文｜貝克街探案官 包可萌
特斯拉CEO馬斯克前段時間嚷著要做人形機器人，這兩天小米創(chuàng)始人雷軍就直接發(fā)布了，首款全尺寸人形機器人Cyber One。
按照雷軍在發(fā)布會上的說法，Cyber One由小米機器人實驗室全棧自研完成，除了能實現(xiàn)雙足運動姿態(tài)平衡外，四肢強健、動力峰值扭矩300Nm等四大技術(shù)能力外，還可感知人類情緒；對真實世界三維虛擬重建。
同時雷軍明確表示，集團自動駕駛部門的很多技術(shù)，也應(yīng)用在Cyber One上，構(gòu)成了仿生機器人的“大腦”。通過雷軍的演講其實不難發(fā)現(xiàn)，或許雷老板是因為造車這事兒有點麻煩，所以先把自動駕駛技術(shù)放在Cyber one上試試，順便探索新的業(yè)務(wù)線。
01 Cyber one只是小米汽車的“驗證機”？
機器人雖好，但真是小米下一個業(yè)務(wù)主線嗎？
很多人對小米推出人形機器人表示意外，其實從雷軍的表態(tài)也不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段與其說Cyber one是小米的新業(yè)務(wù)條線，不如說是小米汽車業(yè)務(wù)的一次“肌肉展示”。
根據(jù)發(fā)布會介紹，Cyber one高約177厘米，體重52千克，除了手腳的指關(guān)節(jié)沒有分開之外，外形和真人相似度較高。
在擬人化的外形背后，人形機器人想要實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，需要比四足機器人更高功率的電機，更加靈活的關(guān)節(jié)，以及更加復(fù)雜的肢體控制算法。雷軍在發(fā)布會上表示，Cyber one支持21個自由度，可以實現(xiàn)0.5ms級別的實時響應(yīng)，低延遲下帶來的更加擬人化的表現(xiàn)。
Cyber one出色的運動能力背后，一是體現(xiàn)了小米集團控制算法方面的硬實力，二是向公眾展示了小米在電機、視覺等方面的硬實力。
尤其是Cyber one搭載了小米自研的Mi-Sense深度視覺模組，疊加小米集團的AI交互算法，Cyber one不僅具有三維空間感知能力，還能識別人物身份，以及手勢、表情等，從而幫助Cyber one實現(xiàn)由看得見向看得懂的進階。
人機交互方面，Cyber One搭載了自研的MiAI環(huán)境語意識別引擎，和MiAI語音情緒識別引擎。能夠?qū)崿F(xiàn)85種環(huán)境音識別和6大類45種人類情緒識別，Cyber One能夠陪你一起開心，也能夠像個老朋友一樣在你失落時給你一個擁抱。以上所有的能力均集成在Cyber One的大腦中，并且配合OLED顯示模組，進行交互信息實時顯示。
值得注意的是，Cyber one目前應(yīng)用的所有技術(shù)，都可以套用在小米汽車上。鑒于小米汽車試驗車落地尚需時日，小米借Cyber one對外展示小米汽車配套系統(tǒng)的研發(fā)進度，未嘗不是一種明智的選擇，給市場信心的同時，還能探索新業(yè)務(wù)的可行性。
畢竟，小米創(chuàng)始人雷軍堅信：智能機器人一定能走進人們的生活。由此可見，雷軍真的將這個從汽車業(yè)務(wù)條線“衍生”出來的機器人業(yè)務(wù)，當做未來主要發(fā)展方向之一。
02 每家一臺為時尚早，高昂價格負擔不起
可是說歸說，雷軍在發(fā)布會上也承認，智能機器人目前單價高達六、七十萬元，難以走進千家萬戶。
這其實很好理解，人形機器人看似平常，但是制造過程卻充斥大量無法想象的難題。
首先，雷軍在發(fā)布會上表示，Cyber one自由度是21，而2011年發(fā)布的第三代ASIMO機器人自由度已經(jīng)達到57，而這個程度，也不過才摸到人形機器人在固定場景應(yīng)用的及格線。所以Cyber one想要正式推向市場，有可能還需要更多的硬件投入。
想要達到高自由度，最有效的方法就是為人形機器人裝載更多的電機。當前技術(shù)條件下，伺服和步進電機是控制電機下的主要產(chǎn)品，其中伺服電機優(yōu)勢更加明顯。
伺服電機為閉環(huán)控制，通過實時的閉環(huán)信號反饋來調(diào)整，實現(xiàn)更精密的控制。綜合來講，伺服電機在控制精度、低頻特性、過載能力、速度響應(yīng)等許多性能方面都優(yōu)于步進電機，更適用于工業(yè)自動化、機器人等領(lǐng)域。
伺服電機的增加，就需要配套增加減速器、控制器、傳感器、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、環(huán)境交互系統(tǒng)等，而這些全都需要大量資金投入，參考工業(yè)機器人單體制造成本構(gòu)成，減速器、伺服電機、控制器和本體占據(jù)成本總支出的85%。而人形機器人關(guān)節(jié)數(shù)量是工業(yè)機器人的5-8倍，伺服電機成本占比更高。
根據(jù)中信建投預(yù)測，以40個電機所帶來的一體化關(guān)節(jié)成本較大，按一個關(guān)節(jié)4000元測算，關(guān)節(jié)成本超10萬人民幣。
而面向消費者的人形機器人，還需要使用可重復(fù)使用的電池。按照目前人形機器人技術(shù)天花板波士頓動力機器人Atlas來看，該型機器人最大功率5kW，機器人整體質(zhì)量80kg。
中信建投以搭載的48V鋰離子電池組重5-10kg，質(zhì)量能量密度200-250Wh/kg，體積能量密度500Wh/L估算，該電池組的放電倍率2C-5C，體積2-5L，質(zhì)量功率密度0.5-1kW/kg，體積功率密度1-2.5kW/L。
據(jù)中信建投預(yù)計，至2030年，仿人機器人鋰電池的系統(tǒng)能量密度或提升至300Wh/kg以上，具備超過20%的進步空間。屆時，單機器人帶電量3-6kWh，支持較長時間的工作可能成為常態(tài)。高能量密度、兼顧倍率性能的優(yōu)質(zhì)電池，有望成為仿人機器人實際應(yīng)用的重要支撐。
參考波士頓動力的Atlas機器人，其電池容量為605Wh，續(xù)航時間90min。作為商業(yè)化量產(chǎn)仿人機器人，按續(xù)航時間4.5小時，電池容量1.8KWh，電池價格1.1元/Wh進行測算，仿人機器人電池價格在2000元左右。
若參考億歐及中信建投對特斯拉人形機器人的成本估測，包括電芯、熱管理、電機、電控與減速器等在內(nèi)的電池系統(tǒng)和電驅(qū)系統(tǒng)，占總成本的35%左右。
不過，消費者以及未來可能用到人形機器人的企業(yè)可以放心的是，不管什么行業(yè)，只要中國玩家參與，價格一定能被打下來，尤其是在手機行業(yè)有“價格屠夫”之稱的小米親自下場，相信人形機器人的價格在不遠的將來會迅速下降，如今看單臺較高的單價，5年內(nèi)或許會降至消費者可接受的范圍內(nèi)。
03 雷軍和馬斯克“火并”，產(chǎn)業(yè)鏈率先受益
小米的人形機器人已經(jīng)展示在世人面前，而特斯拉的人形機器人一直蒙著一層神秘的面紗。
按照特斯拉的宣傳，馬斯克對人形機器人的使用規(guī)劃，不僅限于陪伴，而是成為電動車智能場景中的一環(huán)。
從最初只能完成簡單工作，例如室內(nèi)場景中實現(xiàn)搬東西、收快遞、倒垃圾等功能，在外出場景中實現(xiàn)陪伴、監(jiān)測外界環(huán)境等功能；到經(jīng)過真實場景積累，迭代更新算法和功能后，Tesla Bot預(yù)計能夠進一步從事精細化工作。
而且馬斯克計劃，特斯拉人形機器人，作為人類生產(chǎn)力的延伸，預(yù)計未來可以用于節(jié)拍要求不高、靈活性要求高的工商業(yè)場景，替代人類從事一些危險或者重復(fù)單調(diào)的工作。
同時，作為SpaceX的創(chuàng)始人，馬斯克還計劃將人形機器人送上太空，替代人類從事危險工作。
對比之下，小米的Cyber one似乎并不能和特斯拉的人形機器人正面硬剛。首先是單價遠高于后者，Cyber one60-70萬每臺的單價，是后者的3.5倍以上；關(guān)鍵小米高價沒有換來高性能，時速3.6KM/H尚不足特斯拉人形機器人的二分之一，搭載的電機數(shù)量也只是后者的二分之一左右。
雖然Cyberone紙面數(shù)據(jù)落后于特斯拉人形機器人，但這并不影響Cyberone目前對小米的“試驗”意義。
值得慶幸的是，小米沒有被雜音擾亂，不但持續(xù)投入研發(fā)，還順帶著推了一把產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。按照小米最新發(fā)布的財報，當季集團旗下智能電動汽車等創(chuàng)新業(yè)務(wù)費用為6.11億元。在自動駕駛領(lǐng)域，已組建超過500人的研發(fā)精英團隊，并制定了全棧自研算法的技術(shù)布局戰(zhàn)略；在自動駕駛領(lǐng)域首期規(guī)劃研發(fā)相關(guān)投入為33億元。
作為上馬不久的項目，小米無論是Cyberone也好，還是電動車業(yè)務(wù)也罷，短期內(nèi)落后特斯拉這個行業(yè)老炮其實無可厚非，只要小米愿意持續(xù)保持高研發(fā)投入，技術(shù)進步以及產(chǎn)品性能實現(xiàn)突破并非只是“美好愿景”，只不過尚且需要時間，畢竟小米在確定進軍汽車業(yè)時，就儲備了1080億元現(xiàn)金，最不缺的就是錢。
而就在大佬們頻繁過招時，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)迎來了行業(yè)風(fēng)口。因為人形機器人具有多元應(yīng)用場景，可以打破工廠、商用和家用壁壘，成為繼智能手機、智能汽車等之后的新的商業(yè)入口。
這種背景下，決定人形機器人靈活性的伺服電機需求量將呈指數(shù)級增長，產(chǎn)業(yè)鏈迎來黃金時代。
以特斯拉人形機器人為例，國盛證券按照40個關(guān)節(jié)數(shù)量計算，對應(yīng)40臺電機用量，包括頸部、手臂、手指、軀干、腿部等各個部位，國盛證券在人形機器人銷量達到100萬臺的中性假設(shè)下，預(yù)計對應(yīng)人形機器人電機用量達到4000萬臺，較傳統(tǒng)工業(yè)機器人電機需求量大幅增長。
考慮到不同部位配置的電機功率、大小存在差異，其價格也存在差異，國盛證券按照單臺電機均價1200元計算，單臺人形機器人電機價值量有望達到4.8萬元，按100萬臺銷量計算，人形機器人有望帶來480億的增量市場空間。
但就目前而言，國內(nèi)伺服電機市場主要由海外企業(yè)所主導(dǎo)，2020年國內(nèi)匯川技術(shù)、臺灣臺達、禾川科技的市占率合計為22.2%，國內(nèi)許多企業(yè)的伺服電機產(chǎn)品仍主打中低端市場，隨著伺服電機相關(guān)核心技術(shù)的進一步突破，國內(nèi)廠商在未來有望上攻高端市場加速國產(chǎn)化替代進程。
至于其他諸如控制器等細分領(lǐng)域，增長趨勢與伺服電機相同，相關(guān)企業(yè)也會相繼站上行業(yè)風(fēng)口，到底誰能率先突圍，只能交給時間驗證。