2024年具身智能行業(yè)專題報(bào)告：突破人機(jī)邊界-AI產(chǎn)業(yè)的下一站

2024年具身智能行業(yè)專題報(bào)告：突破人機(jī)邊界_AI產(chǎn)業(yè)的下一站具身智能人形機(jī)器人介紹人形機(jī)器人介紹人形機(jī)器人最基本的特征是具有人類的外形特征和行動(dòng)能力，除具備人形和模擬人類動(dòng)作外還兼具智慧化和可交互性等特點(diǎn)，擁有更好的通用性。人形機(jī)器人主要包含三大核心技術(shù)模塊：環(huán)境感知模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和人機(jī)交互模塊。機(jī)器人分類機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)機(jī)器人。人形機(jī)器人發(fā)展階段進(jìn)入21世紀(jì)，隨著第三次工業(yè)革命，以原子能技術(shù)、航天技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為代表，還包括人工合成材料、分子生物學(xué)和遺傳工程等高新技術(shù)的突破和發(fā)展，人形機(jī)器人的行業(yè)迎來飛速發(fā)展。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，人形機(jī)器人的發(fā)展歷程主要分為三個(gè)階段：第一階段，是以早稻田大學(xué)仿人機(jī)器人為代表的早期發(fā)展階段；第二階段，是以本田仿人機(jī)器人為代表的系統(tǒng)高度集成發(fā)展階段；第三階段，是以波士頓動(dòng)力仿人機(jī)器人為代表的高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)發(fā)展階段。具身智能所謂具身，Embodied，指的是依附于真實(shí)世界的物理實(shí)體，類似于人或者動(dòng)物需要一個(gè)肉體，去認(rèn)識(shí)世界、探索世界，并通過與環(huán)境的交互去影響世界；所謂智能，指的是需要具備感知、認(rèn)知、推理、決策、持續(xù)迭代的能力。但事實(shí)上，人形機(jī)器人只是具身智能的一種形態(tài)，也可能是終極形態(tài)，但除此之外，比如能在家庭中行駛并與人簡單交互的寵物機(jī)器人、比如L4自動(dòng)駕駛，本質(zhì)上都同時(shí)具備具身和智能兩種屬性。具身智能最大的特質(zhì)是自主感知物理世界，用擬人化的思維路徑去學(xué)習(xí)，從而做出人類期待的行為反饋，而不是被動(dòng)的執(zhí)行。簡單來說，具身智能即AI能夠跟我們生活的環(huán)境進(jìn)行交互，從而展現(xiàn)出智能行為，一次次迭代成長，自主學(xué)習(xí)并發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的行動(dòng)策略。英偉達(dá)CEO黃仁勛2023年5月提出“人工智能的下一個(gè)浪潮是具身智能”。根據(jù)黃仁勛的描述，新型人工智能--“具身人工智能”，即能夠理解、推理并與物理世界互動(dòng)的智能系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等，具身智能機(jī)器人有著智能化程度高、工作場景限制小、能夠自主規(guī)劃復(fù)雜工作的特點(diǎn)，成為國內(nèi)外科技巨頭和科研機(jī)構(gòu)的兵家必爭之地。政策持續(xù)加碼，市場空間廣闊政策梳理中國政府敏銳地捕捉到人形機(jī)器人的發(fā)展機(jī)遇，從政策層面全力支持未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。國家層面頻繁發(fā)布關(guān)于機(jī)器人的相關(guān)政策，特別關(guān)注人形機(jī)器人這一未來產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域。相關(guān)政府部門調(diào)整戰(zhàn)略方向，出臺(tái)一系列政策推動(dòng)和引領(lǐng)中國人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量方向發(fā)展。在政策的引導(dǎo)和頭部企業(yè)的積極參與下，機(jī)器人技術(shù)的更新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展正迎來熱潮。市場空間廣闊人口結(jié)構(gòu)老齡化趨勢(shì)加劇，使人形機(jī)器人發(fā)展緊迫感加劇。在中國等發(fā)展中國家，機(jī)器人可有效提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)及轉(zhuǎn)型。因此未來而機(jī)器人發(fā)展空間巨大。2023年，全球人工智能（AI）機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到143.0億美元，預(yù)計(jì)到2032年將達(dá)到824.7億美元左右，2023年至2032年復(fù)合年增長率為21.50%。軟件市場規(guī)模高于硬件具身智能機(jī)器人市場分為軟件、硬件和服務(wù)。軟件部分細(xì)分為人工智能解決方案和人工智能平臺(tái)。硬件部分細(xì)分為存儲(chǔ)設(shè)備、處理器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。根據(jù)PrecedenceResearch預(yù)測，軟件市場規(guī)模高于硬件。我國人形機(jī)器人發(fā)展整體水平處全球前列，但在核心數(shù)據(jù)、底層技術(shù)等方面與國際一流水平仍有差距。我們有自己的優(yōu)勢(shì)：首先，我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈完備齊全；其次，我國人形機(jī)器人消費(fèi)市場潛力巨大，可供開拓；最后，我國人形機(jī)器人可應(yīng)用場景較多，包括養(yǎng)老、居家服務(wù)、衣食住行等。中國未來一定會(huì)深度參與人形機(jī)器人市場。機(jī)器學(xué)習(xí)市場規(guī)模將大幅增長根據(jù)技術(shù)的不同，具身智能機(jī)器人市場分為計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、上下文感知和自然語言處理(NLP)。根據(jù)PrecedenceResearch，預(yù)計(jì)未來具身智能機(jī)器人市場中的機(jī)器學(xué)習(xí)部分將大幅增長。機(jī)器學(xué)習(xí)程序中包含大量信息，以確保AI算法可以準(zhǔn)確執(zhí)行。目前應(yīng)用案例根據(jù)優(yōu)必選官方微信，工業(yè)版人形機(jī)器人WalkerS實(shí)訓(xùn)視頻中WalkerS在蔚來工廠參與了門鎖質(zhì)檢、車燈蓋板檢測、安全帶檢測、貼標(biāo)等工作。以在汽車前后門鎖的質(zhì)檢為例，WalkerS搭載了定制化AI質(zhì)檢管理系統(tǒng)，可以對(duì)汽車門鎖進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集與傳輸，門鎖狀態(tài)無誤，WalkerS則會(huì)在系統(tǒng)上標(biāo)注“OK"。2024年3月16消息，德國車企梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)宣布與通用仿人機(jī)器人開發(fā)商Apptronik達(dá)成重要協(xié)議，將引入Apollo人形機(jī)器人到其工廠，主要從事搬運(yùn)、裝配零部件等繁重的低技能勞動(dòng)。2023年10月，亞馬遜宣布在其位于西雅圖南部的物流中心中嘗試性引入Digit人形機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用測試，期待利用機(jī)器人來提高倉庫內(nèi)部的操作效率，進(jìn)而推動(dòng)配送服務(wù)的加速與提升Digit是亞馬遜投資的新創(chuàng)公司AgilityRobotics開發(fā)的人形機(jī)器人產(chǎn)品。海內(nèi)外初代產(chǎn)品相繼推出目前發(fā)展存在的問題人形機(jī)器人的制造，是一個(gè)艱巨的工程問題，不僅涉及到編寫機(jī)器人的程序(大腦)，更涉及到如何讓它的身體掌握運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)基本原則：平衡(明確身體各部位的位置)和動(dòng)作控制(掌握各部位間移動(dòng)的關(guān)系)。因此，人形機(jī)器人代表了機(jī)器人技術(shù)的終極目標(biāo)之一，需要跨越多個(gè)學(xué)科：運(yùn)動(dòng)控制、生物力學(xué)、人工智能、機(jī)器視覺、感知、學(xué)習(xí)與認(rèn)知發(fā)展，以及行為研究等。產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈概覽機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈由系統(tǒng)研發(fā)、零配件生產(chǎn)、機(jī)器人本體制造、系統(tǒng)集成、售后服務(wù)五個(gè)部分組成，以本體企業(yè)為核心，連接上下游系統(tǒng)研發(fā)商、零部件生產(chǎn)商系統(tǒng)集成商、投資商、服務(wù)商，形成巨大投資前景的生態(tài)圈。其中上游主要包括零部件和原材料供應(yīng)商，為人形機(jī)器人提供核心部件和基礎(chǔ)材料；中游主要包括人形機(jī)器人整機(jī)制造商，負(fù)責(zé)將上游提供的零部件和原材料組裝成完整的人形機(jī)器；下游主要包括人形機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，如工業(yè)制造、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療康復(fù)、教育娛樂等。具體來說，人形機(jī)器人可以分為3大部分6個(gè)子系統(tǒng)。3大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分；6個(gè)子系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和環(huán)境交互系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是機(jī)器人的神經(jīng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)是機(jī)器人的神經(jīng)系統(tǒng)，用于控制其運(yùn)動(dòng)。目前人形機(jī)器人生產(chǎn)規(guī)模較小，進(jìn)入量產(chǎn)后，各家控制器采用自產(chǎn)或外購模式尚不明朗。控制系統(tǒng)主要參與者包括兩類:1.主流的大型機(jī)器人廠商，自主研發(fā)控制器和控制算法，包括ABB、KUKA、發(fā)那科國內(nèi)的埃斯頓等。2.專業(yè)的控制系統(tǒng)廠商，單獨(dú)售賣控制器，提供可擴(kuò)展和二次開發(fā)的硬件和軟件平臺(tái)，包括KEBA、貝加萊、倍福。感知層+機(jī)器視覺——機(jī)器人的“眼睛”機(jī)器視覺的本質(zhì)是為機(jī)器植入“眼睛”，利用環(huán)境和物體對(duì)光的反射來獲取及感知信息，需要具備對(duì)外界環(huán)境的識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、避障、交互等功能，需要使用傳感器識(shí)別物體、測距等。機(jī)器視覺是AI深度學(xué)習(xí)的一種應(yīng)用與技術(shù)方向，無論是人形機(jī)器人還是智能駕駛都是機(jī)器視覺的落地方向。交互系統(tǒng)——多模態(tài)大模型大模型和具身智能已成為了推動(dòng)人工智能未來發(fā)展的關(guān)鍵力量。大模型，依托于大規(guī)模數(shù)據(jù)和強(qiáng)大算力，已經(jīng)開啟了人工智能的新紀(jì)元，為理解復(fù)雜數(shù)據(jù)提供了前所未有的能力。而具身智能，強(qiáng)調(diào)智能體在真實(shí)物理環(huán)境中的身體存在，通過與環(huán)境的直接交互學(xué)習(xí)，顯著提高了機(jī)器對(duì)物理世界的理解和適應(yīng)能力。這兩大技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)合，預(yù)示著一個(gè)更加智能化、互動(dòng)化的未來。具身智能作為人工智能重要應(yīng)用，需要多復(fù)合型的模型能力。除了諸如