中国面临哪些优势和挑战 人形机器人全球竞赛提速 行业级突破何时到来

随着特斯拉的加入,人形机器人产业的竞赛明显提速。

5月5日,特斯拉Optimus人形机器人公布最新进展——已在一家工厂部署数台机器人,通过完成4680电池的分拣等工作来进行测试;行走速度较去年底提高30%以上,目前约为0.6米/秒;甚至能在工作中纠正自己的错误。

特斯拉CEO埃隆·马斯克透露,在今年晚些时候,Optimus将会换上有22个自由度的新手臂,“执行器将几乎全部移动到前臂之中,就像人类的工作方式一样”。

特斯拉Optimus人形机器人在分拣电池

Optimus的进展可谓当下全球人形机器人竞赛的一个缩影。

此前的3月13日,OpenAI和Figure合作推出通用型机器人Figure 01;3月19日,英伟达公布人形机器人项目GR00T;4月18日,波士顿动力宣布自2013年发布的Atlas人形机器人推出电动版……

业界普遍认为,2024年将是具身智能的发展元年。具身智能是指一种基于物理身体进行感知和行动的智能系统,其通过智能体与环境的交互获取信息、理解问题、做出决策并实现行动,从而产生智能行为和适应性。人形机器人便是具身智能的代表产品。

据工业和信息化部赛迪研究院数据显示,2026年中国人形机器人产业规模将突破200亿元。2024和2025年人形机器人产业将持续高速增长。

全球加速布局下的中国优势:供应链与场景落地

OpenAI和Figure合作推出通用型机器人Figure 01

硅谷人工智能研究院院长、《硅谷百年史》作者皮埃罗·斯加鲁菲近日在公开演讲中也提及人形机器人。他表示,自己长期以来并不愿意在演讲中放上人形机器人的图片,因为他见过很多人形机器人的展示,它可以跳,可以做很多其他事情,但他认为这并没有什么用途。而现在,人们已经让人形机器人变得更加真实。

“在人形机器人的智能方面,中美目前都在积极探索当中。”银河通用机器人创始人、智源具身智能研究中心负责人王鹤在2024中关村论坛期间接受澎湃新闻采访时表示,美国的声势更大,而中国包括银河通用在内的许多公司,技术也处于世界顶尖水平。

王鹤认为,制造业是中国最大的优势,以轮式人形机器人为例,银河通用的双臂轮式人形机器人,成本仅需谷歌单臂轮式机器人的约1/10;而在数据回收方面,中国也有巨大的人力成本优势。

“中国人形机器人产业在供应链、量产能力以及场景落地方面存在较大优势。”傅利叶智能创始人、CEO顾捷在2024中关村论坛期间接受澎湃新闻独家采访时表示,“特斯拉的很多硬件,甚至整个汽车的产业链都在中国,人形机器人和汽车的供应链还是比较接近的。”

顾捷认为,“我们有大量的场景,比如养老康复、巡检等场景,对人形机器人来说有巨大的落地应用可能性。”

顾捷说,人形机器人是新质生产力非常好的代表,能引领新的产业革命和未来趋势,“人形机器人可能会成为下一代智能终端,从原来的手机变成会走路的手机,变成会走路的大模型,在这个趋势下一定需要一个很好的载体。未来,人形机器人将能够满足大量的通用场景,在生产力方面带来比较大的突破。”

王鹤强调:“在这一波人形具身智能浪潮中,中国的科研机构和企业一定要脚踏实地,不做短线的博人眼球之事,要关注如何真正泛化,一旦走好了‘0’到‘1’的这一步,后面的制造业能力和源源不断的数据回流,能够让中国先发制人,在‘电人’上比‘电车’更成功。”

支持政策频频出台,企业剑指行业级突破

2023年,工业和信息化部印发《人形机器人创新发展指导意见》,提出到2025年初步建立人形机器人创新体系、整机产品达到国际先进水平、孕育开拓一批新业务、新模式、新业态,到2027年产业综合实力达到世界先进水平、成为重要的经济增长新引擎等发展目标。

不仅仅是国家层面,地方政府近年来也动作频频。

通用人形机器人母平台“天工”

4月27日, 在北京亦庄,由优必选联合小米机器人、京城机电等行业领军企业和机构共同成立的北京人形机器人创新中心,正式发布自主研发的通用人形机器人母平台“天工”,可实现6km/h的稳定奔跑。同一天,在中关村论坛,北京海淀区发布《关于打造全国具身智能创新高地三年行动方案(2024-2026年)》。

近期,上海也进一步明确支持通用大模型和垂直大模型研发,积极推进大模型和具身智能的融合发展。

顾捷表示,上海目前聚焦人工智能,叠加原先大模型和机器人优势,在人形机器人的发展上具有一定优势。

2023年5月,山东发布《山东省制造业创新能力提升三年行动计划(2023-2025年)》,湖北发布《湖北省数字经济高质量发展若干政策措施》;6月,北京发布《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023-2025年)》;8月,北京发布《北京市促进机器人产业创新发展的若干措施》;10月,上海发布《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案(2023-2026年)》《上海市促进智能机器人产业高质量创新发展行动方案(2023-2025年)》以及《上海市促进医疗机器人产业发展行动方案(2023-2025年)》;12月,重庆发布《重庆市AI及服务机器人产业集群高质量发展行动计划(2023-2027年)》;2024年1月,广东发布《广东省培育智能机器人战略性新兴产业集群行动计划(2023-2025年)》;2月,安徽省发展和改革委员会发布《安徽省未来产业先导区建设方案(试行)》。

王鹤表示,国内对新兴行业的扶持力度很强,银河通用也得到了各级领导和管理单位的支持,建议未来在具身智能领域加大对头部的投入,在头部先进行行业级别的突破,然后再普惠到各行业链条供应商等,“目前看态势还是很好的,也非常期待在今年的下半年出台一系列扶持具身智能的政策,能够让真正头部的企业在这件事情上得到助力。”

通往AGI的关键里程碑,商业化落地仍存挑战

根据此前中国人工智能产业发展联盟(AIIA)发布的《2024具身智能全景图1.0》,具身智能行业涉及应用与投资孵化、技术开发与系统集成、基础设施与原材料三大板块,涵盖家庭服务、教育培训、娱乐休闲、医疗保健、特种作业、低空经济、物流运输、航天航空、基础模型与人工智能引擎、云平台与数据、传感器探测器、处理器芯片、无线通信设备等数十个细分领域,涉及企业超300家。

AIIA具身智能工作组也对产业链上、中、下游现状和趋势进行了总结和分析。

上游方面,传感器由高精度到高鲁棒转变;芯片将从云端向端侧迁移,当前云计算是人工智能芯片的主要应用场景,未来人工智能芯片将被集成到机器人本体中,使其具备端侧计算能力;算法将从模型驱动转变为数据驱动,数据收集和质量未来将成重中之重,驱动模型向多模态融合方向发展;软硬件领域,当前主要采用分立式设计,即软硬件分别设计再集成,而未来,软硬件一体化设计有望成为具身智能系统的主流趋势;开源方面,当前具身智能领域的开源力量还未得到充分的发挥,未来随着市场不断扩大,开源生态有望加速崛起。

中游方面,模块化设计未来将成为主流趋势,加速产业分工和专业化发展;3D打印技术有望重塑机器人制造流程,实现快速的产品迭代;仿生设计将成为机器人形态设计新方向,更加美观、的机器人产品将不断出现,提升用户体验和产品附加值;新材料的应用有望推动机器人性能的进一步提升,赋予其更强的能力;人机协作也有望成为机器人设计的核心理念,进而提高其智能水平。

下游方面,服务机器人或成市场主流,市场规模有望超过工业机器人,迎来爆发式增长;经济模式方面,租赁和共享或将兴起,用户可以以更低的成本获取机器人服务;随着技术的进步,个性化定制则将成为新的增长点;随着机器人在各领域的应用不断深入,科技伦理将日益受到重视;随着需求的多样化,跨界融合将成为机器人应用的新趋势。

智元机器人联合创始人、上海人工智能研究院院长宋海涛表示,具身智能是通向AGI(通用人工智能)的一个关键里程碑。而通向AGI的路非常漫长,需要全社会进行大模型语料库建设,需要进行千亿级甚至万亿级参数的大模型训练,通过把垂类的模型建立之后,逐步向AGI迈进。

智元机器人通用型具身智能机器人“智元远征A1”

宋海涛表示,人工智能10年内从视觉到图像、文本、语音,再到现在的多模态、具身,发展了很多路径,但距离大规模商用还存在很大距离,“具身智能行业在未来3-5年会逐步渗透,5-8年后会有一个快速上量的过程”。

“具身智能最早还会是在偏工业类的场景里落地,因为可以把人的因素抛开,人其实会带来最大的不确定性……工业类可以在一个相对受限的、结构化、可预知的场景里去发挥它的能力。”星动纪元创始人陈建宇表示。

陈建宇认为,具身智能未来3-5年可以在工业场景中达到一定规模化,而在与人比较密集接触的服务类或家庭场景中,可能还需要更长时间。

傅利叶通用人形机器人GR-1

中信证券研究在研报中指出,人形机器人的商业化落地需要同时解决移动能力和操作能力两大挑战。

移动能力方面预计将在未来2-3年内取得突破性进展,但要实现稳定性和量产还需要额外2-3年的时间,竞争的关键在于成本控制和量产能力。商业化角度,初期可以针对特定场景开发专用机器人,随着数据和场景的积累,逐步过渡到通用型机器人。

操作能力方面,具身智能的发展路径与当前大模型公司存在差异。由于机器人领域的数据极其有限,难以通过大规模数据训练模型来实现奇迹。因此,如何在商业落地的过程中高效收集高质量的数据,将成为决定公司长期竞争力的关键因素。

对此,宋海涛认为,目前高质量的标注数据集实际上存在缺失,大量一线科研人员已经在工业制造、3C等各种领域开始进行场景和数据的实测,这需要一些时间。

王鹤同样认为,人形机器人不同于车,最大瓶颈是缺乏数据,“自动驾驶,以特斯拉FSD(智能驾驶软件)为代表,充分利用了百万车主上亿小时的驾驶数据进行模仿学习,而这样的数据对于人形机器人而言并不存在。因为不同于开车,不会有上百万群众自发买一个没什么功能的机器人,用遥控器去遥控它做事情……现在最实际的方式是通过物理仿真,制造一个能够模拟在真实世界训练的数字训练世界,具身智能0-1的突破也很可能会完全依靠仿真数据来驱动。”

宇树科技创始人、CEO王兴兴也表示,AI世界很多情况不是靠堆财力或堆人力就能做好,具身智能领域现在还没有突破临界点,虽然每天每月都有明显进步,但是距离临界点还有差距。

宋海涛表示:“市场空间足够大,我们能做的就是仰望星空,但是脚踏实地。未来已来,等待大家一起去携手创造。”


中国发展面临的机遇和挑战分别是什么?

(一)发展需求劲头足

第一,居民消费结构迅速提升。我国居民消费结构正处于迅速提升的状况。我国消费市场非常广阔,商机无限,广大人民改善物质生活和文化生活的迫切要求,是我国经济社会发展的无穷尽动力。

第二,产业结构调整加快。要重点抓好三件大事:一是加快发展先进制造业和高新技术产业;二是促进服务业加快发展;三是加强基础产业设施建设。

第三,加速城镇化的进程。农村富余劳动力向非农产业和城镇转移,是工业化和现代化的必然趋势。2003年我国城镇化占40.53%,预计2010年达到47%,2020年达到55%。加速城镇化的进程,不仅是促进区域协调发展的重大战略,同时是保持我国发展需求的势头一项长远的举措。

我国工业机器人的现状与发展趋势

三、国内工业机器人市场(一)国内工业机器人的需求情况工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况,随着中国经济持续快速的发展,近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右,人民生活水平不断地提高,劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。 这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂,同时也受到法律的限制和政策的阻碍。 无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。 总之,劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境,工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。 随着机器人知识的广泛普及,人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化,利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变,提高人民生活质量成为全社会的共识。 (二)国内工业机器人的销售情况国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。 目前,政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。 国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。 根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。 2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右。 2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍。 2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币。 进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元。 德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近3倍。 可以预见,中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 (三)国内工业机器人的市场特征1.以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。 汽车制造业属于技术、资金密集型产业,也是工业机器人应用最广泛的行业。 在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。 2000年开始,受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响,我国汽车工业进入了一个高速增长期。 面对这种局面,国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模,国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资,整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。 据不完全统计,最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的,海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。 可知,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。 2.沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。 我国工业机器人的使用集中在广东、江苏、上海、北京等地,工业机器人的拥有量占全国的一半以上,这种分布态势和增长趋势符合我国现阶段经济发展状况。 我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到长江三角洲地区,而且长江三角洲地区在制造业中所占的比重越来越大。 3.外商独资企业、中外合资企业和国有企业是工业机器人的主要客户。 工业机器人属于技术含量高,价格相对昂贵的制造装备,采用工业机器人较多的企业,一般对产品的质量要求较高,企业在市场上具有更高的影响力。 现阶段,工业机器人使用量最多的仍是外商独资或中外合资企业。 国有企业也在加大对工业机器人的采购用于技术改造,如汽车行业中的一汽、二汽、上汽等,它们的产品在市场上已经具有了相当强的竞争力,它们对工业机器人有着较大的需求,同时采购上它们能够得到国家和政府的支持,因此制造业中的大中型国有企业的工业机器人使用量一直很大,而且在未来相当长的时间内仍将保持这种增长势头。 另外,我国的民营企业正逐渐认识到工业机器人的优势,对工业机器人的采用量也在逐步增加,虽然装备的数量上与以上企业仍存在较大差距,但是增长的速度惊人,将很快成为工业机器人市场的重要客户。 4.国内进口工业机器人的国家和地区分布。 2001~2004年我国进口的工业机器人主要来自日本与台湾,2004年日本对华出口金额占我国进口工业机器人金额的一半。 四、我国机器人技术应用研究进展及发展趋势中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。 我国在某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少。 目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。 我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。 现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品,主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。 我国机器人技术主题发展的战略目标是:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。 未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。 其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 五、结语工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。 因此我国工业机器人行业要认识到以下几点情况:第一,工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径,政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持,参考国外先进经验,加大技术投入与改造;第二,在国家的科技发展计划中,应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持,形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面;第三,部分国产工业机器人已经与国外相当,企业采购工业机器人时不要盲目进口,应该综合评估,立足国产。

机器人产业快速发展带来哪些机遇和挑战_机器人将带动的产业

机器人的全面应用基本可认为是智能制造时代到来的标志,将会对生产方式和效率、产业结构乃至生活方式都带来深远的影响

首先,实现生产柔性化智能化

生产模式将由集中向分散方式转变,产品同质化向个性化转变,将打破传统产业链结构,实现实时优化且自我组织的产业链,以往传统的自上而下或自下而上的包括原材料开采、多级零部件供应商、多级生产企业、多级经销商再到消费者的商品生产销售模式将不复存在,取而代之的是更智能的生产消费模式,在生产实施过程中,各地厂商的相关设备通过实时互通,自动调整生产进度并相互配合完成生产工作

其次,将对我国工业及相关产业产生重大影响,由于工业机器人的普及对于其他智能制造装备提出了非常高的要求,带动整个智能制造装备产业的发展,导致一个包含新型工业PC、网络化PLC、自动化及通信元器件、高精度传感器、智能仪器仪表、工业机器人及智能生产线等相关整机和零部件的超万亿市场将被创造出来

最终,工业机器人普及将为企业员工带来工作方式和环境的全新变化,全新的智能自动化生产工作方式使得工作不再被工厂等地理位置所限制,转为虚拟的、地域灵活的远程方式开展,员工将拥有高度的管理自主权,随时调整并切换工作和生活状态

除去其本身的巨大商业价值外,机器人市场的蓬勃发展也会制造大量优质商业机会

首先,应用工业机器人的各行各业,由于加工水平、产品质量和信息化程度的大幅提升,将创造出大量颠覆传统的商业机会和商业模式,如线上线下结合的定制生产、无人工厂、智能生产改造服务、相关软硬件更新服务等

其次,工业机器人的应用规模增长会直接刺激机器人重要零部件产业的发展壮大

工业机器人三种主要零部件精密减速器、控制器及伺服控制系统长期依靠进口,若能在控制技术国产化上取得突破性进展,则依仗国产化的成本优势必然拥有广阔的市场空间

减速器领域重点发展RV减速器及谐波减速器,力求结构紧凑、传递功率大并传动平稳;控制器方面应注重开放式和模块化结构的采用,对应软件向实现以功能键驱动的全菜单操作的汉字机器人操作系统发展;伺服控制系统应致力于开发基于以太网总线技术的高性能嵌入式系统以及高性能的伺服电机研制

再次,工业机器人作为高端制造装备,其后期维护至关重要

工业机器人的应用将减少在制造过程中人力的使用,然而在维护与调试过程中人力资源却不可缺少,抓住我国工业机器人迅速发展的时机,加大后期维护与调试的人力投入

尽管拥有政策扶持且市场应用范围不断扩大,工业机器人在中国的全面应用仍将面对一些重大挑战

首先,最大挑战即企业成本考虑,企业决策者基于投入产出的计算结果来选择是否采用工业机器人参与生产,但我国大多数小微生产制造型企业由于投入成本的限制,仍保持传统的手工生产模式,从而导致产品质量和附加值无法迅速提升,企业利润较少,陷入恶性循环,使得产业维持在低端水平,制约产业转型升级

其次,面对其他智能制造生产设备的挑战

中国在推进两化深度融合的过程中,以智能制造为着力点,但工业机器人仅仅是智能制造装备的一个高技术含量的细分领域,其在企业生产中所起到的作用并非不可或缺

大部分工业机器人所完成的工作也可由多个简单自动化工序或其他智能化成套设备来完成,所以工业机器人广泛应用还需面对其他智能制造装备的挑战

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