如今，工業(yè)機器人成為智能化“黑燈工廠”標配，為眾多大型企業(yè)降本提效。服務型機器人則在跌跌撞撞中找到了仿生+智能的路線。它們屢屢登上熱搜甚至春晚舞臺，從不到萬元的產品到數(shù)十萬元的產品，機器人賽道已經成為硬科技的焦點。
文｜羅寧
2019年，一部名為《美國工廠》的影片獲得第92屆奧斯卡最佳紀錄片。這部將視角對準中國福耀玻璃在美國開設工廠的影片成為經濟全球化沖擊美國工業(yè)的縮影，在影片最后，福耀決定在美國工廠安裝機器人，伴隨“自動化導致全球3.75億人失業(yè)”的旁白，影片就此戛然而止。
這是機器人、機器臂、自動化生產線占領全球工廠的冰山一角，隨著工業(yè)4.0序幕拉開，像福耀這樣在工廠安裝機器人，并組織工人學習機器人課程的企業(yè)越來越多，圍繞搬運、焊接、裝配、涂裝等諸多環(huán)節(jié)的工業(yè)機器人成為員工進入工廠之后的“必修課”，并加速了機器人新時代的到來，正如曹德旺所說：
“機器沒有什么可怕的，現(xiàn)在各國勞工都不夠。”
事實的確如此，人力資源短缺狀況在兩年后的今天愈發(fā)嚴峻，以至于連造車新勢力們也輪番上陣帶來自己的機器人產品。最瘋狂的還是“鋼鐵俠”馬斯克，年初喜提世界首富的他，在八月的AI Day上出人意料的宣布了Tesla Bot項目，并計劃在2022年推出能夠幫人跑腿、收拾屋子的人形機器人，“心急”的老馬還不忘說出豪言壯語：
“特斯拉已經是地球上最大的機器人公司，我們每一輛車都是裝有輪子的機器人，自動駕駛技術的進化讓我們能順理成章地造出人形機器人。”
讓馬斯克如此自信的特斯拉自動駕駛技術如今已經能夠實現(xiàn)對周圍環(huán)境的感知，而感知技術是汽車安全駕駛的基礎，也是機器人與真實世界互動的前提，但Tesla Bot這樣看似完美的人形機器人是否能在2022年走進人們的家庭，似乎還得留一個懸念。
自1961年通用汽車公司上線第一臺工業(yè)機器人Unimate，到如今人形機器人出現(xiàn)在汽車廠商發(fā)布會上，機器人在半個多世紀中衍生出工業(yè)機器人、服務型機器人、特種機器人三大類，并在不同賽道誕生出眾多公司。
如今，工業(yè)機器人成為智能化“黑燈工廠”標配，為眾多大型企業(yè)降本提效。服務型機器人則在跌跌撞撞中找到了仿生+智能的路線。它們屢屢登上熱搜甚至春晚舞臺，從不到萬元的產品到數(shù)十萬元的產品，機器人賽道已經成為硬科技的焦點。
本文嘗試從技術與商業(yè)兩個維度分析，藏在熱潮背后，機器人行業(yè)正在發(fā)生的“關鍵時刻”：
1、數(shù)字孿生對機器人產業(yè)有什么影響，工業(yè)4.0時代應用場景中有哪些機會？
2、服務型機器人領域，為什么說中國機器人將有機會站在C位？
數(shù)字孿生讓“鋼鐵俠”
進入“黑燈工廠”
歷史經驗告訴我們，看似強大的機器往往面臨著許多意想不到的難題，“不夠智能”則最讓人擔心。一旦機器人面對的場景復雜度加倍，通常都不如人類應對靈活，正因如此，數(shù)字孿生技術才顯得如此重要。
近兩年，利用數(shù)字孿生技術對工業(yè)機器人進行升級的趨勢愈發(fā)明顯，在制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向轉型升級的過程中，如何在產品迭代同時實現(xiàn)機器人的同步式升級？如何在中國實現(xiàn)數(shù)字化工廠的“快速復制”？如何運用同一平臺控制各類工業(yè)裝備和交互數(shù)據(jù)？這些都需要運用數(shù)字孿生技術。
“國內工業(yè)4.0起步較晚，我們和發(fā)達國家工廠的最大差距在于‘缺心少腦’，這個大腦就是數(shù)字孿生技術。但是當我們把真實生產場景制作成虛擬仿真場景，并在孿生場景中觀察系統(tǒng)和設備的運行狀態(tài)時，我們就能實現(xiàn)通過模型動作模擬和還原部件運行情況，也就能夠掌控和提前預知整個工廠動態(tài)。”
新松機器人一位負責人表示，如今各國都在朝著無人且智能化的“黑燈工廠”目標邁進，工業(yè)機器人已經能夠取代一部分工人工作，但如何復制建造大批量“機器人工廠”，還面臨著如何從軟件、硬件到系統(tǒng)，從底層到頂層的全體系自主可控的難題：“不但要知道所有機器現(xiàn)狀，還要能夠精準預測每一部分每一環(huán)節(jié)的機器人接下來會怎樣，以及是否需要檢修和維護。”
這聽起來非?？苹?，要想實現(xiàn)更是困難。為了實現(xiàn)這一目標，發(fā)達國家已經走了近20年，早在2002年，美國密歇根大學教授邁克爾·格里弗斯就提出，在計算機的虛擬世界建立一個跟實物一模一樣的模型，他把這個模型叫做數(shù)字孿生體，這就是數(shù)字孿生這項技術的雛形。
此后的多年時間，數(shù)字孿生逐漸發(fā)展出“基礎支撐”、“數(shù)據(jù)互動”、“模型構建”、“仿真分析”、“共性應用”、“行業(yè)應用”六大大核心模塊，對應從設備、數(shù)據(jù)到行業(yè)應用的全生命周期，而為實現(xiàn)機器人與數(shù)字孿生技術的結合，國內外掀起了一場數(shù)字孿生軍備競賽。
2017年5月，英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛在加利福尼亞圣何塞舉行的GPU技術大會上發(fā)表了主題演講，當他向公眾展示出這個名為Isaac機器人模擬機（Isaac Robot Simulator）的項目時，現(xiàn)場觀眾爆發(fā)出陣陣掌聲。
（圖自英偉達）
這是一個會打冰球的機器人，它可以利用深度學習神經網(wǎng)絡，找出擊打冰球的最佳方法，并能隨時間的推移不斷自主學習。這聽起來就像《鋼鐵俠》中的賈維斯一樣“一代勝過一代”，但值得注意的是，Isaac每一次學習并不需要在現(xiàn)實世界完成，而是通過一個虛擬環(huán)境，對于物理世界的的摩擦、受力等進行還原，從而完成訓練。
這對于一個即將出現(xiàn)在真實世界的機器人意味著，早在它被制造出來時，就已經在模擬環(huán)境中進行了數(shù)百萬次甚至上億次訓練。一邊是虛擬世界設計機器人，一邊是在虛擬世界中訓練機器人，黃教主把數(shù)字孿生技術帶入了機器人時代，他認為這是一次巨大的改變：
“人工智能的機器人很有希望改善我們的生活，但建造和訓練它們是一項巨大的挑戰(zhàn)，英偉達正在通過在現(xiàn)實世界中深厚的模擬專業(yè)技術，在機器人產業(yè)掀起一場革命，以便讓機器人被訓練得更精確、更安全，也更迅速。”
借助Isaac機器人模擬機，英偉達數(shù)字孿生技術實現(xiàn)了在高度逼真的虛擬環(huán)境對機器人進行訓練，然后將知識傳輸給現(xiàn)實世界的機器人，2019年GTC大會，英偉達又為其加入仿真功能，使機器人能夠獲得由人工智能技術驅動的感知和訓練功能，從而可以在各種環(huán)境和情況下對機器人進行測試和驗證。
隨后，這場機器人領域的革命傳遞到更多領域，海外的特斯拉、寶馬、豐田等對產品以及工廠進行了數(shù)字孿生技術升級，在國內，華為、騰訊、阿里巴巴、京東、哈工大機器人集團等企業(yè)也開始涉足數(shù)字孿生技術，其方向涵蓋了智慧城市、自動駕駛、工業(yè)制造、物流運輸?shù)雀鱾€領域，也從傳統(tǒng)的鋼鐵、電力等流程型制造企業(yè)覆蓋到汽車等離散制造業(yè)。
今年2月，由騰訊產業(yè)生態(tài)投資與小苗朗程聯(lián)合領投的優(yōu)也科技完成近億元戰(zhàn)略融資，作為面向工業(yè)數(shù)字化智能化轉型提供全棧產品的技術服務商，優(yōu)也科技通過數(shù)字孿生體對工業(yè)對象解耦、建構模型、進行實時計算，對包括鋼鐵、有色金屬、發(fā)電等一些流程型制造企業(yè)帶來數(shù)字孿生技術應用。
正如小苗朗程合伙人方正浩所說：“我國流程制造業(yè)的產成品附加值不高、原材料占成本比較高、能效僅為歐美國家的40-70%，單位產值僅有全球領先水平的1/3-2/3，其數(shù)字化、智能化改造的提升空間巨大。”這些流程制造業(yè)的數(shù)字化轉型并非單純添加幾個機器人，而是利用數(shù)字孿生技術全方位為企業(yè)提效降本，這正是中國產業(yè)升級的核心所在。
離散制造業(yè)領域的升級同樣受到關注，5月28日的阿里云峰會上，阿里云與機械工業(yè)九院聯(lián)合發(fā)布“汽車數(shù)字工廠1.0”行業(yè)解決方案，這個擁有全智能生產線，裝備海量機器人的工廠正為紅旗年產20萬輛以上汽車進行準備。由于汽車制造中會涉及數(shù)萬種零部件和數(shù)百種加工工藝的加工、組合、檢測，因此與流程制造業(yè)相比要求更高，數(shù)字孿生的加入更考驗企業(yè)管理生產的能力，但正因如此，國內制造業(yè)若要趕上甚至超越海外，就必須拿下這塊“高地”。
實際上，后疫情時代，伴隨國內制造業(yè)數(shù)字換轉型需求，數(shù)字經濟也在倒逼更多企業(yè)加速技術升級，而數(shù)字孿生技術的重要性愈發(fā)凸顯。埃森哲最新數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國產業(yè)數(shù)字化占數(shù)字經濟比重高達80.9%，而截止今年6月底，我國在制造業(yè)重點領域企業(yè)關鍵工序數(shù)控化率、數(shù)字化研發(fā)設計工具普及率分別由2016年的45.7%和61.8%增長至53.7%和73.7%，說明中國在工業(yè)領域利用新技術提升效率的速度在不斷提升。
（圖自DeepRobotics）
而在服務機器人行業(yè)，近兩年風頭無二的機器狗類型產品，也借由數(shù)字孿生技術從單純觀賞性變成更多領域的得力助手，出現(xiàn)在安防巡檢、物流配送、火災救援等場景中，在國內這條賽道除了優(yōu)必選、宇樹科技、DeepRobotics、Dogotix等創(chuàng)業(yè)公司外，也不乏騰訊、小米等巨頭加入。
為了實現(xiàn)不同的功能特性，不同公司通過數(shù)字孿生技術讓機器人在虛擬世界中有了自我學習和進化能力，研發(fā)電力巡檢機器狗“絕影X20”的云深處科技工作人員告訴我們：
“數(shù)字孿生技術不但能夠方便研究人員持續(xù)訓練機器人，更重要的是節(jié)省時間與經濟成本，尤其在很多復雜場景中，經過訓練后的機器狗對環(huán)境變化能比人作出更快應對。”
在一些科技最前沿領域，數(shù)字孿生技術將能實現(xiàn)人類過去一直想做卻做不到的事情。本次世界機器人大會上，中國空間技術研究院就展示了應用于“天宮”太空站的“大型空間站機械臂”，這些機械臂的作用非常重要，能夠幫助人類做好太空站的日常維護，也能完成人類難以做到的很多工作，但在上太空之前，為了能夠模擬真實的太空環(huán)境，也需要數(shù)字孿生技術加持。
“舉例來說，我們在虛擬世界中使用數(shù)字孿生技術對機器人的大腦進行訓練，訓練好后即可將這個大腦安裝到現(xiàn)實世界的機器人上。比如我們要制造一個炒菜機器人，我們可以先通過仿真，教這個炒菜機器人如何去處理和烹飪各種各樣的食材，然后再把訓練好的炒菜機器人大腦轉移到實際物理機器人中，這樣一來，機器人的開發(fā)速度就大大提高了。”
黃仁勛這樣解讀機器人數(shù)字孿生技術的意義，如果說過去幾十年機器人成長速度慢是因為不夠智能，那么數(shù)字孿生技術則為機器人的智能化和自我成長注入了能量。
“無中生有”和C位新機遇
“人們不知道想要什么，直到你把它擺在他們面前。”
喬布斯這段話放在如今的機器人領域似乎再合適不過。伴隨時間的推移，機器人產品種類愈發(fā)多樣化，正如我們前文所提到的，數(shù)字孿生技術的引入讓機器人擁有了現(xiàn)實環(huán)境之外更高另一層的學習維度，尤其在服務機器人領域，如同《黑客帝國》中只要將磁盤插入人腦就可以讓人瞬間學會外語或功夫的“魔法”在如今的機器人身上也開始奏效，并推動整個服務機器人領域細分市場的變化。
在國內，越來越多企業(yè)在做不同賽道方向的嘗試。據(jù)賽迪顧問今年五月發(fā)布的數(shù)據(jù)，國內服務機器人市場的投融資規(guī)模從2019年的54.2億元大幅增至186.2億元，增幅為344%。產品種類從掃地機器人、送餐機器人擴展到農業(yè)機器人、醫(yī)療輔助機器人等類型，疫情期間更是推動了安防巡檢機器人、消毒清潔機器人的活躍。
（圖自優(yōu)必選）
“中國擁有全球最大的工業(yè)機器人銷量市場，占全球約30%的市場份額。”優(yōu)必選首席品牌官譚旻提到，未來家家戶戶也許都會有一臺機器人，因此市場會催生出更多類型的機器人產品，在他看來，最大的問題在于，“隨著教育機器人、康養(yǎng)機器人、物流機器人、檢測機器人、清潔機器人等類型產品增速逐漸提升，如何能在這樣的關鍵節(jié)點抓住機會？”
關于這個問題，在2021世界機器人大會現(xiàn)場我們也看到了一些答案。同樣是輪式機器人，面向不同場景就出現(xiàn)了諸多類型，送餐類、清潔類、消毒類、運輸類，而這些大類還分出了更細化的不同場景，他們都抓住了國內對于新技術的融合趨勢，以行業(yè)內融資規(guī)模較大的達闥科技和高仙機器人為例，面向場景包含商務、醫(yī)療、零售、智慧城市等多個領域，服務方式也從單一的機器人服務進化到融合5G、云計算、人工智能等技術。
達闥科技創(chuàng)始人兼CEO黃曉慶認為，新技術為機器人帶來了細分行業(yè)的機會，這正在成為計算機進入人類社會之后又一次重要改變，正如他所說：“以云端機器人為代表的智能服務機器人是5G時代的殺手級應用，是人類的第三臺計算機，必將超越手機和汽車行業(yè)成為數(shù)字時代的最大產業(yè)。”
再看一些上市公司，這一趨勢更加明顯。以國內成功上市的科沃斯、石頭科技這些掃地機器人企業(yè)為例，它們在產品形態(tài)上從過去的單純清掃升級到掃拖一體，再到如今包含自動集塵、自動水洗拖布、自動烘干的一體式解決方案，而在海外曾經技術領先的iRobot、Neato等公司，在產品升級速度和市場洞察方面略遜一籌，并出現(xiàn)了同樣是上市公司，作為后來者的科沃斯、石頭科技市值在700億人民幣以上，遠超上市公司iRobot一百多億人民幣（根據(jù)美元換算）市值的現(xiàn)象。
從科沃斯、石頭科技看中國機器人產品，會發(fā)現(xiàn)中國機器人產品在細分領域市場“站C位”趨勢愈發(fā)明顯：中國有全球最大的機器人消費市場，相關產業(yè)鏈也相當成熟，以掃地機器人為例，一方面，基于激光雷達、攝像頭、紅外等多種傳感器形成的環(huán)境感知系統(tǒng)已經成為行業(yè)成熟的落地技術，云端數(shù)據(jù)處理、IoT、5G網(wǎng)絡加持，都讓這些設備具備了更高的智能。
另一方面，中國公司在人工智能算法上的快速迭代升級，使機器人能夠不斷擴充功能，因此占領更大市場，當成熟技術加上中國速度，當中國市場消費升級，大環(huán)境趨勢開始推動相關企業(yè)站在歷史舞臺上。
據(jù)企查查《近十年機器人行業(yè)融資分析報告》統(tǒng)計，我國機器人產業(yè)從2011年起至今累計融資事件2661件，總融資金額超1385億元。盡管行業(yè)熱度在2017年后有所下降，但近兩年，機器人行業(yè)再次升溫，據(jù)公開資料統(tǒng)計，2021年度1月-7月，服務型機器人賽道共發(fā)生66起融資，總融資金額超過100億元，單筆融資金額達億元及以上達到27起，不斷火熱的服務型機器人賽道，正是中國市場爆發(fā)的真實寫照。
（融資信息來自企查查，商業(yè)數(shù)據(jù)派整理）
譚旻在2021世界機器人大會演講中也提到：“在整個機器人產業(yè)鏈，無論是上游底層硬件，從AI芯片、伺服舵機、減速機、傳感器等技術上面，中國已經有全球最長的產業(yè)鏈，在中游的技術支持上面，無論是計算機視覺、機器學習、語音識別、還是云平臺、物聯(lián)網(wǎng)等方面，中國也有全世界最龐大的群體，而在下游產業(yè)的供應鏈里，中國是全世界擁有最龐大應用場景的地方。”
（圖自優(yōu)必選）
根據(jù)思科預測，2023年全球聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量將達到293億臺，2018–2023年復合增速為9.75%。服務機器人通過互聯(lián)網(wǎng)與運行環(huán)境中的其他硬件設備實現(xiàn)通信互聯(lián)，同時聯(lián)網(wǎng)運行中產生的海量數(shù)據(jù)構成云計算的基礎，服務機器人可通過自身的數(shù)據(jù)處理運算能力對云存儲中的經驗數(shù)據(jù)進行學習，從而獲得更強的環(huán)境適應能力。
這意味著，服務型機器人將成為物聯(lián)網(wǎng)人機交互的信息中樞。
隨著后疫情時代“無接觸式服務”的影響越來越明顯，機器與人共存開始從現(xiàn)象升級為常態(tài)，在機器人產業(yè)升級換代的有形之手與人口紅利消失的無形之手共同推動下，中國機器人行業(yè)如今進入到新一輪窗口期，盡管我們在機器人底層技術尤其是工業(yè)機器人領域底層技術上仍有差距，但在服務型機器人市場，得益于中國快速成長的消費市場和機器人上下游產業(yè)鏈的發(fā)展，中國服務型機器人站在C位的機會正越來越多。
在過去近半個世紀內，“人口紅利”成為中國經濟增長發(fā)動機之一，現(xiàn)如今，這個發(fā)動機正在“老化”。
當適齡的勞動人口減少，社會用工負擔加重，我們顯然需要新的一套運作方式，這正是如今全球尤其是國內“機器人紅利”出現(xiàn)的根源。而在機器人紅利到來時，擁有海量用戶數(shù)據(jù)以及快速迭代精神的中國互聯(lián)網(wǎng)公司，如何能夠借此機會創(chuàng)造出更具價值的產品，尤其是機器人產品，將成為更多人關注的焦點。
