編者按:本文來自微信公眾號 中歐商業(yè)評論(ID:ceibs-cbr),作者:石維磊、何澗石、丁春春,創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
2024年10月11日,特斯拉舉行了主題為“We,Robot”的產(chǎn)品發(fā)布會,展示了旗下人形機(jī)器人Optimus最新的行動能力——在無需外部輔助的情況下,完成行走、跳舞等動作,并且能夠與人類互動。特斯拉CEO馬斯克對Optimus寄予厚望,他預(yù)計通用人形機(jī)器人市場需求將超過200億臺,Optimus未來可以與其腦機(jī)接口公司Neuralink配合,助推特斯拉市值至25萬億美元,推動特斯拉轉(zhuǎn)型為一家機(jī)器人公司。
在中國,自2023年下半年以來,人形機(jī)器人和具身智能也成為了最受關(guān)注的前沿科技產(chǎn)業(yè)賽道之一,許多具備獨(dú)角獸潛力的新興公司在該領(lǐng)域嶄露頭角,成立僅一年的星動紀(jì)元即是其中之一。
01具身智能:人形機(jī)器人的時代機(jī)遇
人形機(jī)器人,是指外觀和功能上模仿人類形態(tài)和行為的機(jī)器人。這種機(jī)器人可以通過傳感器、控制器和執(zhí)行器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)與人類的交互,并能在復(fù)雜的環(huán)境中自主完成一系列任務(wù)。具身智能在定義上則是指有身體并支持物理交互的智能體,如機(jī)器人與環(huán)境進(jìn)行實(shí)時互動,獲取外界信息并做出相應(yīng)反應(yīng)。
人形機(jī)器人以AI大模型為技術(shù)底座,以其高度仿生的外觀和行動能力,成為具身智能的最佳載體。人形機(jī)器人能夠從自主規(guī)劃、決策到行動與交互,展現(xiàn)出超越傳統(tǒng)機(jī)器人的智能化水平(表 1),尤其體現(xiàn)在它們與人的交互能力和廣泛的通用性。這使得人形機(jī)器人在智能制造、服務(wù)、教育娛樂、醫(yī)療護(hù)理等多個領(lǐng)域都展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
表 1 人形機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人的對比
然而,挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。人形機(jī)器人的開發(fā)和制造難度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)器人,行業(yè)仍需攻克核心技術(shù)難題,降低高昂的制造成本,簡化復(fù)雜的生產(chǎn)工藝,并確保產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性,提升人形機(jī)器人的通用性,找到能充分體現(xiàn)和發(fā)揮機(jī)器人價值的場景。
02AI革命下,新一代人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)競爭格局
風(fēng)口之下,國內(nèi)外科技大廠和多家明星初創(chuàng)公司大舉投入到人形機(jī)器人的開發(fā)當(dāng)中,大量的智能人形機(jī)器人企業(yè)在近年來創(chuàng)立,大多擁有履歷豪華且年輕的高學(xué)歷創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊,并在商業(yè)化前景還不明朗的情況下就得到了知名機(jī)構(gòu)的投資,估值一路水漲船高(圖 1、表 2)。
圖 1 國內(nèi)外主要人形機(jī)器人產(chǎn)品形象
資料來源:lifearchitect.ai/humanoids
表 2 近來來國內(nèi)外的熱門人形機(jī)器人廠商
資料來源:根據(jù)公開資料整理
據(jù)創(chuàng)投數(shù)據(jù)平臺IT桔子的統(tǒng)計,2024年,國內(nèi)人形機(jī)器人行業(yè)的融資案例有24起,已披露的融資金額總計約30億元,有11家人形機(jī)器人公司完成了超過1億元的融資,6家已估值超過10億元。這一批在市場低迷期獲得資本青睞的新興硬科技創(chuàng)業(yè)公司,代表了中國在產(chǎn)業(yè)周期變革之下,新一代新經(jīng)濟(jì)獨(dú)角獸的崛起,成立僅一年的星動紀(jì)元即是這一批創(chuàng)業(yè)企業(yè)的代表之一——小而精的團(tuán)隊、履歷出眾的年輕學(xué)者型創(chuàng)始人、致力于前沿硬科技的研發(fā)創(chuàng)新和落地應(yīng)用。
03星動紀(jì)元:前沿科研引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新之路
星動紀(jì)元成立于2023年8月,創(chuàng)始人陳建宇28歲即成為清華大學(xué)交叉信息研究院助理教授、博導(dǎo),工作于姚期智院士團(tuán)隊,在機(jī)器人和AI領(lǐng)域積累和發(fā)表了豐富的科研成果。
星動紀(jì)元起源于清華大學(xué)實(shí)驗室的一項科研成果,陳建宇基于自己在校的機(jī)器人控制和AI研究教學(xué)經(jīng)歷,在2022年的課題研究中便嘗試開發(fā)體型較小的人形機(jī)器人,并往高動態(tài)性能推進(jìn)。陳建宇通過清華科技成果轉(zhuǎn)化規(guī)定,創(chuàng)立了星動紀(jì)元。
成立以來,星動紀(jì)元聚焦于通用人工智能(AGI)前沿應(yīng)用,致力于研發(fā)適應(yīng)寬領(lǐng)域、多情景、高智能的通用人形機(jī)器人。星動紀(jì)元匯集了多個機(jī)器人行業(yè)內(nèi)軟硬件各領(lǐng)域的專家和精英工程師,負(fù)責(zé)把前沿智能科技和產(chǎn)業(yè)界know-how轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品的研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用落地。
04圍繞泛化性打造技術(shù)優(yōu)勢
現(xiàn)階段,人形機(jī)器人廠商的核心競爭力在于對上游硬件產(chǎn)業(yè)鏈的控制、算法研發(fā)能力、產(chǎn)品性能以及精準(zhǔn)定位用戶(使用場景)的能力。技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵則在于智能規(guī)劃和控制能力、感知和交互能力以及運(yùn)動能力的提升。未來,能在底層技術(shù)上取得突破,推出高性價比爆款產(chǎn)品的企業(yè),將更具發(fā)展前景。
在星動紀(jì)元的團(tuán)隊看來,面對國內(nèi)外愈加激烈的競爭,技術(shù)要足夠強(qiáng)大,能夠借大模型實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人的泛化性,從而推動機(jī)器人產(chǎn)品落地。同時,公司需要對未來發(fā)展有清晰的戰(zhàn)略側(cè)重,從而在競爭中占據(jù)差異化優(yōu)勢。
星動紀(jì)元是國內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)本體感知驅(qū)動的人形機(jī)器人公司,在人形機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全鏈路的技術(shù)突破,包括具身智能、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)控制算法,以及機(jī)器人本體、關(guān)節(jié)、電機(jī)、驅(qū)動器等關(guān)鍵組件,其自主研發(fā)的高扭矩密度模塊化關(guān)節(jié)、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計,結(jié)合高強(qiáng)度合金、碳纖維等先進(jìn)材料,不僅確保了機(jī)器人結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使機(jī)器人具有力量大、移動靈活等高性能,還大幅降低了成本。最新一代的星動STAR 1,自由度增加到了55個,關(guān)節(jié)扭矩提升到了400Nm,關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到了25rad/s,性能達(dá)到世界頂尖水平。
在人工智能層面,視覺語言模型和大語言模型的應(yīng)用,結(jié)合先進(jìn)的力控算法,使星動紀(jì)元的小星機(jī)器人具備了更準(zhǔn)確的視覺、觸覺和聽覺等實(shí)際感知能力,同時能夠調(diào)用之前訓(xùn)練習(xí)得的動作庫和技能庫,進(jìn)一步提升了其通用的規(guī)劃決策能力,能更好地理解人類,服務(wù)大眾。
星動紀(jì)元通過其開源的人形機(jī)器人強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練框架Humanoid-Gym,讓機(jī)器人在模擬環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練,不斷優(yōu)化平衡控制和動態(tài)性能,這類似于自動駕駛的訓(xùn)練方式,使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境中的高效決策和行動。小星機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在野外雪地行走和上下樓梯的能力,能在多種復(fù)雜地形上穩(wěn)定行進(jìn),并完成如躲避障礙物、按指令搬運(yùn)物體、根據(jù)菜譜準(zhǔn)備食物等任務(wù)。
通過端到端強(qiáng)化學(xué)習(xí),小星機(jī)器人將能具備落地最需要的“泛化性”——讓機(jī)器人可以在不同的物理環(huán)境下,通過集成的一套算法,兼容多種場景,滿足各種需求,而不是通過模仿學(xué)習(xí),嚴(yán)格按照設(shè)定好的模型和物理環(huán)境,去通過大量的模仿和訓(xùn)練來執(zhí)行任務(wù)。星動紀(jì)元的戰(zhàn)略很明確——產(chǎn)品形態(tài)的選擇和底層技術(shù)的開發(fā)都聚焦于快速實(shí)現(xiàn)泛化性,因為只有實(shí)現(xiàn)具身智能的泛化性,人形機(jī)器人才能夠真正落地。
除了星動STAR 1,星動紀(jì)元還有兩款型號的人形機(jī)器人產(chǎn)品:小星和小星Max(圖 1),來適配不同應(yīng)用場景的需求。小星體型小巧,側(cè)重開發(fā)通用的移動能力,包括室內(nèi)外高速行走、單腿站立等,可應(yīng)用于戶外巡檢、物流等場景。小星Max為全尺寸人形機(jī)器人,身型高度和成年人相當(dāng),手臂、腰部以及全身其他部位具備更高的自由度,還配有高自由度靈巧手,目標(biāo)場景是在家庭或工廠,替代人類完成各種各樣較為精細(xì)的操作。
圖 2 星動紀(jì)元的機(jī)器人產(chǎn)品“小星”和“小星MAX”
硬件上,依靠星動紀(jì)元全球一流的研發(fā)團(tuán)隊和內(nèi)部高效的迭代管理方法,星動紀(jì)元的人形機(jī)器人如今已迭代開發(fā)到了第六代。最新一代的“星動STAR1”機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了核心零部件全部自研,包括靈巧手XHAND、減速器、電機(jī)、驅(qū)動器等難度較高的核心零部件,并且性能能夠達(dá)到行業(yè)頭部水平。這讓星動紀(jì)元未來擁有巨大的降本空間,可以最大限度整合供應(yīng)鏈資源,也可以助力算法的開發(fā)。
05商業(yè)模式聚焦落地應(yīng)用場景,實(shí)現(xiàn)差異化競爭
在商業(yè)模式上,星動紀(jì)元圍繞技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新和市場拓展三個核心環(huán)節(jié)展開,從高維到低維去進(jìn)行前沿技術(shù)的商業(yè)轉(zhuǎn)化。星動紀(jì)元的創(chuàng)始團(tuán)隊從成立之初就思考產(chǎn)品的落地路徑,通過引入生產(chǎn)制造、市場及產(chǎn)品團(tuán)隊,進(jìn)行了產(chǎn)品定義、需求優(yōu)化和分解。在早期階段,星動紀(jì)元將小星機(jī)器人的落地場景定位在科研、教育和智能制造當(dāng)中,首先面向科研場景小批量出貨,驗證市場反應(yīng),并逐步向工業(yè)和服務(wù)行業(yè)拓展。目前小星機(jī)器人已經(jīng)可以輕松實(shí)現(xiàn)智能抓取,未來將優(yōu)先在工業(yè)制造場景加速落地,如工業(yè)制造之中的搬運(yùn)、分揀和更精細(xì)化的一些組裝工作,都可以由人形機(jī)器人來完成。
然而,如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品落地應(yīng)用和成功的商業(yè)化仍然是行業(yè)的核心難題。人形機(jī)器人造價高昂,量產(chǎn)難度大,技術(shù)不成熟,應(yīng)用場景有限。以“人形機(jī)器人第一股”優(yōu)必選為例,因為公司的各項開支較高,產(chǎn)品銷售尚未大規(guī)模起量,近幾年一直虧損。優(yōu)必選的解決方法是融資加占領(lǐng)細(xì)分市場(教育、物流、消費(fèi))。與之對應(yīng)的,特斯拉則希望將機(jī)器人與造車工業(yè)鏈結(jié)合,降低制造成本。
對于產(chǎn)業(yè)方來說,人形機(jī)器人可以解決工人和服務(wù)保障人員難招的問題,并且相比雇傭工人,機(jī)器人更加穩(wěn)定、易控制質(zhì)量。但考慮到購買機(jī)器人的成本和回本時間,只有當(dāng)人形機(jī)器人的性價比和通用性足夠有吸引力,才有望在產(chǎn)業(yè)端大規(guī)模落地。
為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代和市場的精準(zhǔn)對接,星動紀(jì)元已經(jīng)與一些汽車主機(jī)廠和其他制造領(lǐng)域的公司進(jìn)行深入合作,探討需求并進(jìn)行內(nèi)部研發(fā),通過合作伙伴提供的場景進(jìn)行產(chǎn)品試用和打磨。
06展望未來,任重道遠(yuǎn)的獨(dú)角獸之路
我國智能人形機(jī)器人行業(yè)還處于發(fā)展初期,尚待形成良性發(fā)展的生態(tài)。以美國的兩大明星公司為鑒——特斯拉和Figure AI,特斯拉在市場、算法、數(shù)據(jù)和技術(shù)等方面均有涉獵,自己就能整合運(yùn)作;而像Figure AI這樣的初創(chuàng)翹楚,也有微軟、OpenAI、英偉達(dá)等股東,從硬件、算法、產(chǎn)品到訂單等方面全方位的支持,形成各取所長的良性生態(tài)。
國內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)雖然在AI技術(shù)上還稍落后于美國,但憑借強(qiáng)大的硬件制造能力,正迅速追趕。國內(nèi)公司也在積極與大模型廠商合作,進(jìn)行制造業(yè)場景聯(lián)動和智能性開發(fā),打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在這一點(diǎn)上,星動紀(jì)元通過與訊飛星火認(rèn)知大模型深度鏈接,利用LION AI大模型平臺,推動用戶共創(chuàng),擴(kuò)展其業(yè)務(wù)和技術(shù)應(yīng)用,為實(shí)現(xiàn)通用機(jī)器人的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
對于人形機(jī)器人產(chǎn)品本身,要攻克具身智能,在研發(fā)上還面臨算法、工程技術(shù)、數(shù)據(jù)、場景和復(fù)雜的穩(wěn)定性等諸多挑戰(zhàn),全場景適?的通?機(jī)器?的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)不會?步到位。類比?動駕駛L1到L5的發(fā)展過程,具身智能目前達(dá)到的水平還處于L2的階段(表 3)。在行業(yè)發(fā)展早期打造核心優(yōu)勢,做好布局,以及如何在與國內(nèi)外大廠和其他初創(chuàng)企業(yè)的競爭中保持差異化,仍然是星動紀(jì)元需要持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。
表 3 人形機(jī)器人從L1到L5的發(fā)展階段
07啟示:硬科技初創(chuàng)公司如何把握產(chǎn)業(yè)機(jī)遇
(1)戰(zhàn)略聚焦落地應(yīng)用,以技術(shù)先行,從實(shí)驗室走向市場
在硬科技創(chuàng)業(yè)賽道,持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。成立一年多以來,星動紀(jì)元產(chǎn)品已迅速升級至第六代,確保在行業(yè)變革中保持技術(shù)領(lǐng)先。星動紀(jì)元的戰(zhàn)略始終聚焦于智能人形機(jī)器人的廣泛落地應(yīng)用:從產(chǎn)品選型到技術(shù)研發(fā),均致力于提升泛化性能——借助AI技術(shù),讓機(jī)器人能靈活適應(yīng)多變場景,不再局限于單一任務(wù),從而加速實(shí)現(xiàn)技術(shù)從實(shí)驗室到市場的轉(zhuǎn)化。
(2)把握技術(shù)變革機(jī)遇,打造后發(fā)優(yōu)勢,進(jìn)行差異化競爭
通用AI的進(jìn)展為具身智能的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路,機(jī)器人行業(yè)正因此發(fā)生深刻變革。星動紀(jì)元敏銳地捕捉到這一變革的脈搏,積極將前沿學(xué)術(shù)與科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品,以此在機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)顛覆性創(chuàng)新。
星動紀(jì)元在戰(zhàn)略上聚焦于落地應(yīng)用,抓住了場景化這一關(guān)鍵點(diǎn),將算法控制與現(xiàn)實(shí)世界互動緊密結(jié)合。同時,堅持核心部件自主研發(fā),確保了技術(shù)先進(jìn)性與成本控制的平衡,為市場化布局奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
在競爭日益激烈的人形機(jī)器人領(lǐng)域,星動紀(jì)元能在發(fā)展初期找準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn),打造具備核心競爭力的先進(jìn)產(chǎn)品,在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中展現(xiàn)出后發(fā)優(yōu)勢。
(3)產(chǎn)學(xué)研深度結(jié)合,共創(chuàng)新科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)
星動紀(jì)元與清華大學(xué)、上海期智研究院、科大訊飛和臨港集團(tuán)等機(jī)構(gòu)深度合作,保證了學(xué)術(shù)科研成果快速轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品端的落地應(yīng)用,同時公司有獨(dú)立的研發(fā)團(tuán)隊,不依賴于高校和科研機(jī)構(gòu),能根據(jù)公司的戰(zhàn)略目標(biāo)確定攻克方向。團(tuán)隊廣泛吸納學(xué)術(shù)界與業(yè)界的優(yōu)秀開源成果和技術(shù),并結(jié)合自主研發(fā)的應(yīng)用,融合到機(jī)器人產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)。
硬科技初創(chuàng)公司可以借鑒這樣的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式,積極與高校、研究機(jī)構(gòu)合作,獲取技術(shù)和人才支持。當(dāng)然,實(shí)驗室的數(shù)據(jù)滿足不了訓(xùn)練機(jī)器人通用性的需求,人形機(jī)器人需要快速進(jìn)入市場實(shí)際應(yīng)用,收集更多真實(shí)場景的數(shù)據(jù),以訓(xùn)練更加智能化的機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品迭代更新。
AI大模型等前沿新興科技的賦能之下,新一代人形機(jī)器人正在從實(shí)驗室逐步走向產(chǎn)業(yè)化,一個充滿活力的新興科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在冉冉升起。以星動紀(jì)元為代表的人形機(jī)器人初創(chuàng)企業(yè)的涌現(xiàn),反映了AI技術(shù)發(fā)展帶來的產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇。但人形機(jī)器人離商業(yè)落地變現(xiàn)還為時尚早,市場還遠(yuǎn)未成氣候,有著過度炒作的風(fēng)險。星動紀(jì)元等硬科技初創(chuàng)公司,將面臨行業(yè)競爭和市場驗證等重重挑戰(zhàn),需要明確其目標(biāo)客戶群體和細(xì)分市場,盡早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)化落地,打造差異化競爭優(yōu)勢。同時,還要持續(xù)加大研發(fā)投入,保持技術(shù)領(lǐng)先地位,并積極拓展應(yīng)用場景,與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)建立合作關(guān)系,這對于初創(chuàng)公司的各方面綜合能力都將是漫長且艱巨的考驗。
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