1705
作者 | 賴文昕，編輯 | 陳彩嫻
“具身智能奔向應(yīng)用時代，走進工廠就是第一步。”? ? ? ? ? ? ??
8月21日，匯集了近170家國內(nèi)外機器人企業(yè)的世界機器人大會（WRC 2024）在北京如期而至。大會現(xiàn)場上，最受歡迎的主角們便是27款特點鮮明的人形機器人?；仡櫱娜贿^半的具身智能元年，不難發(fā)現(xiàn)，人形機器人在工業(yè)場景落地正成為一種行業(yè)趨勢。放眼全球，在眾多工業(yè)場所中，汽車制造工廠無疑是最引人矚目的焦點之一。
Figure AI 在本月初發(fā)布新一代人形機器人 Figure 02 之余，還展示了其初代機器人在美國南卡羅來納州斯帕坦堡的寶馬汽車工廠中忙碌的身影，F(xiàn)igure 01 進入到寶馬X5、X7 SUV以及Z系列跑車的倉儲、鈑金等車間，每天連續(xù)工作20小時。
Apptronik 則與奔馳聯(lián)手，將 Apollo 人形機器人部署在生產(chǎn)線上，承擔(dān)起搬運和裝配等勞動密集型任務(wù)，同時確保零部件的精準配送和質(zhì)量檢查。特斯拉也不甘落后，其 Optimus 人形機器人已在自家汽車產(chǎn)線上展開測試，并有望在2026年為其他公司大批量生產(chǎn)。而來到中國，人形機器人也開始進入車廠實訓(xùn)——比如，在今年，人形機器人第一股優(yōu)必選就與東風(fēng)柳汽、吉利汽車、一汽紅旗、一汽-大眾青島分公司、奧迪一汽等眾多汽車企業(yè)合作，自研的工業(yè)版人形機器人Walker S進入多家車廠實訓(xùn)。
而在火爆的 WRC 2024 中，優(yōu)必選直接把車廠實訓(xùn)成果搬到了展會現(xiàn)場，Walker S系列人形機器人在現(xiàn)場直接“開工”，向參會者們展示了智能搬運、智能分揀、智能質(zhì)檢等任務(wù)的執(zhí)行能力。基于具能智能關(guān)鍵技術(shù)的突破，優(yōu)必選還在這次大會上率先推出了“人形機器人工業(yè)場景解決方案”。
據(jù)了解，優(yōu)必選是目前全球唯一一家與多家車企宣布戰(zhàn)略合作，并進入車廠實訓(xùn)的人形機器人企業(yè)，而且已獲得了車廠超過500臺的工業(yè)版人形機器人意向訂單。
大會現(xiàn)場，優(yōu)必選還與北京具身智能機器人創(chuàng)新中心、奧迪一汽達成合作，三方將共同研發(fā)人形機器人智能化解決方案，將人形機器人引入汽車產(chǎn)線的智能搬運、質(zhì)量檢查和化學(xué)品操作等工位，推動人形機器人在汽車工廠的大規(guī)模應(yīng)用。很顯然，科幻電影的部分情節(jié)距離我們的現(xiàn)實生活越來越近。
那么，人形機器人到底需要解決什么技術(shù)難題才能進入車廠實訓(xùn)？車廠對于人形機器人的需求主要集中在哪些方面？我們試圖挖掘一下這一行業(yè)熱點背后的更多信息。
01、人形機器人進車廠，難在哪里？
在人形機器人具備落地應(yīng)用的條件之前，汽車產(chǎn)業(yè)已實現(xiàn)高度的自動化水平：復(fù)雜的車輛制造流程被巧妙地分解為一系列更為簡單的步驟，并在專門的工作站進行高效執(zhí)行。因此對于成為制造線一環(huán)的人形機器人而言，它們需要具備幾個重要的能力。但對于即將“入職”工廠的人形機器人而言，它們必須同時具備強大的魯棒性和先進的智能化自主決策能力。
首先，汽車工廠環(huán)境的復(fù)雜性要求人形機器人具備強大的環(huán)境適應(yīng)性和魯棒性，能夠在不同的工作站和生產(chǎn)線布局中自如切換，應(yīng)對多變的生產(chǎn)需求，并確保任務(wù)完成的穩(wěn)定性。同時，汽車制造的精密性要求機器人必須具備精確的操作能力，能夠執(zhí)行精細的裝配工作，如對小零件的精確放置和組裝。
另外，人形機器人需要在力量與靈活性之間找到平衡點。它們既要有足夠的力量來搬運重型汽車零部件，又要保證手臂和手部的靈活性，以完成復(fù)雜的裝配任務(wù)。實時感知與響應(yīng)能力同樣必不可少，因為工廠環(huán)境是動態(tài)變化的，人形機器人需要能夠迅速感知環(huán)境變化，并做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，以保證生產(chǎn)流程的連續(xù)性和效率。
在多任務(wù)協(xié)調(diào)方面，人形機器人需要能夠同時處理多個任務(wù)，并與工廠中的其他系統(tǒng)和機器人進行有效協(xié)同。這要求它們具備高度的智能化和協(xié)調(diào)能力，以確保生產(chǎn)流程的順暢和高效。安全交互則是另一個關(guān)鍵點，尤其是在與人類工人共同作業(yè)的環(huán)境中，機器人必須確保人機交互的安全性，避免任何碰撞和意外，保障工人的安全和生產(chǎn)的順利進行。
綜上所述，人形機器人要想在汽車工廠中發(fā)揮重要作用，就必須在適應(yīng)性、穩(wěn)定性、精確性、力量與靈活性、感知與響應(yīng)、多任務(wù)協(xié)調(diào)以及安全性等方面進行技術(shù)創(chuàng)新和突破——這些能力與人類相當(dāng)、甚至超越人類的“六邊形選手”，需要在非結(jié)構(gòu)化且對靈活性要求較高的工位上提供服務(wù)，與現(xiàn)有的工業(yè)機器人形成互補?！肮S中的工序是動態(tài)調(diào)整的，可能今天負責(zé)搬運，明天做物料分揀，后天就開始組裝了。涉及不同的場景、工況的情況下，人形機器人的泛化性是最好的?！眱?yōu)必選副總裁、研究院院長焦繼超曾對人形機器人進廠做出解讀。
以最基礎(chǔ)的搬運任務(wù)為例，盡管如機械臂、自動導(dǎo)引車（AGV）等配合在工廠常見的高溫高濕高噪音環(huán)境下已得到廣泛應(yīng)用，但一旦具體的空間發(fā)生變化，如從空曠車間進入狹窄過道，這些“經(jīng)典搭檔”就難有容身之地，這便是人形機器人參與其中的機會。為了完成這個任務(wù)，優(yōu)必選在“大腦”負責(zé)的感知、規(guī)劃，“小腦”負責(zé)的控制，以及負責(zé)執(zhí)行的高性能肢體上都進行了對應(yīng)的研發(fā)：首先，為了精準導(dǎo)航與避障，Walker S系列會構(gòu)建周圍環(huán)境的3D語義地圖規(guī)劃行進的路線；接著，通過視覺識別與模仿學(xué)習(xí)辨別具體需要搬運的物體；最后，再用輕量化仿人雙臂和定制末端執(zhí)行器搬起最重15公斤的物體。
目前，Walker S 系列最快能在不到一分鐘的時間內(nèi)完成物料搬運，并用約45秒將物料擺放到位。
再看工業(yè)場景中另一項經(jīng)典的分揀工作，則對人形機器人的靈巧操作與智能水平提出了更高的要求。畢竟，零部件數(shù)量眾多，不少只有毫米級的差異，對視覺技術(shù)就已提出了很高的要求，更毋論“大腦”與“小腦”之間的配合了。
那么，優(yōu)必選是如何將分揀任務(wù)拆解并逐一執(zhí)行的呢？能讓W(xué)alker S系列實現(xiàn)拆解、推理并執(zhí)行子任務(wù)的核心，便是優(yōu)必選訓(xùn)練的、面向工業(yè)制造場景的人形機器人規(guī)劃大模型。
在此基礎(chǔ)上，Walker S系列先用6D位姿識別技術(shù)來定位、識別部件與工具；接著，通過端側(cè)道多模態(tài)大模型理解和規(guī)劃具體的分揀任務(wù)（受干擾依舊可行）；然后，用雙臂自主運動算法生成可泛化的無碰撞和協(xié)作抓取路徑；最后再用靈巧手協(xié)同操作，實現(xiàn)在10秒內(nèi)抓取和放置2種組件。
除此之外，在2024世界機器人大會上，Walker S 系列機器人還在現(xiàn)場證明了其在精準質(zhì)檢方面的能力。具體而言，Walker S 系列利用語義VSLAM技術(shù)進行精確導(dǎo)航，能夠靈活地彎腰下蹲，檢測低矮區(qū)域的部件；還能通過手持LED燈和高精度攝像頭的配合，使得螺栓檢測達到了毫米級的精度，確保質(zhì)檢結(jié)果的準確性。通過和管理系統(tǒng)的打通，檢測結(jié)果也能夠?qū)崟r反饋。
可以說，通過這些技術(shù)成果，優(yōu)必選的人形機器人不僅提升了工業(yè)自動化的水平，也為制造業(yè)的未來發(fā)展描繪了從自動化到智能化進化的藍圖。
02、車廠實訓(xùn)，讓數(shù)據(jù)飛輪滾動起來
對于具身智能的從業(yè)者而言，大家都已形成一個共識：數(shù)據(jù)是最大的痛點之一。焦繼超告訴雷峰網(wǎng)，真實數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)同樣重要，但仿真數(shù)據(jù)也是依賴于真實場景的數(shù)據(jù)去生成的。“等到有真正的世界模型能去描述物理世界及其運行規(guī)律時，仿真數(shù)據(jù)可能就會超過真實數(shù)據(jù)，甚至不需要真實數(shù)據(jù)。但目前而言，真實數(shù)據(jù)還是更重要一些，占比大約是80%?！币虼?，除了高成本的真機采集與同現(xiàn)實存在差距的仿真數(shù)據(jù)外，不少企業(yè)正探索著讓機器人先走進現(xiàn)實場景中，從簡單基礎(chǔ)的任務(wù)直接采集、積累數(shù)據(jù)。不難發(fā)現(xiàn)，具身智能的發(fā)展是一個動態(tài)的循環(huán)過程，其中數(shù)據(jù)飛輪通過收集互動數(shù)據(jù)來不斷優(yōu)化機器人的算法，這些優(yōu)化后的算法又使機器人能夠在真實場景中更有效地執(zhí)行任務(wù)，進而實現(xiàn)場景落地。場景落地不僅驗證了技術(shù)的實際應(yīng)用價值，也提供了新的挑戰(zhàn)和數(shù)據(jù)，這些新的數(shù)據(jù)再次反饋到數(shù)據(jù)飛輪中，推動技術(shù)的進一步迭代和進步。技術(shù)進步又開拓了新的應(yīng)用場景和需求，形成了一個相互依賴、相互促進的正向循環(huán)，使得具身智能系統(tǒng)能夠持續(xù)進化，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和任務(wù)需求。很顯然，自動化程度較高的車廠，便是一個好的開始。在工業(yè)生產(chǎn)的未來圖景中，人形機器人需要與工人、自動導(dǎo)引車（AGV）、無人物流車以及智能制造管理系統(tǒng)共同編織出一張高效協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)。
這意味著在 AI 2.0 時代，工廠場景需要人工智能、機器學(xué)習(xí)、多模態(tài)交互技術(shù)的共同作用，才能實現(xiàn)任務(wù)的智能分配與調(diào)度，以及生產(chǎn)流程的無縫銜接。
具體而言，在任務(wù)分配與調(diào)度中，智能制造管理系統(tǒng)扮演著中樞角色，通過算法優(yōu)化，將任務(wù)精準下達到每一個執(zhí)行單元，同時確保實時數(shù)據(jù)交換，使得生產(chǎn)信息系統(tǒng)的處理流程更加高效，多機協(xié)同作業(yè)成為常態(tài)。而在物料搬運與配送領(lǐng)域，AGV和無人物流車根據(jù)系統(tǒng)指令自動規(guī)劃路徑，而人形機器人則利用語義VSLAM技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中進行自主導(dǎo)航和精確作業(yè)。
人形機器人的靈活性和高精度使它們能夠執(zhí)行加工、裝配和質(zhì)量檢測等任務(wù)，同時通過5G網(wǎng)絡(luò)與智能制造管理系統(tǒng)實時通信，與人類工人和其他機器人進行高效協(xié)作。工人在必要時介入，處理更復(fù)雜的任務(wù)或進行設(shè)備維護，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
最重要的是，其間緊密相扣的所有執(zhí)行單元在生產(chǎn)過程中收集的數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)效率、物料消耗和設(shè)備狀態(tài)，都能被制造企業(yè)的智能制造管理系統(tǒng)匯總分析，為生產(chǎn)決策提供支持，并不斷優(yōu)化任務(wù)分配與調(diào)度策略，推動著工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)進步和創(chuàng)新。
基于此，優(yōu)必選以汽車行業(yè)為突破口，制定了三個階段的未來規(guī)劃。在當(dāng)前階段，優(yōu)必選專注于以新能源汽車制造場景作為人形機器人在工業(yè)場景的切入點，實現(xiàn)人形機器人在搬運、物料分揀等工業(yè)場景中的測試，不斷完善硬件的穩(wěn)定性和可靠性；下一階段，優(yōu)必選計劃隨著人形機器人大規(guī)模的落地應(yīng)用，不斷提升產(chǎn)品的性能，逐漸實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化，不斷降低人形機器人的成本，并橫向拓展至消費電子制造業(yè)等其它行業(yè)及應(yīng)用場景。到了第三階段，隨著軟硬件的進一步成熟，優(yōu)必選將進一步把人形機器人拓展到較為復(fù)雜的任務(wù)場景，具備超過10+種技能，成為多任務(wù)通用型工業(yè)人形機器人。
“我們擁有大量數(shù)據(jù)來迭代我們的模型，這使得智能技術(shù)能夠真正落地。通過新數(shù)據(jù)的不斷迭代，我們可以利用軟件來定義硬件，實現(xiàn)面向工業(yè)應(yīng)用的通用化解決方案。”焦繼超分享道。
在WRC 2024上，Walker S系列就展示了其在模擬工業(yè)環(huán)境中的協(xié)同工作能力。Walker S Lite與L4級無人物流車Chitu赤兔協(xié)同作業(yè)，通過智能駕駛系統(tǒng)Upilot獲取實時信息，自主導(dǎo)航并精確地完成搬運任務(wù)。同時，Walker S系列在質(zhì)檢環(huán)節(jié)能夠?qū)崟r上報質(zhì)量管理系統(tǒng)的檢測結(jié)果，而在分揀環(huán)節(jié)，它能夠根據(jù)智能制造管理系統(tǒng)的指令，自主執(zhí)行物料轉(zhuǎn)運任務(wù)。
03、寫在最后
業(yè)內(nèi)普遍認為，人形機器人將成為繼智能手機和新能源汽車之后的下一個技術(shù)風(fēng)口。與此同時，存在于制造業(yè)的勞動力缺口，則是進一步放大了市場對人形機器人的想象空間。人社部、工信部、教育部此前聯(lián)合發(fā)布的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》指出，到2025年，中國制造業(yè)工人缺口將接近3000萬，缺口率達48%。
另一方面的數(shù)據(jù)顯示，中國電子學(xué)會數(shù)據(jù)顯示，到2030年，我國人形機器人市場規(guī)模有望達到8700億元。這些數(shù)據(jù)組合在一起，不僅反映了市場對高效、智能的工業(yè)制造方案的迫切需求，也預(yù)示著人形機器人在補充勞動力缺口，推動工業(yè)升級和生產(chǎn)力發(fā)展中的巨大潛力——一個潛在的萬億市場正在打開。2023年12月，人形機器人Walker S 敲響了上市鑼，優(yōu)必選在港股上市，成為“人形機器人第一股”。
針對行業(yè)一直期待的人形機器人應(yīng)用，優(yōu)必選也率先卡位，并試圖成為引領(lǐng)者。焦繼超表示：“作為研發(fā)人員，希望大家冷靜地看待新技術(shù)的發(fā)展，給更多的空間提升應(yīng)用能力，先把行業(yè)培育起來，人形機器人的前景是非常光明的，我們會堅持不懈地走下去，解決發(fā)展過程中遇到的各種難題，不斷突破技術(shù)瓶頸?！弊哌M車廠實訓(xùn)，也預(yù)示著人形機器人在現(xiàn)實場景發(fā)揮作用的腳步離我們更近了。
下一個工業(yè)革新浪潮，也許就在不遠處。
