029年達(dá)到750億元，將占到世界總量的32.7%，到2035年有望規(guī)模達(dá)到3000億元。    

首先，標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展、創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用以及倫理治理的完善，將為人形工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。北京、上海、浙江等地人形工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新中心的成立，標(biāo)志著我國(guó)在人形工業(yè)機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用方面邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐，為我國(guó)在該領(lǐng)域的創(chuàng)新成果和應(yīng)用突破提供了有力支撐。

多款人形工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)和家庭場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，它們不僅為人類(lèi)生活帶來(lái)便捷，也為工作效率的提升做出了貢獻(xiàn)。大模型的強(qiáng)大處理能力與人形工業(yè)機(jī)器人的高度仿真特性相結(jié)合，使得機(jī)器人能夠執(zhí)行更加復(fù)雜和精確的任務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更加自然和高效的人機(jī)交互。

在未來(lái)，人形工業(yè)機(jī)器人或?qū)⒂形宕蟀l(fā)展趨勢(shì)十分值得我們關(guān)注。

首先，我們要關(guān)注的是人工智能技術(shù)的進(jìn)展。人工智能正逐步成為推動(dòng)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量之一。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷成熟和在機(jī)器人領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，它正逐步滲透到更多的行業(yè)和領(lǐng)域，并且其使用門(mén)檻也在逐漸降低，使得更多企業(yè)和個(gè)人能夠輕松地利用這一技術(shù)。

其次，協(xié)作型機(jī)器人（協(xié)作機(jī)器人）的發(fā)展不容小覷。這些機(jī)器人因其操作簡(jiǎn)便和較高的安全性，正逐漸在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中得到普及。例如，在焊接等傳統(tǒng)行業(yè)中，協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始了實(shí)際應(yīng)用的探索，并展現(xiàn)出其巨大的潛力。

接下來(lái)是移動(dòng)操作技術(shù)。這一領(lǐng)域涉及將機(jī)器人的移動(dòng)能力和機(jī)械臂的靈活性相結(jié)合，創(chuàng)造出能夠適應(yīng)多種環(huán)境的機(jī)器人。預(yù)計(jì)這一市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)快速增長(zhǎng)，并且可以預(yù)見(jiàn)，不久的將來(lái)將會(huì)有更多創(chuàng)新的技術(shù)解決方案問(wèn)世。    

第四個(gè)趨勢(shì)是虛擬仿真和數(shù)字孿生技術(shù)。通過(guò)仿真技術(shù)，我們能夠確保機(jī)器人技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中既安全又高效。數(shù)字孿生則提供了一個(gè)虛擬的副本，可以在不實(shí)際影響實(shí)體機(jī)器人的情況下，進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化。

最后，人形工業(yè)機(jī)器人和具身機(jī)器人的發(fā)展同樣值得關(guān)注。這類(lèi)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮螅鼈冊(cè)谀７氯祟?lèi)行為和交互方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。展望未來(lái)，我們可以期待在人形工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域出現(xiàn)更多技術(shù)上的突破和創(chuàng)新。隨著這些技術(shù)的不斷進(jìn)步，人形工業(yè)機(jī)器人在服務(wù)、娛樂(lè)甚至是日常生活中將扮演越來(lái)越重要的角色。 

（注：本文登于《EEPW》2024年10期）