“地球上機(jī)器人的數(shù)量將超過(guò)人類，每個(gè)人都將擁有一臺(tái)機(jī)器人。”特斯拉的創(chuàng)始人馬斯克曾描述過(guò)這樣一場(chǎng)夢(mèng)。
在馬斯克的設(shè)想中，未來(lái)人形機(jī)器人的需求量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電動(dòng)車，他甚至還預(yù)言，一旦產(chǎn)品成熟，量產(chǎn)數(shù)量可能將超過(guò)100億臺(tái)。那么，我們距離這一美好愿景的實(shí)現(xiàn)還有多遠(yuǎn)？
現(xiàn)在看來(lái)還有很長(zhǎng)一段距離。眼下，人形機(jī)器人商業(yè)化落地的最大阻礙之一，就是其高昂的成本。
成本有多高？
本田公司經(jīng)過(guò)14年探索研發(fā)的人形機(jī)器人ASIMO，單臺(tái)價(jià)值250萬(wàn)美元，在歷經(jīng)多次迭代后，仍不得不在2022年宣布“退役”。
波士頓動(dòng)力公司用于特種作業(yè)的人形機(jī)器人Atlas制造成本約200萬(wàn)美元，已面市十年之久，仍在優(yōu)化迭代，至今未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
特斯拉已經(jīng)是人形機(jī)器人降本的佼佼者，但據(jù)估算，其人形機(jī)器人 Optimus 的制造成本仍在10萬(wàn)美元左右，要達(dá)到其2萬(wàn)美元的目標(biāo)成本，還需降本80%。
而放眼國(guó)內(nèi)，小米、宇樹(shù)、樂(lè)聚等公司也透露，其人形機(jī)器人產(chǎn)品的單臺(tái)造價(jià)也高達(dá)幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)人民幣…
如此高昂的成本，讓不少終端應(yīng)用廠商望而卻步，遲遲不敢入局，也造成人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展多年卻始終處于產(chǎn)業(yè)化前夕的局面。在 2023 年之前，大多數(shù)人形機(jī)器人產(chǎn)品都是作為研究平臺(tái)或表演道具，始終未能真正大規(guī)模落地。而隨著科技大廠爭(zhēng)相加碼，初創(chuàng)公司不斷涌現(xiàn)，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的曙光才開(kāi)始顯露出來(lái)。
那到底是什么讓人形機(jī)器人的造價(jià)如此之高？
最主要的是其昂貴的硬件成本。人形機(jī)器人的每個(gè)部位都涉及多個(gè)零部件，數(shù)量從十幾個(gè)到幾十個(gè)不等，累積下來(lái)，導(dǎo)致其硬件造價(jià)不菲。像是高性能的控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等零部件，幾乎每一個(gè)的價(jià)格都高達(dá)上萬(wàn)元。其中，部分零部件需要進(jìn)行專門(mén)定制，單個(gè)制造成本將再次翻倍增加。
以特斯拉人形機(jī)器人Optimus為例，其整體 BOM 成本中，關(guān)節(jié)部件占比最高，約 56.9%。關(guān)節(jié)部件的主要組成部分包括電機(jī)、執(zhí)行器、減速器傳感器等。而關(guān)節(jié)部件中價(jià)值量占比最高的分別為：無(wú)框力矩電機(jī)、諧波減速器、位置傳感器。
此外，人形機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)的成本也相對(duì)較高。軟件的開(kāi)發(fā)是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能和適應(yīng)不同環(huán)境的關(guān)鍵。在整個(gè)人形機(jī)器人的研發(fā)中，硬件和軟件相輔相成，共同推動(dòng)著人形機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步。
降本有多難？
人形機(jī)器人降本面臨著技術(shù)與市場(chǎng)的雙重考驗(yàn)。這涉及到硬件、軟件、研發(fā)等多個(gè)方面的成本問(wèn)題，制造商需要面對(duì)一系列挑戰(zhàn)。
零部件和材料
為了確保人形機(jī)器人的質(zhì)量和性能，需要使用高質(zhì)量、先進(jìn)的零部件和材料。這些零部件和材料通常成本較高，因此在降本的同時(shí)保持機(jī)器人的質(zhì)量是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，供應(yīng)鏈的不穩(wěn)定性、原材料價(jià)格波動(dòng)等因素都會(huì)對(duì)成本產(chǎn)生影響，而這些因素是難以完全控制的。
馬斯克提及Optimus機(jī)器人產(chǎn)能受限的原因主要是缺乏現(xiàn)成的執(zhí)行器。Optimus的軀體擁有28個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行器，且每只手都有六個(gè)電纜驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，執(zhí)行器的成本超過(guò)總成本的一半。
Optimus機(jī)器人的主要構(gòu)造
其中，有六種不同的執(zhí)行器，分別是三種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和三種直線執(zhí)行器。根據(jù)特斯拉給出的數(shù)據(jù)，在硬件中，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器占據(jù)最大的價(jià)值量。而要解決這一問(wèn)題，特斯拉最好的辦法就是自己生產(chǎn)執(zhí)行器，而這又涉及到研發(fā)與設(shè)計(jì)等一系列投入。
Optimus機(jī)器人的六種執(zhí)行器
復(fù)雜技術(shù)的集成
人形機(jī)器人作為一種先進(jìn)的智能機(jī)械系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、抓取、行走等多種任務(wù)，必須依賴高度復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和感知控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)涉及多個(gè)領(lǐng)域的核心技術(shù)，包括人工智能、感知技術(shù)和機(jī)械工程。然而，這些技術(shù)的研發(fā)和集成成本相當(dāng)昂貴，尤其是對(duì)于追求高性能機(jī)器人而言，更是至關(guān)重要。
降低制造成本的要求與保持高性能的目標(biāo)之間存在矛盾。在追求降本的同時(shí)，不可避免地會(huì)面臨性能損失的風(fēng)險(xiǎn)，需要在兩者之間找到平衡點(diǎn)。這增加了集成過(guò)程的難度，也對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平提出了更高的要求。
市場(chǎng)規(guī)模和需求
如何讓人形機(jī)器人發(fā)揮更多作用，讓市場(chǎng)、投資者、客戶能夠看得到其商用價(jià)值，也是當(dāng)前企業(yè)急需解決的問(wèn)題之一。人形機(jī)器人市場(chǎng)相對(duì)較小，如果沒(méi)有足夠的市場(chǎng)規(guī)模和需求，就難以享受到批量生產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì)，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)成本的大幅下降。
國(guó)內(nèi)“人形機(jī)器人第一股”優(yōu)必選已將其大型人形機(jī)器人Walker的成本降至10萬(wàn)美元以下。雖然目前人形機(jī)器人應(yīng)用有限，但未來(lái)還是具有很大的潛力，而隨著人形機(jī)器人應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，批量生產(chǎn)下機(jī)器人成本仍有較大下降空間。
優(yōu)必選機(jī)器人家族
如何正確降本？
當(dāng)前，人形機(jī)器人企業(yè)正積極探索降本的策略，重點(diǎn)集中在材料、制造、設(shè)計(jì)和技術(shù)等多個(gè)方面。通過(guò)綜合考慮這些關(guān)鍵因素，企業(yè)力圖找到有效的平衡點(diǎn)，以期在最大程度地降低制造成本的同時(shí)，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和高性能。
材料成本控制
尋找經(jīng)濟(jì)、輕量的材料和零部件是降本的重要一環(huán)。企業(yè)需要在保持性能和耐久性的前提下，努力控制材料成本。在這方面，許多國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)在人形機(jī)器人上采用國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)器等措施，有效降低了制造成本。還有一些人形機(jī)器人企業(yè)通過(guò)采用高強(qiáng)度、輕量的碳纖維復(fù)合材料，替代傳統(tǒng)金屬材料，不僅有效減輕了機(jī)器人的整體重量，提高了能源利用效率，還成功降低了制造成本。例如，1X公司的兩款人形機(jī)器人產(chǎn)品EVE和NEO都在外殼上采用了柔性材料。
1X公司給人形機(jī)器人使用柔性、輕量的材料
制造流程優(yōu)化
人形機(jī)器人的制造工藝復(fù)雜，需要使用先進(jìn)的制造設(shè)備和技術(shù)，這也增加了制造成本。而提高制造效率，可以降低成本。提高生產(chǎn)規(guī)模，通過(guò)批量生產(chǎn)來(lái)分?jǐn)偣潭ǔ杀荆兄诮档兔颗_(tái)機(jī)器人的制造成本，提高生產(chǎn)效益。工信部日前印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出到2025年，人形機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。2023世界人工智能大會(huì)（WAIC）上，馬斯克表示，Optimus預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)量產(chǎn)。傅利葉GR-1將在1-2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。達(dá)闥預(yù)計(jì)2025年可規(guī)模化量產(chǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)階段考慮到組件的標(biāo)準(zhǔn)化，以便能夠批量生產(chǎn)。通過(guò)共享通用組件和模塊，可以提高設(shè)計(jì)的復(fù)用性，減少制造成本。以人形機(jī)器人的手臂為例，傳統(tǒng)的人形機(jī)器人手臂采用多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，每個(gè)關(guān)節(jié)都需要使用傳感器和驅(qū)動(dòng)器，這增加了成本。而優(yōu)化后的手臂結(jié)構(gòu)可以減少關(guān)節(jié)數(shù)量，從而降低成本。為了盡早達(dá)成2萬(wàn)美元的目標(biāo)，馬斯克正敦促工程師努力降低機(jī)器人的功耗和零件數(shù)量。
技術(shù)集成
采納新技術(shù)可以提高機(jī)器人性能，同時(shí)降低總體成本。AI大模型的出現(xiàn)，讓人形機(jī)器人擁有更強(qiáng)大的工具鏈，能夠更“聰明”地處理多模態(tài)的信息，擁有更高質(zhì)量多線程處理能力。據(jù)悉，F(xiàn)igure通過(guò)人形機(jī)器人專用大模型降低了人形機(jī)器人各類任務(wù)的訓(xùn)練時(shí)間，也從一定程度降低了人形機(jī)器人的部署成本。此外，1X也和OpenAI開(kāi)展了合作，致力于具身人工智能的研發(fā)。
Figure公司訓(xùn)練人形機(jī)器人煮咖啡
道路是曲折的，前途是光明的
在企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的不懈努力下，人形機(jī)器人的制造成本開(kāi)始下探，不再動(dòng)輒上百萬(wàn)元，這也為人形機(jī)器人的商業(yè)化落地帶來(lái)了更多的可能性。
一些國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)著眼于將人形機(jī)器人的價(jià)格進(jìn)一步降低。開(kāi)普勒機(jī)器人計(jì)劃將其控制在2-3萬(wàn)美元，而智元機(jī)器人預(yù)計(jì)未來(lái)其首款人形機(jī)器人的制造成本將在20萬(wàn)元以內(nèi)。當(dāng)然，這并非最后的售價(jià)區(qū)間，而是機(jī)器人玩家們給自己定下的一個(gè)小目標(biāo)。
從去年開(kāi)始，全球投資市場(chǎng)對(duì)于人形機(jī)器人熱情高漲。2023年，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人企業(yè)累計(jì)獲得超20億元融資。其中，達(dá)闥機(jī)器人獲得超10億人民幣C輪融資，智元機(jī)器人更是在短短1年內(nèi)接連獲得五輪融資。
今年年初，人形機(jī)器人領(lǐng)域就有兩筆大金額融資事件，分別是挪威企業(yè)1X的1億美元B輪融資和國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)星動(dòng)紀(jì)元的1億元天使輪融資。然而，即便看起來(lái)資本市場(chǎng)對(duì)于人形機(jī)器人的熱情很高，人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及場(chǎng)景應(yīng)用，依然需要更多資金支持。
面對(duì)未來(lái)，雖然道路依然充滿挑戰(zhàn)，但當(dāng)前人形機(jī)器人領(lǐng)域的眾多新產(chǎn)品、新嘗試、新方向也讓我們看到了更為光明的前景。
成本有多高？
本田公司經(jīng)過(guò)14年探索研發(fā)的人形機(jī)器人ASIMO，單臺(tái)價(jià)值250萬(wàn)美元，在歷經(jīng)多次迭代后，仍不得不在2022年宣布“退役”。
此外，人形機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)的成本也相對(duì)較高。軟件的開(kāi)發(fā)是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能和適應(yīng)不同環(huán)境的關(guān)鍵。在整個(gè)人形機(jī)器人的研發(fā)中，硬件和軟件相輔相成，共同推動(dòng)著人形機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步。
降本有多難？
Optimus機(jī)器人的主要構(gòu)造
優(yōu)必選機(jī)器人家族
如何正確降本？
1X公司給人形機(jī)器人使用柔性、輕量的材料
Figure公司訓(xùn)練人形機(jī)器人煮咖啡
道路是曲折的，前途是光明的
