當(dāng)人形機(jī)器人開(kāi)始走進(jìn)車(chē)廠

作者 | 賴(lài)文昕，編輯 | 陳彩嫻

“具身智能奔向應(yīng)用時(shí)代，走進(jìn)工廠就是第一步。”? ? ? ? ? ? ??

8月21日，匯集了近170家國(guó)內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)的世界機(jī)器人大會(huì)（WRC 2024）在北京如期而至。大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)上，最受歡迎的主角們便是27款特點(diǎn)鮮明的人形機(jī)器人?；仡櫱娜贿^(guò)半的具身智能元年，不難發(fā)現(xiàn)，人形機(jī)器人在工業(yè)場(chǎng)景落地正成為一種行業(yè)趨勢(shì)。放眼全球，在眾多工業(yè)場(chǎng)所中，汽車(chē)制造工廠無(wú)疑是最引人矚目的焦點(diǎn)之一。

Figure AI 在本月初發(fā)布新一代人形機(jī)器人 Figure 02 之余，還展示了其初代機(jī)器人在美國(guó)南卡羅來(lái)納州斯帕坦堡的寶馬汽車(chē)工廠中忙碌的身影，F(xiàn)igure 01 進(jìn)入到寶馬X5、X7 SUV以及Z系列跑車(chē)的倉(cāng)儲(chǔ)、鈑金等車(chē)間，每天連續(xù)工作20小時(shí)。

Apptronik 則與奔馳聯(lián)手，將 Apollo 人形機(jī)器人部署在生產(chǎn)線上，承擔(dān)起搬運(yùn)和裝配等勞動(dòng)密集型任務(wù)，同時(shí)確保零部件的精準(zhǔn)配送和質(zhì)量檢查。特斯拉也不甘落后，其 Optimus 人形機(jī)器人已在自家汽車(chē)產(chǎn)線上展開(kāi)測(cè)試，并有望在2026年為其他公司大批量生產(chǎn)。而來(lái)到中國(guó)，人形機(jī)器人也開(kāi)始進(jìn)入車(chē)廠實(shí)訓(xùn)——比如，在今年，人形機(jī)器人第一股優(yōu)必選就與東風(fēng)柳汽、吉利汽車(chē)、一汽紅旗、一汽-大眾青島分公司、奧迪一汽等眾多汽車(chē)企業(yè)合作，自研的工業(yè)版人形機(jī)器人Walker S進(jìn)入多家車(chē)廠實(shí)訓(xùn)。

而在火爆的 WRC 2024 中，優(yōu)必選直接把車(chē)廠實(shí)訓(xùn)成果搬到了展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，Walker S系列人形機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)直接“開(kāi)工”，向參會(huì)者們展示了智能搬運(yùn)、智能分揀、智能質(zhì)檢等任務(wù)的執(zhí)行能力?；诰吣苤悄荜P(guān)鍵技術(shù)的突破，優(yōu)必選還在這次大會(huì)上率先推出了“人形機(jī)器人工業(yè)場(chǎng)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(chē)企宣布戰(zhàn)略合作，并進(jìn)入車(chē)廠實(shí)訓(xùn)的人形機(jī)器人企業(yè)，而且已獲得了車(chē)廠超過(guò)500臺(tái)的工業(yè)版人形機(jī)器人意向訂單。

大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，優(yōu)必選還與北京具身智能機(jī)器人創(chuàng)新中心、奧迪一汽達(dá)成合作，三方將共同研發(fā)人形機(jī)器人智能化解決方案，將人形機(jī)器人引入汽車(chē)產(chǎn)線的智能搬運(yùn)、質(zhì)量檢查和化學(xué)品操作等工位，推動(dòng)人形機(jī)器人在汽車(chē)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(shí)生活越來(lái)越近。

那么，人形機(jī)器人到底需要解決什么技術(shù)難題才能進(jìn)入車(chē)廠實(shí)訓(xùn)？車(chē)廠對(duì)于人形機(jī)器人的需求主要集中在哪些方面？我們?cè)噲D挖掘一下這一行業(yè)熱點(diǎn)背后的更多信息。

01、人形機(jī)器人進(jìn)車(chē)廠，難在哪里？

在人形機(jī)器人具備落地應(yīng)用的條件之前，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化水平：復(fù)雜的車(chē)輛制造流程被巧妙地分解為一系列更為簡(jiǎn)單的步驟，并在專(zhuān)門(mén)的工作站進(jìn)行高效執(zhí)行。因此對(duì)于成為制造線一環(huán)的人形機(jī)器人而言，它們需要具備幾個(gè)重要的能力。但對(duì)于即將“入職”工廠的人形機(jī)器人而言，它們必須同時(shí)具備強(qiáng)大的魯棒性和先進(jìn)的智能化自主決策能力。

首先，汽車(chē)工廠環(huán)境的復(fù)雜性要求人形機(jī)器人具備強(qiáng)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(duì)多變的生產(chǎn)需求，并確保任務(wù)完成的穩(wěn)定性。同時(shí)，汽車(chē)制造的精密性要求機(jī)器人必須具備精確的操作能力，能夠執(zhí)行精細(xì)的裝配工作，如對(duì)小零件的精確放置和組裝。

另外，人形機(jī)器人需要在力量與靈活性之間找到平衡點(diǎn)。它們既要有足夠的力量來(lái)搬運(yùn)重型汽車(chē)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(shí)時(shí)感知與響應(yīng)能力同樣必不可少，因?yàn)楣S環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的，人形機(jī)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(jī)器人需要能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，并與工廠中的其他系統(tǒng)和機(jī)器人進(jìn)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，尤其是在與人類(lèi)工人共同作業(yè)的環(huán)境中，機(jī)器人必須確保人機(jī)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(jìn)行。

綜上所述，人形機(jī)器人要想在汽車(chē)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(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和突破——這些能力與人類(lèi)相當(dāng)、甚至超越人類(lèi)的“六邊形選手”，需要在非結(jié)構(gòu)化且對(duì)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(jī)器人形成互補(bǔ)?！肮S中的工序是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，可能今天負(fù)責(zé)搬運(yùn)，明天做物料分揀，后天就開(kāi)始組裝了。涉及不同的場(chǎng)景、工況的情況下，人形機(jī)器人的泛化性是最好的?！眱?yōu)必選副總裁、研究院院長(zhǎng)焦繼超曾對(duì)人形機(jī)器人進(jìn)廠做出解讀。

以最基礎(chǔ)的搬運(yùn)任務(wù)為例，盡管如機(jī)械臂、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）等配合在工廠常見(jiàn)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(chē)間進(jìn)入狹窄過(guò)道，這些“經(jīng)典搭檔”就難有容身之地，這便是人形機(jī)器人參與其中的機(jī)會(huì)。為了完成這個(gè)任務(wù)，優(yōu)必選在“大腦”負(fù)責(zé)的感知、規(guī)劃，“小腦”負(fù)責(zé)的控制，以及負(fù)責(zé)執(zhí)行的高性能肢體上都進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的研發(fā)：首先，為了精準(zhǔn)導(dǎo)航與避障，Walker S系列會(huì)構(gòu)建周?chē)h(huán)境的3D語(yǔ)義地圖規(guī)劃行進(jìn)的路線；接著，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別與模仿學(xué)習(xí)辨別具體需要搬運(yùn)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(shí)間內(nèi)完成物料搬運(yùn)，并用約45秒將物料擺放到位。

再看工業(yè)場(chǎng)景中另一項(xiàng)經(jīng)典的分揀工作，則對(duì)人形機(jī)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(jí)的差異，對(duì)視覺(jué)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(shí)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(chǎng)景的人形機(jī)器人規(guī)劃大模型。

在此基礎(chǔ)上，Walker S系列先用6D位姿識(shí)別技術(shù)來(lái)定位、識(shí)別部件與工具；接著，通過(guò)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(yùn)動(dòng)算法生成可泛化的無(wú)碰撞和協(xié)作抓取路徑；最后再用靈巧手協(xié)同操作，實(shí)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(jī)器人大會(huì)上，Walker S 系列機(jī)器人還在現(xiàn)場(chǎng)證明了其在精準(zhǔn)質(zhì)檢方面的能力。具體而言，Walker S 系列利用語(yǔ)義VSLAM技術(shù)進(jìn)行精確導(dǎo)航，能夠靈活地彎腰下蹲，檢測(cè)低矮區(qū)域的部件；還能通過(guò)手持LED燈和高精度攝像頭的配合，使得螺栓檢測(cè)達(dá)到了毫米級(jí)的精度，確保質(zhì)檢結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)和管理系統(tǒng)的打通，檢測(cè)結(jié)果也能夠?qū)崟r(shí)反饋。

可以說(shuō)，通過(guò)這些技術(shù)成果，優(yōu)必選的人形機(jī)器人不僅提升了工業(yè)自動(dòng)化的水平，也為制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展描繪了從自動(dòng)化到智能化進(jìn)化的藍(lán)圖。

02、車(chē)廠實(shí)訓(xùn)，讓數(shù)據(jù)飛輪滾動(dòng)起來(lái)

對(duì)于具身智能的從業(yè)者而言，大家都已形成一個(gè)共識(shí)：數(shù)據(jù)是最大的痛點(diǎn)之一。焦繼超告訴雷峰網(wǎng)，真實(shí)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(lài)于真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)去生成的?！暗鹊接姓嬲氖澜缒Ｐ湍苋ッ枋鑫锢硎澜缂捌溥\(yùn)行規(guī)律時(shí)，仿真數(shù)據(jù)可能就會(huì)超過(guò)真實(shí)數(shù)據(jù)，甚至不需要真實(shí)數(shù)據(jù)。但目前而言，真實(shí)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(jī)采集與同現(xiàn)實(shí)存在差距的仿真數(shù)據(jù)外，不少企業(yè)正探索著讓機(jī)器人先走進(jìn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，從簡(jiǎn)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(gè)動(dòng)態(tài)的循環(huán)過(guò)程，其中數(shù)據(jù)飛輪通過(guò)收集互動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)不斷優(yōu)化機(jī)器人的算法，這些優(yōu)化后的算法又使機(jī)器人能夠在真實(shí)場(chǎng)景中更有效地執(zhí)行任務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景落地。場(chǎng)景落地不僅驗(yàn)證了技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步迭代和進(jìn)步。技術(shù)進(jìn)步又開(kāi)拓了新的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，形成了一個(gè)相互依賴(lài)、相互促進(jìn)的正向循環(huán)，使得具身智能系統(tǒng)能夠持續(xù)進(jìn)化，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和任務(wù)需求。很顯然，自動(dòng)化程度較高的車(chē)廠，便是一個(gè)好的開(kāi)始。在工業(yè)生產(chǎn)的未來(lái)圖景中，人形機(jī)器人需要與工人、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）、無(wú)人物流車(chē)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(shí)代，工廠場(chǎng)景需要人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、多模態(tài)交互技術(shù)的共同作用，才能實(shí)現(xiàn)任務(wù)的智能分配與調(diào)度，以及生產(chǎn)流程的無(wú)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(guò)算法優(yōu)化，將任務(wù)精準(zhǔn)下達(dá)到每一個(gè)執(zhí)行單元，同時(shí)確保實(shí)時(shí)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(jī)協(xié)同作業(yè)成為常態(tài)。而在物料搬運(yùn)與配送領(lǐng)域，AGV和無(wú)人物流車(chē)根據(jù)系統(tǒng)指令自動(dòng)規(guī)劃路徑，而人形機(jī)器人則利用語(yǔ)義VSLAM技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行自主導(dǎo)航和精確作業(yè)。

人形機(jī)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(cè)等任務(wù)，同時(shí)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)與智能制造管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，與人類(lèi)工人和其他機(jī)器人進(jìn)行高效協(xié)作。工人在必要時(shí)介入，處理更復(fù)雜的任務(wù)或進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，確保生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)步和創(chuàng)新。

基于此，優(yōu)必選以汽車(chē)行業(yè)為突破口，制定了三個(gè)階段的未來(lái)規(guī)劃。在當(dāng)前階段，優(yōu)必選專(zhuān)注于以新能源汽車(chē)制造場(chǎng)景作為人形機(jī)器人在工業(yè)場(chǎng)景的切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人在搬運(yùn)、物料分揀等工業(yè)場(chǎng)景中的測(cè)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(jì)劃隨著人形機(jī)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(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化，不斷降低人形機(jī)器人的成本，并橫向拓展至消費(fèi)電子制造業(yè)等其它行業(yè)及應(yīng)用場(chǎng)景。到了第三階段，隨著軟硬件的進(jìn)一步成熟，優(yōu)必選將進(jìn)一步把人形機(jī)器人拓展到較為復(fù)雜的任務(wù)場(chǎng)景，具備超過(guò)10+種技能，成為多任務(wù)通用型工業(yè)人形機(jī)器人。

“我們擁有大量數(shù)據(jù)來(lái)迭代我們的模型，這使得智能技術(shù)能夠真正落地。通過(guò)新數(shù)據(jù)的不斷迭代，我們可以利用軟件來(lái)定義硬件，實(shí)現(xiàn)面向工業(yè)應(yīng)用的通用化解決方案?！苯估^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(jí)無(wú)人物流車(chē)Chitu赤兔協(xié)同作業(yè)，通過(guò)智能駕駛系統(tǒng)Upilot獲取實(shí)時(shí)信息，自主導(dǎo)航并精確地完成搬運(yùn)任務(wù)。同時(shí)，Walker S系列在質(zhì)檢環(huán)節(jié)能夠?qū)崟r(shí)上報(bào)質(zhì)量管理系統(tǒng)的檢測(cè)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(yùn)任務(wù)。

03、寫(xiě)在最后

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，人形機(jī)器人將成為繼智能手機(jī)和新能源汽車(chē)之后的下一個(gè)技術(shù)風(fēng)口。與此同時(shí)，存在于制造業(yè)的勞動(dòng)力缺口，則是進(jìn)一步放大了市場(chǎng)對(duì)人形機(jī)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(guó)制造業(yè)工人缺口將接近3000萬(wàn)，缺口率達(dá)48%。

另一方面的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，到2030年，我國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到8700億元。這些數(shù)據(jù)組合在一起，不僅反映了市場(chǎng)對(duì)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(jī)器人在補(bǔ)充勞動(dòng)力缺口，推動(dòng)工業(yè)升級(jí)和生產(chǎn)力發(fā)展中的巨大潛力——一個(gè)潛在的萬(wàn)億市場(chǎng)正在打開(kāi)。2023年12月，人形機(jī)器人Walker S 敲響了上市鑼?zhuān)瑑?yōu)必選在港股上市，成為“人形機(jī)器人第一股”。

針對(duì)行業(yè)一直期待的人形機(jī)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(lái)，人形機(jī)器人的前景是非常光明的，我們會(huì)堅(jiān)持不懈地走下去，解決發(fā)展過(guò)程中遇到的各種難題，不斷突破技術(shù)瓶頸?！弊哌M(jìn)車(chē)廠實(shí)訓(xùn)，也預(yù)示著人形機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景發(fā)揮作用的腳步離我們更近了。

下一個(gè)工業(yè)革新浪潮，也許就在不遠(yuǎn)處。