文｜黃楠
編輯｜王利
7月初的上海沸熱，在WAIC 2024活動會場，人形機器人無疑是今年廣受矚目的賽道。根據官方資料，僅展出的人形機器人就達到25款。
雖然外形炫酷，但就現場來看，大部分的機器人展示以靜態站立或簡單動作互動為主，暫未看到各廠商在應用側的突破性進展。
大模型催化具身智慧概念的風靡。人形機器人為大模型提供物理載體，讓曾經的虛擬智慧走進現實世界；藉助大模型，人形機器人的感知、決策與互動能力也得到提升，具備了更強的自主學習性和泛化性。
但只停留在Demo階段的技術願景，沒有應用，人形機器人再具智慧化也難以產生實際價值。相比在技術場上競相秀肌肉，到真實場景中去，探索落地應用更為重要。
人形機器人如何從實驗室走向規模化應用，成為當前具身智慧領域最緊迫的命題。
當很多企業還在“拿錘子找釘子”時，近半年來，已經有一批人形機器人公司開始嘗試落地：
Agility Robotics機器人Digit率先進入亞馬遜倉庫，替代人工作業，可連續工作7.5小時；
Figure AI宣佈與寶馬簽署協議，將在其美國製造工廠部署Figure 01；
特斯拉Optimus已進入自家車間，參與電池分揀訓練；
國內“人形機器人第一股”優必選與多家車企達成合作，其工業版人形機器人Walker S進入多家汽車工廠實訓……
關於人形機器人，圍繞其安全、即時、場景、成本、效率等要素爭論不休。但可以肯定的是，場景化落地已經起步，在不確定性中擁抱挑戰是必然趨勢。
中美人形機器人聚集汽車工廠
諸多場景中，工業製造是人形機器人企業最關注的落地應用之一。其優勢在於，對比戶外、家庭、商超等複雜場景，工廠環境相對穩定、簡單，資料充足，在商業化早期能為企業提供土壤。
根據公開報道，硬氪梳理了市面上人形機器人企業在工業場景中的落地情況。
可以看到，人形機器人在工業製造領域的落地探索，幾乎都發生在汽車製造場景中。
從近年來人形機器人的發展境況來看，可以將其落地分為兩個階段。
第一階段的應用是1.0階段，主要發生在教育科研、展覽展示、影視表演等領域，以秀技術為主，人形機器人被用於高校科研專案、產品二次開發以及學校教育課程、開發者比賽等。
自去年開始，在大模型的加持下，人形機器人應用邁向2.0階段，面向工業製造、物流運輸等真實場景，開始參與具體崗位的工作。例如美國已有特斯拉、Figure AI、Apptronik三家企業的人形機器人先後走進汽車工廠的產線實訓。
對比美國，中國研發人形機器人的企業數量更多，優必選、小米、樂聚、智元等公司都表示要將人形機器人應用於工廠，但從落地進度來看，目前僅優必選公佈了人形機器人在汽車工廠的實訓進展。
那麼，人形機器人究竟能在汽車工廠裡做什麼？
特斯拉：已有2臺Optimus參與車間工作
2022年10月，在人形機器人Optimus首次亮相時，馬斯克就提出，未來的Optimus將會到特斯拉工廠內打工，包括搬運、用扳手給汽車安裝螺栓等。
當前Optimus已更新至第二代，身高1.7米、體重56公斤，最高行走速度達到5英里/小時，搭載了特斯拉自主設計和製造的執行器和感測器驅動。
Optimus在特斯拉工廠參與實訓（圖源：特斯拉官方影片）
今年5月，Optimus二代走進特斯拉工廠實訓，已經可以進行分揀電池、行走等任務。根據官方介紹，Optimus基於其自身的視覺神經網路和FSD（完全自動駕駛）晶片，能夠將電動車電池單元進行分裝，精準放到卡槽中。
現如今工廠內共兩臺 Optimus在參與自主工作，馬斯克預測，到2025年，或有超過1000臺Optimus進入特斯拉車間。
Figure AI：完全自主操控
人形機器人初創公司Figure AI於2022年成立，其背後投資人包括OpenAI、英特爾、英偉達、亞馬遜、微軟、三星、LG等多家頭部企業。
一年時間內，公司就釋出了首款人形機器人Figure 01。這款機器人身高1.68米，重60公斤，最大可負載20公斤重量，最長續航5小時，行走速度為1.2米/秒。
今年1月，Figure AI宣佈與寶馬達成商業合作協議，計劃將Figure 01引入寶馬的美國製造工廠。根據協議，Figure AI將從部署少量人形機器人開始，逐漸覆蓋更多總裝車間崗位，整個適配過程將持續12-24個月左右。
以Figure AI上週釋出的工廠實訓影片為例。向Figure 01發出定位指令，要求將汽車擋板放置於對應夾具內，並遮擋住兩個需要穿孔的定位銷，基於GPT-4o，Figure 01不僅可以理解任務，並轉化為具體指令步驟完成任務。當出現抓錯汽車零件方向的情況時，Figure 01還可根據夾具角度進行調整，正確地將零件擺放至適當位置。
Figure 01在工廠參與搬運（圖源：Figure AI）
根據官方介紹，Figure 01採用了“基於AI的視覺模型”，能夠實現“完全自主操控”，且適用於所有與抓取相關的神經網路。可以看到，在非結構化環境下，人形機器人能夠結合進行自我學習並複製泛化。
Apptronik：從運送零件任務開始
Apptronik脫胎於美國得克薩斯大學實驗室，自2016年成立後，團隊在次年就同NASA聯合開發人形機器人。2023年8月，Apptronik正式釋出首款人形機器人Apollo，身高約1.76米，體重72.5公斤，最大負載25公斤，可續航為4小時。
據Apptronik首席商務官Barry Phillips透露，Apollo採用了獨特設計和技術特點。例如可更換電池的設計，只需更換電池即可繼續工作，無需長時間充電等待；同時其力控制架構，可在倉庫和物流場景中確保安全、高效地完成任務。
今年3月，Apptronik宣佈與賓士合作，將在賓士美國德州奧斯汀工廠引入Apollo，讓Apollo參與產線流程工作，比如運送零件到生產線供工人組裝、檢查元件、以及後期交付成套零件的手提箱等。
Apollo參與物流搬運工作（圖源：Apptronik）
優必選：Walker S在汽車產線實訓
優必選成立於2012年，是國內較早研發人形機器人的企業之一，2023年12月在港交所主機板上市，是中國人形機器人第一股。
旗下人形機器人產品聚焦工業製造、商用服務和家庭陪伴三大應用場景。其Walker系列是產品中最為大眾熟知的，已進駐迪拜世博會中國館、中國科學技術館，並出口到沙特NEOM新未來城。
2023年，優必選人形機器人Walker X進入工廠訓練測試，主要用在SPS智慧分揀及裝置的老化測試；透過與無人搬運機器人AGV聯動，將Walker X嵌入到高重複、低負載的生產中，來提升工廠效率及流程靈活性。
同年年底，在優必選港交所上市儀式現場，工業版人形機器人Walker S首次曝光，與創始人周劍一起敲響上市鑼，引發關注。
Walker S身高1.7米，有41個高效能伺服關節，搭載了多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等感知系統，手部是可替換的末端執行器，方便在工廠不同場景下作業。
Walker S在蔚來車間（圖源：優必選）
今年2月，在優必選公開的Walker S蔚來合肥基地總裝車間的培訓影片中，Walker S在汽車工廠流水線上，可以進行門鎖質檢、車燈蓋、板檢測、安全帶檢測、貼車標等工作，覆蓋多個生產環節，同時還能與人類員工互相配合，完成汽車裝配及質量檢查作業。
隨後，優必選又陸續同東風柳汽、一汽大眾青島公司達成合作。透過組建更多人形機器人產線和工廠，提升人形機器人工具操作與任務執行能力，可進一步加快人形機器人在典型製造場景實現深度應用。
優必選創始人周劍透露，2024年Walker S在工廠端進行大量實測，將為未來兩年人形機器人在工廠端放量做好準備。
如今，2024年已過半，各廠商的人形機器人在工業製造的落地仍處於實訓階段；但多位從業者對此預測較為樂觀，認為其最早或可於今年年末初步實現。
讓車廠買單，人形機器人需要做到哪幾點？
一項顛覆性技術的革新，是一個循序漸進的過程。
從場景屬性來看，對比其他領域，工業製造環境相對簡單、可控，它通常以效率和精準成本為導向，廠房車間是一個閉合的場景、具有結構化特點，可以為人形機器人應用提供較為穩定的工作環境。
另一方面，經過多年發展，工業自動化產業成熟，重型機械臂、協作機器人等裝置積累了大量真實場景資料，可直接複用到人形機器人的訓練，為其自我學習提供資料支撐，讓人形機器人不斷迭代、去適配場景需求。
工業製造的場景價值不斷攀升，幾乎所有的人形機器人企業談及應用落地時都會提到。汽車企業也希望整合最優秀的技術，引入人形機器人參與生產。但論接下來競爭，人形機器人要想在汽車工廠發揮真正的能力，還有諸多問題要解決。
優必選研究院執行院長、人形機器人團隊的負責人焦繼超表示，他今年的主要工作是與汽車廠商溝通人形機器人的應用，目前已調研國內十幾家車廠的真實需求。
他了解到，在汽車製造場景中，不需要人形機器人展示奔跑、跳躍等單一的運動能力，而更強調其技術的實用性。比如要有智慧的大腦、能進行靈巧操作、執行穩定、能量產交付、以及合適的成本。
過去，傳統機器人的技術路徑是圍繞單一場景、具備基礎演算法能力。即透過預先程式設計的方式，能識別簡單環境、完成簡單任務。
而現實場景中，人形機器人要具備自主決策以應對突發性事件。這對人形機器人的智慧化水平，理解、處理多種任務的能力要求極高。其中，算力發展及AI大模型等技術成熟發揮了重要作用。
例如特斯拉Optimus所使用的FSD技術，在電動汽車上已有成熟應用。嫁接到Optimus身上後，利用FSD端到端高速大模型推理，將足夠多的使用者資料清理乾淨後餵給模型，可以解決人形機器人線上迭代學習問題，從而能夠更快地對環境作出反應，進行敏捷決策。
OpenAI基於GPT-4o，為Figure 01構建了一個具身智慧AI模型，從大腦層面，令其具備對事物及自然語言的感知、識別和理解能力，能對任務指令進行邏輯推理和自主決策。
優必選採用的方案是大模型+小模型的架構，由大模型作為“大腦”對多模態資訊進行處理，理解場景與任務，給出規劃，再由小模型進行具體執行。這種方案不僅能發揮大模型的理解與泛化能力優勢，還能發揮小模型能耗低、針對特定任務效果好的特點，適配人形機器人各種任務需求。
從硬體側來看，在核心零部件伺服驅動器方面，人形機器人企業大多投入了較多的研發。
比如，針對工業場景，優必選研發了諧波旋轉伺服驅動器，其扭矩密度大，體積小，重量輕，回差小，能夠支援高精度靈巧操作；讓人形機器人在複雜多變的環境中能夠穩定行走，同時胳膊也可以承擔過載勞動。
特斯拉為Optimus研發了線性驅動器，透過整合伺服電機、減速器、絲槓、感測器、一體化運動單元等零部件，做到了精準的速度控制、位置控制和力控制，讓Optimus可以完成推拉等動作，賦予了Optimus靈活的操作能力。
在上肢方面，當前已在工廠參與實訓的人形機器人均在靈巧手操作上有一定的研發進展。以前述四家人形機器人廠商為例：
Optimus二代手指具有觸覺感應和11個自由度，可處理雞蛋等易碎物品。此前5月，馬斯克在公開平臺透露，預計今年晚些時候，Optimus的靈巧手自由度將增加至22個，且將執行器放到前臂，以便模擬人類的工作方式；
Figure 01手部具有4個手指和1個可對摺的拇指，共6個自由度，可以用於開門和使用工具；
Apollo的手部除5指手外，還能使用單自由度的末端執行器或不同的執行器組合完成任務；
優必選Walker S採用了自研的靈巧手，能夠完成靈活操作，同時也能透過更換不同的執行器完成重負載任務。其為工業場景設計的用於手臂的驅動器能進行高精度位置的控制，使Walker S能從事如分揀、插裝、打螺絲等更精細化的工作。
長期穩定執行十分考驗人形機器人的綜合技術實力，這對企業自身的技術積累提出了極高要求。同時，汽車廠商對資料安全的要求和治理等級極高，對於不具備全棧自研技術的人形機器人廠商來說，外購第三方的視覺等技術，會導致資料洩露的風險大大增加。
以優必選為例。作為國內較早投身人形機器人的企業，優必選自主完成了人形機器人全棧式技術的積累。面向工業場景的實際需求，不僅演算法，優必選還進行了核心零部件的自研，並持續保持技術迭代和工藝最佳化，解決即時反饋問題，以確保真實場景作業的穩定性。
從Walker S在工廠的實訓工作來看，它所完成的裝配和質檢工作背後，是人形機器人將感知、手眼協調、定位導航、步態控制等技術能力，與硬體、場景打磨融合的體現。
即便是規模相對較小的Apptronik公司，其發展過程中也有NASA等機構參與的身影，以幫助在雙足運動、感知、抓取等基礎能力上加快突破，滿足賓士汽車工廠內的多工需求。
對具體場景Know-How掌握程度，也是影響人形機器人表現的一個重要因素。眼下人形機器人的應用落地更多是一個“單點突破”的過程，需要企業對單一場景有充分了解，例如收集到足夠的場景資料，才能更準確地了掌握落地行業的實際需求，從而實現更廣泛的產品落地應用。
在這方面上，特斯拉具有天然優勢，其汽車工廠已經成為了Optimus成熟的應用試驗場。Optimus能真實的工廠環境中每天接受訓練、收集資料，並不斷改進迭代表現。這一過程十分貼近人類員工接受工作培訓的真實過程。
優必選與汽車製造供應鏈企業天奇股份成立合資公司，為其向汽車製造領域提供了關鍵切入點，這也讓優必選成為業內少有的一家不造車、但參與造車的人形機器人企業，與其合作的車企範圍更廣、程度更深。目前，優必選已公佈3家車企的合作，為人形機器人拿到了真實場景資料。
最後，人形機器人的成本控制能力，是其落地過程中不可忽視的一點。迴歸商業本質，一項新技術需要能夠在可見的未來帶來收益，才能被應用者買單。
供應鏈國產化有助於幫助人形機器人企業實現成本最佳化。國產硬體供應商具備很強的低成本、大規模量產能力，其中人形機器人所用到的控制器、感測器、電池系統等，和工業機器人和新能源車等有較大重複性，透過複用部分傳統制造業的供應鏈資源，可有效降低人形機器人的整機成本。
焦繼超表示，優必選將自家核心零部件伺服驅動器的國產化，從幾年前的40%到現在已增加至90-95%。在大功率及小功率的伺服驅動器零部件上，國內已經分別實現了90%及95%的國產化率，讓人形機器人的成本大幅降低。目前，優必選大型人形機器人的成本已經降至4-5萬美元。
目前特斯拉尚未公佈Optimus成本，但仍持續在中國挑選供應鏈。馬斯克曾多次表示，未來將把人形機器人的價格控制在2萬美元左右。從行業資訊來看，考慮到成本控制要求，中國廠商有望憑藉成本優勢切入其供應鏈。
另一個對國內廠商較為有利的現狀是，北京、上海、深圳、杭州等多地政府正在積極推動人形機器人產業鏈的合作。
以北京為例，去年，由優必選、小米、京城機電等牽頭成立了北京人形機器人創新中心，致力於行業關鍵共性核心技術研發，打造軟、硬兩個通用母平臺，推動產業整體發展。
目前，在亦莊的北京經濟技術開發區內，不僅集聚了優必選、小米機器人等人形機器人整機企業，還有京城機電、清能德創、靈足時代、犀靈視覺等行業關鍵零部件配套企業，形成了協同產業生態。
除此之外，汽車廠商在選擇供應商時，還會考慮企業的資質以及專案經驗，強調人形機器人企業是否具備提供長期穩定服務的能力。
其原因在於，汽車工廠所購買的生產裝置使用及維護週期多為3年至10年，因此在合作伙伴的挑選上，企業能否提供長期穩定的售後服務十分關鍵，但這對當前大部分人形機器人初創公司門檻較高。
人形機器人要發揮真正價值，最終必然要從實驗室走向現實場景。以汽車製造為代表的工業場景點亮了人形機器人落地的一盞明燈。如今，雖然人形機器人還沒正式上崗，但從已在汽車工廠率先起跑應用的企業來看，可以窺見人形機器人商業化應用所必需的素質。
處於這個週期的企業需要做的是，在現有場景中練好技術基座和拳頭產品，靜待商業化臨界點，一躍而起。
