小米的人形机器人,还分不了特斯拉的蛋糕,但产业链可以吃肉
有竞争,自然就会有进步的动力 。
特斯拉CEO 马斯克前段时间嚷着要做人形机器人,这两天小米创始人雷军就直接发布了,首款全尺寸人形机器人 Cyber One。
按照雷军在发布会上的说法,Cyber One 由小米机器人实验室全栈自研完成,除了能实现双足运动姿态平衡外,四肢强健、动力峰值扭矩 300Nm 等四大技术能力外,还可感知人类情绪;对真实世界三维虚拟重建。
同时雷军明确表示,集团自动驾驶部门的很多技术,也应用在 Cyber One 上,构成了仿生机器人的 " 大脑 "。 通过雷军的演讲其实不难发现,或许雷老板是因为造车这事儿有点麻烦,所以先把自动驾驶技术放在 Cyber one 上试试,顺便探索新的业务线。
01 Cyber one 只是小米 汽车 的 " 验证机 "?
机器人虽好,但真是小米下一个业务主线吗?
很多人对小米推出人形机器人表示意外,其实 从雷军的表态也不难发现,现阶段与其说 Cyber one 是小米的新业务条线,不如说是小米汽车业务的一次 " 肌肉展示 "。
根据发布会介绍, Cyber one 高约 177 厘米,体重 52 千克, 除了手脚的指关节没有分开之外,外形和真人相似度较高。
在拟人化的外形背后,人形机器人想要实现正常运转,需要比四足机器人更高功率的电机,更加灵活的关节,以及更加复杂的肢体控制算法。雷军在发布会上表示,Cyber one 支持 21 个自由度,可以实现 0.5ms 级别的实时响应,低延迟下带来的更加拟人化的表现。
Cyber one 出色的运动能力背后,一是体现了小米集团控制算法方面的硬实力,二是向公众展示了小米在电机、视觉等方面的硬实力。
尤其是 Cyber one 搭载了小米自研的 Mi-Sense 深度视觉模组,叠加小米集团的 AI 交互算法,Cyber one 不仅具有三维空间感知能力,还能识别人物身份,以及手势、表情等,从而帮助 Cyber one 实现由看得见向看得懂的进阶。
人机交互方面,Cyber One 搭载了自研的 MiAI 环境语意识别引擎,和 MiAI 语音情绪识别引擎。能够实现 85 种环境音识别和 6 大类 45 种人类情绪识别,Cyber One 能够陪你一起开心,也能够像个老朋友一样在你失落时给你一个拥抱。以上所有的能力均集成在 Cyber One 的大脑中,并且配合 OLED 显示模组,进行交互信息实时显示。
图源:(小米官网)
值得注意的是,Cyber one 目前应用的所有技术,都可以套用在小米汽车上。 鉴于小米汽车试验车落地尚需时日,小米借 Cyber one 对外展示小米汽车配套系统的研发进度,未尝不是一种明智的选择,给市场信心的同时,还能探索新业务的可行性。
毕竟, 小米创始人雷军坚信:智能机器人一定能走进人们的生活。 由此可见,雷军真的将这个从汽车业务条线 " 衍生 " 出来的机器人业务,当做未来主要发展方向之一。
02 每家一台为时尚早,高昂价格负担不起
可是说归说, 雷军在发布会上也承认,智能机器人目前单价高达六、七十万元,难以走进千家万户。
这其实很好理解,人形机器人看似平常,但是制造过程却充斥大量无法想象的难题。
首先,雷军在发布会上表示,Cyber one 自由度是 21,而 2011 年发布的第三代 ASIMO 机器人自由度已经达到 57,而这个程度,也不过才摸到人形机器人在固定场景应用的及格线。所以 Cyber one 想要正式推向市场,有可能还需要更多的硬件投入。
想要达到高自由度,最有效的方法就是为人形机器人装载更多的电机。 当前技术条件下,伺服和步进电机是控制电机下的主要产品,其中伺服电机优势更加明显。
伺服电机 为闭环控制,通过实时的闭环信号反馈来调整,实现更精密的控制。综合来讲,伺服电机在控制精度、低频特性、过载能力、速度响应等许多性能方面都优于步进电机,更适用于工业自动化、机器人等领域。
伺服电机的增加,就需要配套增加减速器、控制器、传感器、机械系统、控制系统、感知系统、驱动系统、人机交互系统、环境交互系统等,而这些全都需要大量资金投入,参考工业机器人单体制造成本构成,减速器、伺服电机、控制器和本体占据成本总支出的 85%。而人形机器人关节数量是工业机器人的 5-8 倍,伺服电机成本占比更高。
根据中信建投预测,以 40 个电机所带来的一体化关节成本较大,按一个关节 4000 元测算,关节成本超 10 万人民币。
而面向消费者的人形机器人,还 需要使用可重复使用的电池 。按照目前人形机器人技术天花板波士顿动力机器人 Atlas 来看,该型机器人最大功率 5kW,机器人整体质量 80kg。
中信建投以搭载的 48V 锂离子电池组重 5-10kg,质量能量密度 200-250Wh/kg,体积能量密度 500Wh/L 估算,该电池组的放电倍率 2C-5C,体积 2-5L,质量功率密度 0.5-1kW/kg,体积功率密度 1-2.5kW/L。
据中信建投预计,至 2030 年,仿人机器人锂电池的系统能量密度或提升至 300Wh/kg 以上,具备超过 20% 的进步空间。届时,单机器人带电量 3-6kWh,支持较长时间的工作可能成为常态。高能量密度、兼顾倍率性能的优质电池,有望成为仿人机器人实际应用的重要支撑。
参考波士顿动力的 Atlas 机器人 ,其电池容量为 605Wh,续航时间 90min。作为 商业 化量产仿人机器人,按续航时间 4.5 小时,电池容量 1.8KWh,电池价格 1.1 元 /Wh 进行测算,仿人机器人电池价格在 2000 元左右。
若参考亿欧及中信建投对特斯拉人形机器人的成本估测,包括电芯、热管理、电机、电控与减速器等在内的电池系统和电驱系统,占总成本的 35% 左右。
不过,消费者以及未来可能用到人形机器人的企业可以放心的是, 不管什么行业,只要中国玩家参与,价格一定能被打下来,尤其是在 手机 行业有 " 价格屠夫 " 之称的小米亲自下场, 相信人形机器人的价格在不远的将来会迅速下降,如今看单台较高的单价,5 年内或许会降至消费者可接受的范围内。
雷军和马斯克 " 火并 ",产业链率先受益
小米的人形机器人已经展示在世人面前,而特斯拉的人形机器人一直蒙着一层神秘的面纱。
按照特斯拉的宣传, 马斯克对人形机器人的使用规划,不仅限于陪伴,而是成为电动车智能场景中的一环。
从最初只能完成简单工作,例如室内场景中实现搬东西、收快递、倒垃圾等功能,在外出场景中实现陪伴、监测外界环境等功能;到经过真实场景积累,迭代更新算法和功能后,Tesla Bot 预计能够进一步从事精细化工作。
而且马斯克计划,特斯拉人形机器人,作为人类生产力的延伸, 预计未来可以用于节拍要求不高、灵活性要求高的工商业场景,替代人类从事一些危险或者重复单调的工作。
同时,作为 SpaceX 的创始人,马斯克还计划 将人形机器人送上太空 ,替代人类从事危险工作。
对比之下,小米的 Cyber one 似乎并不能和特斯拉的人形机器人正面硬刚。 首先是 单价 远高于后者,Cyber one60-70 万每台的单价,是后者的 3.5 倍以上;关键小米高价没有换来高性能, 时速 3.6KM/H 尚不足特斯拉人形机器人的二分之一,搭载的电机数量也只是后者的二分之一左右。
虽然 Cyberone 纸面数据落后于特斯拉人形机器人,但这并不影响 Cyberone 目前对小米的 " 试验 " 意义。
值得庆幸的是,小米没有被杂音扰乱,不但持续投入研发,还顺带着推了一把产业链企业。按照 小米最新发布的财报 ,当季集团旗下智能电动汽车等创新业务费用为 6.11 亿元。在 自动驾驶领域,已组建超过 500 人的研发精英团队 ,并制定了全栈自研算法的技术布局战略;在自动驾驶领域首期规划研发相关投入为 33 亿元。
作为上马不久的项目,小米无论是 Cyberone 也好,还是电动车业务也罢,短期内落后特斯拉这个行业老炮其实无可厚非,只要小米愿意持续保持高研发投入,技术进步以及产品性能实现突破并非只是 " 美好愿景 ",只不过尚且需要时间,毕竟 小米在确定进军汽车业时,就储备了 1080 亿元现金,最不缺的就是钱。
而就在大佬们频繁过招时,产业链企业迎来了行业风口。因为 人形机器人 具有多元应用场景,可以打破工厂、商用和家用壁垒, 成为继智能手机、智能汽车等之后的新的商业入口。
这种背景下,决定人形机器人灵活性的伺服电机需求量将呈指数级增长,产业链迎来黄金时代。
以特斯拉人形机器人为例, 国盛证券按照 40 个关节数量计算 ,对应 40 台电机用量,包括颈部、手臂、手指、躯干、腿部等各个部位,国盛证券在人形机器人销量达到 100 万台的中性假设下,预计对应人形机器人电机用量达到 4000 万台,较传统工业机器人电机需求量大幅增长。
考虑到不同部位配置的电机功率、大小存在差异,其价格也存在差异,国盛证券按照单台电机均价 1200 元计算,单台人形机器人电机价值量有望达到 4.8 万元,按 100 万台销量计算,人形机器人有望带来 480 亿的增量市场空间。
但就目前而言, 国内伺服电机市场 主要由海外企业所主导, 2020 年国内汇川技术、台湾台达、禾川 科技 的市占率合计为 22.2% ,国内许多企业的伺服电机产品仍主打中低端市场,随着伺服电机相关核心技术的进一步突破,国内厂商在未来有望上攻高端市场加速国产化替代进程。
至于其他诸如控制器等细分领域,增长趋势与伺服电机相同,相关企业也会相继站上行业风口,到底谁能率先突围,只能交给时间验证。
来源:钛 媒体