人形机器人规模化面临的技术挑战

本文深入分析了人形机器人规模化部署面临的核心技术难题,包括电池续航、系统可靠性、安全标准等实际问题,探讨了当前AI技术在机器人领域的应用局限,以及从原型开发到商业化落地的技术鸿沟。

人形机器人:规模化挑战

在接下来几年里,人形机器人有望改变工作本质。至少,这是人形机器人公司持续做出的承诺,使它们能够以数十亿美元的估值筹集数亿美元资金。

实现这些承诺需要大量机器人。某机构预计在2025年发货"数百台"其Digit机器人,并在俄勒冈州拥有每年能制造超过10,000台机器人的工厂。某中心计划在2025年生产5,000台其Optimus机器人,并在2026年至少生产50,000台。另一机构相信"到2029年有路径达到100,000台机器人"。这只是这个日益拥挤领域中三家最大公司的计划。

许多金融分析师也在放大这一信息:例如,某机构预测2025年全球人形机器人出货量将达到18,000台。而另一机构估计到2050年可能拥有超过10亿台人形机器人,成为价值5万亿美元市场的一部分。

但截至目前,人形机器人市场几乎完全是假设性的。即使该领域最成功的公司也仅在精心控制的试点项目中部署了少量机器人。未来的预测似乎基于对能力强、效率高且安全的人形机器人(目前尚不存在)可能能够完成的工作的极其宽泛的解释。当前现实能否与承诺的规模相连接?

规模化人形机器人需要什么?

在短期内物理上建造数万甚至数十万台人形机器人当然是可能的。2023年,全球安装了约50万台工业机器人。基于人形机器人大致相当于四个工业机械臂组件的基本假设,现有供应链应该能够支持最乐观的近期人形制造预测。

但某机构前首席产品官Melonee Wise表示,仅仅建造机器人可以说是规模化人形机器人最简单的部分。“更大的问题是需求——我不认为任何人找到了需要每个设施数千台机器人的人形机器人应用场景。“Wise解释说,大规模部署是机器人公司扩展业务的最现实方式,因为接纳任何新客户可能需要数周或数月时间。

部署数千台机器人执行单一工作的替代方法是部署数百台能够各自执行10项工作的机器人,这似乎是大多数人形机器人行业在中长期内押注的方向。

虽然人形机器人行业普遍认为AI的快速进展必须以某种方式转化为多用途机器人的快速进展,但目前尚不清楚这将如何、何时或是否会发生。“我认为许多人所希望的是他们能够通过AI解决这个问题,“Wise说,“但现实情况是,目前AI还不足以满足市场需求。”

将人形机器人推向市场

人形机器人的市场需求包括一系列极其枯燥但极其关键的因素,如电池寿命、可靠性和安全性。其中,电池寿命是最直接的——为了让机器人有效地完成工作,它不能把大部分时间花在充电上。某机构下一代Digit机器人可处理高达16公斤的有效载荷,包括一个笨重的"背包”,内含充电比为10:1的电池:机器人可以运行90分钟,并在9分钟内完全充电。其他公司更苗条的人形机器人必须做出妥协以保持其纤细的外形。

在操作中,Digit可能在运行30分钟后花费几分钟充电。这是因为Digit的60分钟运行时间基本上是备用时间,以防其工作空间发生需要暂时暂停的情况,这在某机构瞄准的物流和制造环境中并不罕见。如果没有60分钟的备用时间,机器人更有可能在任务中途耗尽电力并需要手动充电。考虑一下即使适度部署数百台每台重达一百多公斤的机器人会是什么样子。“没有人想处理这种情况,“Wise评论道。

人形机器人的潜在客户非常关注停机时间。在一个月内,以99%可靠性运行的工厂将经历大约5小时的停机时间。Wise说,任何停止生产线等情况的停机时间每分钟可能损失数万美元,这就是为什么许多工业客户期望再增加几个9的可靠性:99.99%。Wise表示,某机构已在某些特定应用中证明了这种可靠性水平,但不是在多用途或通用功能的背景下。

人形机器人安全

工业环境中的人形机器人必须满足工业机械的一般安全要求。过去,自动驾驶汽车和无人机等机器人系统受益于不成熟的监管环境而快速扩展。但Wise说这种方法对人形机器人行不通,因为该行业已经受到严格监管——机器人仅仅被视为另一台机器。

某机构自主研发副总监Matt Powers解释说,目前正在为人形机器人制定更具体的安全标准。他指出他的公司正在帮助制定国际标准化组织(ISO)动态平衡腿式机器人的安全标准。“我们很高兴该领域的顶级参与者,如某机构和另一机构,加入我们开发一种方法来解释为什么我们相信我们部署的系统是安全的,“Powers说。

这些标准是必要的,因为切断电源的传统安全方法可能不是动态平衡系统的良好选择。这样做会导致人形机器人摔倒,可能使情况更糟。这个问题没有简单的解决方案,某机构期望与其Atlas机器人采取的初始方法是让机器人远离简单关闭电源可能不是最佳选择的情况。“我们将从相对低风险的部署开始,然后随着我们对安全系统建立信心而扩展,“Powers说。“我认为有条不紊的方法真的会在这里获胜。”

在实践中,低风险意味着让人形机器人远离人群。但是受到可以安全执行的工作和可以安全移动的位置限制的人形机器人将更难找到提供价值的任务。

人形机器人是答案吗?

需求、电池寿命、可靠性和安全性的问题都需要在人形机器人能够规模化之前解决。但更根本的问题是双足机器人是否真的值得这么麻烦。

理论上,带腿的动态平衡将使这些机器人能够像人类一样在复杂环境中导航。然而演示视频显示这些人形机器人要么大部分静止,要么在平坦地板上短距离重复移动。承诺的是我们现在看到的只是实现类人移动性的第一步。但在中短期内,有更可靠、高效和成本效益的平台可以在这些情况下接管:带手臂但用轮子代替腿的机器人。

安全可靠的人形机器人有潜力在未来的某个时候彻底改变劳动力市场。但潜力就是潜力,尽管有人形机器人的热情,我们必须现实地看待将潜力转化为现实需要什么。

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