互联网、新能源之后,下一个是机器人吗

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今年6月,特斯拉CEO马斯克称将于2022年9月30日公布人形机器人原型机Optimus(擎天柱),而后整个市场的机器人板块就沸腾了,开始异动不断。

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马斯克作为现在商业界少有能数次改变世界的男人,对于市场的影响力可见一斑。而特斯拉这个人形机器人的发布的意义可能不亚于现在回头看当初第一辆特斯拉汽车发布的意义。

这是否会标志着机器人时代彻底开启?

一个夸张的市场

大家想象中的机器人时代应该是什么样子?

是电影里《人工智能》里,机器人占据了社会的重要组成部分,成为人类的好搭档?

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还是《机器人总动员》,机器人除了高度智能化以外已经具备情感,甚至可以谈恋爱?

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或者是机器人威胁论, 《i,robot》里机器人最终变成人类的“机械公敌”?

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无论是怎么样的想象,有一点共识就是随着社会的发展,机器人的时代终会到来,是大势所趋。

马斯克对特斯拉机器人未来的构想是:它将可以用来“消除危险、重复性和无聊的工作”,执行工业生产和家庭服务中的各种任务,包括组装汽车零部件、采购杂货等,并最终“将体力劳动变成一种选择”。

比如核酸采样,医护资源本身就紧张,核酸采样这种重复性的辛苦劳动,就可以直接用机器人替代。然后把医护资源安排到更紧缺的地方。

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机器人能够不知疲倦地持续工作,大幅提高效率和工作成果,或许是未来达到共产主义的必备要素。

类似核酸采样这样功能单一的机械化机器人并不少见,不过目前我们见到的大多低自由度的机械化,真正意义的高度智能机器人可以说没有。

人形机器人代表人类对机器人制造技术和应用的终局幻想,最终应具有与人类似的身体结构,包括头、躯干和四肢,使用双足行走,用多指手执行各种操作,并具有一定程度的认知和决策智能。

可以说人型机器人可能是机器人领域里难度最大的一类。如果人型机器人有所突破,那么相关的技术渗透到其他机器人领域可能是降维打击。或者换一种说法,如果特斯拉真的对人形机器人有所突破,那说明整个机器人领域的研究成果有了巨大的进展。

或许是电影的想象力进展太快,反而显得现实世界的人型机器人进展太慢,看起来大都还在比较呆萌的状态。

人形机器人的研究起步于20世纪60年代,1973 年日本早稻田大学的加藤一郎教授研发出世界上第一款人形机器人 WABOT-1。1986年日本本田开始进行人形机器人ASIMO的研究,一直到2018年7月终止项目期间发布了多款机器人,为机器人领域的研究做了不小的贡献。

 

由于人形机器人发展时间不算长,本田在智能机器人领域的努力,算是贯穿人类的整个智能机器人发展史,也长期代表了时代最先进技术。

这些个一小步汇成一大步的时候,可能反而会让你新生恐惧。近十年美国波士顿动力机器人从缓慢走路到实现障碍跑酷,到现在甚至可以跳舞,你会害怕下一个十年,机器人会变得多么无所不能吗?

所以当我们看到现在一些全球领先的机器人成果的时候,你会发现其实这些年的机器人的进展已经很快了,毕竟是它的难度确实大。

机器人的核心难点在于人工智能和运动控制。

人工智能的水平和难度我们可以从智能汽车感受一二,要求比智能车还要更高一些。

而现在在运动能力方面,波士顿动力的Atlas属于最为出色。可以基于感知信息进行一定程度的自主行动,在行动模板中进行选择,在障碍环境中“跑酷”,作出跳跃和翻越等动作,最终穿过障碍环境。但环境其实是相对固定的,如果与人一起活动的环境下,环境变数多,要实现比较高层次的自主能力,目前来说还差得比较远。

我们最终需求就是使人形机器人像人一样运动,并按要求执行任务。合理高效的机械结构的设计+高精度执行的驱动系统构建+高度稳定性和适应性的控制系统的开发+高层次算法及相匹配的芯片硬件,难度可想而知。

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而一旦能有效突破难点,对接上使用需求的话,这市场空间则相当惊人。大家会发现行业方方面面可能都可以用上,很多普通难度的工作可能被替代,一些极高难度的工作也可能被补上。

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Marketsandmarkets预测,全球人形机器人市场规模(仅考虑单机)将从2022年15亿美元提升至2027年的173亿美元(约1038亿元)。

根据国盛的测算,中期如果以保守估计20%的对人力的替代率时,仅制造业、社会服务、家政服务三大场景预计国内潜在市场空间合计就可达4.21万亿元,全球则达到18.34万亿元。

而长期估算,根据麦肯锡报告预测的到2030年全球约4亿人的岗位将被自动化机器人替代。假设这么多人最终完全被替代,以Optimus单体价格按30万元算,国盛证券得到一个理想化全球人形机器人市场潜在空间可达120万亿级别,一个非常夸张的市场规模。

能接力下一个新能源市场的可能就是机器人市场了。

零部件先行

马斯克说Optimus机器人价格可能比一辆车更低,并预期Tesla Bot要实现2.5万美金的预期售价。

能不能实现真不好说,人形机器人结构复杂,对智能化和感知能力的要求更高,除了控制器、伺服驱动、减速机等传统机器人必须的零部件之外,还要加入大量传感器、机器视觉以及软件层面的AI交互系统等,所以制造成本十分高昂。类似美国敏捷机器人Digit,其对外售价为25万美元;

不过马斯克一直都是降成本高手,说不定真的又给世界一个惊喜。

虽然人型机器人要是靠谱的话应用场景非常广泛,但是整体体验未必能有效出圈。即使是特斯拉的机器人在没有一段时间的曝光不确定性都是挺大的。相比机器人整机,当下零部件才是真正享受增量,直接赚钱受益的一方。

如果以传统工业机器人为例,核心零部件占据了工业机器人整机70%以上的成本。其中减速器占整机成本约36%,是机器人里价值量最大的零部件;伺服占整机成本约24%,价值量第二;控制器占整机约12%。其他大部分则是本体的制造费用。

 

而目前参考目前现有的一些服务型机器人,各种传感器设备的成本占比甚至可以达到40%以上。

 

人型机器人可能是工业机器人与服务型机器人的一个高级结合,各部件要求更高,若特斯拉又要极限做低售价的话,那么前期零部件更赚钱应该是顺理成章的。其中最值得关注的核心零部件就是上述的减速器、伺服系统、控制器再加上传感器。

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减速器是机器人中技术壁垒最高的零部件,用于提高机器人的动作精度,机器人关节越多用的越多。现在主流的有谐波减速器与RV减速器。

不过目前全球减速器市场呈现出日本企业高度集中的局面,并且75%的精密减速机被日本的哈默纳科和纳博特斯克两家垄断。日本纳博特斯克是RV减速器的世界巨头,约占 60%;哈默纳科则是谐波减速器领域的龙头,约占15%。除此之外,日本住友RV减速器和新宝谐波减速器合计占全球10%

 

日本在减速器领域占据绝对的优势,不过在国内国产替代正在发生。2021年国内市场谐波减速器龙头绿的谐波市占率提升至25%,RV减速器龙头双环传动市占率提升至15%。

 

伺服电机类似人的"神经",负责定位和移动,机器人每个关节运动均需靠伺服电机驱动,以实现多自由度的运动。全球来看,依旧是日系企业占主导地位,国内则是汇川、禾川技术和埃斯顿快速追赶。

 

控制器类似人的"大脑",负责向机器人发布和传递动作指令。一般由机器人厂家自主设计研发,以保证稳定性和维护技术体系,所以竞争格局与本体类似,机器人4大家族占约53%的市场份额。

 

传感器就是用来感知周边环境,类似于现在智能汽车的传感器。虽然这部分价值量占比预计不小,但是若以进入特斯拉机器人供应链为参考的话,大概率是给目前特斯拉电动车传感器供应厂商提供增量,受益程度可能不及前三个核心零部件。

整体来说,全球的机器人产业基本上都是海外厂商占据优势,但国内产业化趋势还是较为明显,替代空间也较大。如果特斯拉机器人真的引起机器人产业加速,那么核心零部件的受益程度来看,减速器>伺服电机>控制器>传感器。

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总结

短期来说,人性机器人产业化仍有许多困难需要克服,例如售价高昂,性价比较低;智能化及控制水平不足,仍无法投入实际应用场景中等等。

要想掀起波浪,就得看马斯克的Optimus到底能够进展到什么地步。前有苹果手机开启移动互联网时代,特斯拉汽车开启新能源时代,现在机器人时代可能也只差临门一脚。

除了机器人技术本身,机器人对于现有劳动力的替代未必会有想象中的顺利,其中涉及到伦理问题、社会的就业率与安定的问题,是非常多人的疑虑,可能现在确实还无解。但是社会的发展,生产力、效率的提升是必要的途径,无可阻挡。

与其担心落后产能应该怎么处理,不如考虑先进产能如何扩大。就像担心移动互联网来了,PC互联网产业怎么办?新能源来了,旧能源产业怎么办?最终替代还是发生,只是旧的工作岗位消失了,但新的工作岗位增加了,旧的生意消失了,新的生意增加了。

未来最终还是一步步来的,唯一可以确定的是我们不能停在原地。

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