在與無人物流車協(xié)作裝配的過程中，一個人形機器人精準地放置零件，另一個則及時地將成品運往下一個環(huán)節(jié)，無需任何言語，卻能完美同步。這里，未來智能工廠端倪初現(xiàn)。

優(yōu)必選全新一代工業(yè)人形機器人Walker S1進入車廠實訓（圖片由企業(yè)提供）

2023年12月底，人形機器人企業(yè)優(yōu)必選登陸港交所成為國內(nèi)的“人形機器人第一股”。今年10月，優(yōu)必選研發(fā)的Walker S系列人形機器人實現(xiàn)了與無人物流車等設備的協(xié)同作業(yè)，為智能制造和自動化物流等領域帶來了新的增長機遇。

十余年來，這家人形機器人“獨角獸”曾在核心零部件研發(fā)領域備受矚目，也一度在營收方面受到質(zhì)疑。

拓展國產(chǎn)人形機器人應用場景、競逐新型工業(yè)化“星辰大海”，優(yōu)必選正在創(chuàng)業(yè)之路上持續(xù)探索。

“像在黑暗沙漠中行軍”

2008年，一次偶然的機會，優(yōu)必選創(chuàng)始人周劍在日本的一個展會上邂逅人形機器人，激發(fā)了他濃厚的研發(fā)興趣。

大學自動化專業(yè)畢業(yè)的周劍，曾在一家實木機械生產(chǎn)外企任中國區(qū)經(jīng)理。當時三十多歲的周劍辭職創(chuàng)業(yè)時，曾認為很快就能做出人形機器人，然后實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。

可很快，周劍發(fā)現(xiàn)實際工作與最初設想很不一樣，最大難關在于沒有經(jīng)驗可循，在研發(fā)過程中走很多“彎路”。

“開模具”，是制造用于生產(chǎn)機器人部件模具的過程，通過注塑、鍛壓等加工方法中賦予產(chǎn)品形狀。為了試錯，斥資百萬的模具曾開過好幾個。漫長摸索時期的學費，昂貴到“有些絕望”。

為了支撐研發(fā)，他賣掉了自己所有的房、車；由于頻頻借錢，朋友拒接電話；甚至親人也難以理解……“就像在一個黑暗沙漠里行軍，甚至連星星、月亮的方位都看不清楚。”初創(chuàng)團隊的成員常常如此形容當時的境遇。

2012年，從事機器人相關技術(shù)研究近二十年的熊友軍成為了優(yōu)必選的首席技術(shù)官。作為一名機器人遙操作技術(shù)及控制專業(yè)博士，熊友軍說：“表面上看，機器人站立和行走很簡單，但不同于天然就很平衡的四足機器人，人形機器人走動起來后還要適應不同地形、障礙等，研發(fā)難度比較大。”

熊友軍認為，技術(shù)突破以及未來難點就在于機器人手眼協(xié)調(diào)上，并預測這應該是未來各大廠商比拼的關鍵。為了應對將來未知的困境，優(yōu)必選采取了“兩條腿走路”的戰(zhàn)略。一方面持續(xù)投入人形機器人研發(fā)；另一方面，憑借已有的技術(shù)，面向多個行業(yè)，推出智能服務機器人解決方案，實現(xiàn)“沿途生蛋”的效果。

“人形機器人不要想著一天做成，要做好打‘持久戰(zhàn)’準備。”熊友軍說。

探索技術(shù)“無人區(qū)”

讓人機交互時更具親近感要像人一樣運動，涉及三個方面挑戰(zhàn)：運動、感知和認知能力。

首先要解決硬件問題——伺服驅(qū)動器。機器人越靈活，自由度越高，就需要越多關節(jié)，可不同位置的關節(jié)，力量、扭矩、精度、速度要求都不一樣。

2010年前后，以減速器、伺服電機和控制器等為代表的核心零部件，其高端市場基本被國外廠商壟斷，高昂的研發(fā)成本和制造成本限制了人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。陷入過同樣困境的不止優(yōu)必選。在國際知名的人形機器人企業(yè)中，有創(chuàng)始人在社交媒體上發(fā)表了感慨：“最令我震驚的是人形機器人供應鏈如此不成熟。要做一家人形機器人公司，不僅要造機器人，還要重新設計零部件。”

提升力矩同時如何做到減小體積和重量？怎樣選擇合適材料確保產(chǎn)品性能和壽命，同時兼顧成本？如何做好供應鏈管理，確保零部件質(zhì)量和供應穩(wěn)定性……優(yōu)必選在伺服驅(qū)動器研發(fā)上投入大量時間和資源，面臨一系列未曾預料的困難。

小到機器人的手指關節(jié)，大到高爆發(fā)力的踝關節(jié)、膝關節(jié)皆需要伺服驅(qū)動器。據(jù)熊友軍介紹，直到2012年，優(yōu)必選終于研發(fā)出在性能參數(shù)、穩(wěn)定性方面不輸日本、韓國、瑞士等國際一流公司，同時性價比更具優(yōu)勢的專業(yè)伺服驅(qū)動器。

其次是運動控制能力。“就像足球運動員一樣，即使他體魄強健，如果沒有運控能力，也不一定能踢好球。伺服驅(qū)動器只是構(gòu)建出機器人硬件，想要為人服務，還需要運動控制能力。”熊友軍表示，“為此，優(yōu)必選在最早可以直立行走機器人上，做運動學建模，還搭建運動控制算法平臺。通過平臺，機器人可以在各種不同環(huán)境中行走，包括上下樓梯、走斜坡，適應各種不平路面，甚至人去推它，它還會自動恢復。”

在機器人的感知能力上，優(yōu)必選通過集成先進的傳感器和計算單元，賦予機器人復雜的路線規(guī)劃和任務執(zhí)行能力。在認知能力方面，利用深度學習與生成對抗網(wǎng)絡（GAN）等前沿技術(shù)，不斷增強機器人的智能水平。

功夫不負有心人，在漫長煎熬和等待之后，優(yōu)必選將伺服驅(qū)動器零部件國產(chǎn)化率從四成提升至九成以上，研發(fā)團隊獲得多項發(fā)明專利。

錨定大型人形機器人

在2016年的春晚上，優(yōu)必選的540臺Alpha 1S機器人進行了精彩的伴舞表演，不僅為觀眾帶來了視覺上的震撼，也為優(yōu)必選贏得了巨大的市場關注。春晚過后僅一個月，Alpha 1S機器人的銷量就突破了2萬臺。

隨著市場關注度的提升，優(yōu)必選開始受到眾多知名投資機構(gòu)的青睞，并獲得上市公司的注資。這些資金的注入為人形機器人的技術(shù)研發(fā)和市場推廣提供了強有力的支持，推動了優(yōu)必選在人形機器人行業(yè)的快速發(fā)展和擴張。

這期間，我國出臺一系列政策措施以促進機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?！稒C器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）》提出，實現(xiàn)我國機器人關鍵零部件和高端產(chǎn)品的重大突破，實現(xiàn)機器人質(zhì)量可靠性、市場占有率和龍頭企業(yè)競爭力大幅提升。明確要形成較為完善的機器人產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展目標。

周劍認識到，盡管優(yōu)必選的Alpha系列機器人在小型化、特定功能和特定場景應用方面取得了成功，但要實現(xiàn)更廣泛的商業(yè)化和家庭應用，還需要更大的突破。

與小型的Alpha機器人相比，大型人形機器人擁有更接近人類的外形、尺寸和動作能力，具有更高的自由度，代表了機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的前沿。優(yōu)必選的大型人形機器人“Walker計劃”在這樣的背景下正式立項。

當前整個行業(yè)正處于初步“仿人”階段，這也是機器人成為人類伙伴之前的“必修課”。“在實驗過程中，我們會大量模仿人的智能比如語音識別技術(shù)，讓機器人和人進行交流和溝通，了解我們的意圖。最終目標是讓機器人延展人的功能以及感知器官能力。”熊友軍說。

當時，公司內(nèi)部有人提出，在整個行業(yè)技術(shù)還不成熟的條件下，不應該繼續(xù)投入大型人形機器人研發(fā)。但優(yōu)必選研發(fā)團隊還是認定，開發(fā)人形機器人能更充分地發(fā)揮類人各種優(yōu)勢，在各類極端惡劣環(huán)境中更好地代替人類作業(yè)。

在周劍的支持下，從2016年加大投入研發(fā)大型人形機器人以來，至今已經(jīng)歷六次迭代。

迎接“奇點”來臨

從打破技術(shù)壟斷、讓產(chǎn)品走入市場到步入工業(yè)化場景、人形機器人“進萬家”，不是一個簡單由此及彼的問題。由于算力、成本、應用場景等諸多因素制約，人形機器人遠沒到量變引起質(zhì)變階段。

周劍認為，發(fā)展人形機器人不能拋開產(chǎn)業(yè)談創(chuàng)新，要同上游企業(yè)做好基礎原材料及核心零部件研發(fā)，更要面向下游各類應用場景，提供解決方案和概念驗證。

優(yōu)必選科技副總裁、研究院院長焦繼超在推動人形機器人技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化方面發(fā)揮了關鍵作用。他幾乎全程參與人形機器人進入汽車工廠實訓的環(huán)境勘測。

“填補一線車間工人的用工缺口”是汽車企業(yè)當前最迫切的需求。在調(diào)研某大型汽車生產(chǎn)車間時，他發(fā)現(xiàn)部分生產(chǎn)車間不能安裝空調(diào)，在夏天接近40多度的生產(chǎn)車間里，員工工作數(shù)小時卻只能用安全帽上的兩個風扇來獲得微弱的清涼。

“類似這樣的工作崗位正是人形機器人可以發(fā)揮作用的地方。優(yōu)必選的人形機器人曾在吉利旗下極氪5G智慧工廠連續(xù)工作21天，沒有出現(xiàn)大的硬件問題，這與車企‘生產(chǎn)安全重于泰山’的理念珠聯(lián)璧合。”焦繼超說。

目前，優(yōu)必選工業(yè)版人形機器人Walker S系列逐步進入國內(nèi)多家頭部汽車工廠進行實訓，公司已經(jīng)獲得車企超過500臺的意向訂單。

去年10月，工信部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，將人形機器人定位為“集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術(shù)，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局”。

相關數(shù)據(jù)顯示，2024年中國國際服務貿(mào)易交易會期間，全球人形機器人約 38% 的供應鏈企業(yè)在中國，北京、上海、廣東等地都成立機器人相關創(chuàng)新中心。在大模型“東風”助推下，人形機器人加速“進化”，萬億級大市場不再遙不可及。

通過尋找更適合人形機器人的應用場景，在實測中不斷試錯、前進，優(yōu)必選在解決技術(shù)困難的同時，進一步密切產(chǎn)業(yè)上下游關系，鞏固人形機器人商業(yè)化落地的基礎。焦繼超認為，“沒有哪條路絕對正確，停留在實驗室，產(chǎn)品永遠不會成熟”。

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