上海报业集团作为指导单位、界面新闻主办、梅赛德斯-奔驰作为战略合作伙伴的第七届【界面财经年会】于12月18日在上海世博创意秀场成功举办。均普人工智能与人形机器人研究院院长兼首席科学家郭继舜发表主旨演讲《具身智能在智能制造领域应用的实践与思考》。
以下为主旨演讲实录:
各位好,10年前我还在读博士的时候,我的导师跟我讲说,他觉得智能驾驶是一个非常好的方向。他说了一句话,我到现在都记得,翻译过来就是:智能驾驶是人工智能改变这个世界的光辉起点。过了10年,智能驾驶现在已经在大家的生活里面非常的常见了,虽然说无人驾驶还没有到,但至少高级别的智能驾驶大家已经用得非常多了。有了大模型,有了芯片行业的发展,有了域控制器的发展,我们现在看到了一个新的机会,就是我们把更多的人工智能放在机器人上,我们预测机器人会是继智能手机和智能汽车之外的人类即将拥有的第三个非常重要的设备,如果说智能驾驶是人工智能改变世界的光辉起点。
人形机器人和类人形机器人的应用就是人工智能能够在世界上和人类共存的一个非常重要的实体。我们把所有的具有数学能力通过端到端或者是高级别人工智能算法能够完成任务的,我们都叫具身智能,人形机器人就是具身智能落地的最好形态,它的底层逻辑就是这个世界的老龄化现象越来越突出,劳动力短缺的问题越来越严峻。同时,虽然说这个行业现在非常火,前段时间大家也看到了,因为特斯拉频繁地放消息,所以二级市场上人形机器人板块十分火爆,现阶段,人工智能领域的人形机器人公司在一级市场中的估值也非常高。我们观察下来发现,其实人形机器人的投资像很多新技术一样会出现高峰和低谷,现阶段的人形机器人市场有一点过热,一些产品问题其实没有得到非常好的解决,所以我们现在看不到人形机器人像智能汽车、智能手机一样在我们的生活中广泛普及,有三个原因,第一个是大规模应用不足,我们找不到应用场景是什么,原因是智能手机在没有智能化之前,我们知道是打电话的;汽车在没有智能化之前我们知道它能开,但机器人在没有智能化之前它就是一堆废铁,我们并不知道它有什么用,所以智能的机器人如何去跟场景做结合,就是我们现在遇到的第一个难题。第二个是功能太简单了,你们看到的大多数功能,其实还不够完善,因为现在具身智能还处于初级阶段,技术还没有十分成熟。
第三是成本太高了,我们做的第一台机器人的成本大概要将近100万人民币,现在我们做了二代,(二代)好看了很多,它的成本也降了很多,差不多降了50%。我们非常有信心,再过2~3年的时间,人类可以用一个低端小轿车的价格买到一个可用的人形机器人。
关于前面说的三个问题,我们的第一个解决方法就是从工业场景着手去推进机器人的应用,第二是用工程化的方法去使机器人变得更加可用。第三个是通过批量化的生产和降本降低机器人的成本。
在这张图里,X轴指的是技术,也就是从横向来说技术是越来越复杂的;从纵向来看,市场容量是越来越大的。当然我们想做的是即有技术壁垒,又有足够的市场容量,还能有足够市场收益的产品。我们现在看到的原点是目前技术处于的位置,人形机器人曾经被验证过的一项应用是导购服务,比如说商场和酒店给你送外卖的机器人,它不是具身的,因为它不能够开门,不能够把东西拿起来,是需要顾客打开他的肚子去取的,这种更多时候是一个离身的小机器而已。另一个被验证过的应用场景是教育,比如“人形机器人第一股”优必选,教育智能机器人及解决方案就是其重要业务之一。
接下来人形机器人可能会出现在仓储搬运、工厂制造等工业场景,这是均胜集团擅长的领域。在更遥远的未来,人形机器人可能会出现在一些和公共服务、家庭服务相关的场景中,比如医疗保健等。我们预计这些场景的应用还需要5年甚至更长的时间才能够落地,因为人类的需求太复杂了。
与之相比,人形机器人在工业场景的落地要容易得多,我们之所以要做机器人,是因为均胜集团有全球化的布局。集团在全球有40多个工厂,人力资源是其中一项非常重要的成本;此外,机器人的标准化生产方式也能进一步提升良品率和工作效率。
我们均普智能是均胜集团控股的一家上市公司,也是一家全球布局的智能制造装备供应商和工业数字化服务商,为新能源智能汽车、医疗健康、高端消费品及工业机电等领域的全球知名制造商提供智能制造整体解决方案。
所以对我们来说,使用机器人是一个既可以提高生产效率,又能够提升企业价值的方法。我们有非常多的合作伙伴,我们在提供解决方案的同时就意味着我们有更多的使用机器人的场景。
我们做什么?在人形机器人方面,我们一方面做零部件,另一方面也做一些场景的落地,主要是工业场景落地。为什么要做零部件?因为人形机器人的很多传感器技术可以从汽车行业平移,背靠均胜集团几十年的技术积累,我们具备了提供机器人关键零部件的能力,这里面包含视觉、触觉,甚至嗅觉的传感技术。同时,机器人最核心的零部件是关节,现在我们可以为很多合作伙伴提供关节,并提供足够的驱动装置。
我们也做机器人,第一代机器人已经在今年年初发布,它的特点是有足够多的自由度,我们甚至在机器人的腰上使用了大量的关节去模拟人类腰的运动,所以它的复杂度非常高,有44个自由度能够支持它执行搬运的动作指令。但目前在工厂里,还不会使用机器人来执行搬运的任务,因为效率太低了。让机器人做这样的动作是为了检验它的平衡性,至少能够证明未来通过技术的更新升级,我们是可以让机器人做更为复杂的工作。
我们在设计贾维斯1.0的外壳时借鉴了钢铁侠的外形,因为我自己就是钢铁侠的粉丝。
我们也在和一家医疗机构合作去探索机器人在护理这个场景的应用落地,接下来这两个视频就是我们在做的一些端到端的训练,可以看到现在机器人能够根据人的体态来执行穿衣脱衣的指令,这个工作非常难。我们认为现阶段让机器人去做医疗护理是不太现实的,因为现在机器人的双臂最多负重25公斤,这个负重水平是很难实现为病人翻身或者把人扶起来的,这样的护理动作还需要能量密度更大的技术才能够实现,但至少我们在做这样的尝试。
贾维斯2.0是我们最近发布的一个新的集成平台,我们希望它能够应用于未来工厂的场景中。所以我们让他的腰部变得更简单。相比第一代,第二代的成本大幅下降,但稳定性也提升了很多,形象上也更像人。因为自由度减少了,我们从硬件、算法等角度对如何去保持平衡性做了非常多的考量,使它能够像人一样地做重心转换以及更多样的工作。现在我们也在用端到端的技术去训练它在工厂里做上下料搬运等工作。
现在,我们看到很多工厂使用轮式机器人,其实在工厂里,到底是不是双足不太重要,所以我们也花了比较多的精力去做轮式机器人。现在这个视频演示的是轮式机器人在工厂里执行上下料搬运的动作,这是工厂里面非常常见的磁盘,磁盘上面放的是芯片或者控制器,然后机器人就可以通过识别的方式快速地将磁盘从这个上料箱放入另一个上料箱,每次搬起来的物体大概有20公斤,远超过人类的双臂负重。当它完成搬运后,还要执行一个很难的工作:像人类一样将装满料的小车推到一个料架里面去,供给工业机器人使用。这里的难点在于机器人本身,前面这个小车是无源的,是没有动力的,想象一下,如果我们在超市推一个运动性很差的小车,我们需要花很多精力去保证小车的平衡,所以用一个机器人推小车是非常难的。但这样的工作在工厂里面非常常见,所以我们用一些轮式机器人去做一个实体小车的工作。在第二个视频中,机器人可以一起拿起两个磁盘。
从这些视频可以看出,目前我们关于机器人产品的一个主要研发方向就是能够实际应用在工业场景中,这也是为什么我们将大量机器人放在工厂中执行上下料的工作,我们认为让一个机器人给车贴logo或者让机器人去做巡检这些都不是真正的应用。从当前情况来看,轮式机器人或人形机器人最主要的应用场景应该是上下料、分拣、搬运这样的工作,剩下都可以通过工业机器人来完成。
除此之外,针对物流行业的使用场景,我们还使用了自研的包括 ATV、上料车、抵充车在内的相关技术,所以从整体上看,机器人的应用故事是性感的,但机器人的应用需要找到足够好的场景。比如说汽车行业就很好,虽然集团不做整车,但生产汽车核心零部件。目前在汽车行业的生产过程中,还有很多部分需要工人来完成,人形机器人和轮式机器人的使用不是为了取代原本就由工业机器人来完成的部分,这个已经很高效了。人形机器人是不可能在中短期内也是不可能达到工业机器人的强度和节拍的,良品率也不够。所以更多时候,我们是希望可以让人形机器人去执行一部分目前由工人完成的工作,这样可以更好地和工业机器人相配合,提高工作效率。所以人形机器人不是工业机器人的替代,而是去做现有流程的自动化补充,以进一步提高生产的确定性。
现阶段,我们一方面和合作伙伴合作去将机器人放在更多的场景里面使用,比如说现在已经可以在一条生产安全带卡扣的产线上实现无人生产,也就是由机器人来完成从一开始的进料到最后的质检所有的工作环节,我们希望工厂里面可以由机器人执行更多的工作。
同时我们也在和海外的一家超市合作做了一个应用,应用场景是一些贵重的小物品的售卖,现在我们还在做调试,后续会有更多的消息。
从整体上看,我们关注的是机器人在工业场景以及零售场景的应用情况,这两个也是我们认为会在未来的3~5年间充分放量的场景。在这个过程中,我们也在强化学习,在人工智能领域,除了硬件,我们也在软件方面做了非常多的工作,比如我们有一个专门针对产线的虚拟访问平台,这个平台里面的所有的器械、基准设备、工装、夹具、机器人全都是虚拟仿真出来的,我们会通过算法在虚拟仿真端去完成这样的模拟,在充分提高产线的效率后再把机器人放进来。
在现在的演示中,大家可以看到我们会对整个生产流程做精密的计算,通过这种虚拟仿真的模型,我们能够判断某个环节是否可以实现“机器代人”。我们之所以要把机器人的双臂设计成人的双臂的样子,是因为现阶段,很多的动作和功能是不需要编程的,只需要给它们佩戴动捕设备,再教机器人一遍,机器人就能学会并按照你的方式去做,所以为了能够映射人的动作,我们必须把机器人的上半身设计成人的样子,有这么多的自由度才能保证它的实际工作能力。所以从整体来说,人形或类人形的机器人日后可能在工业场景中有更为多样化的应用。
从2022年开始,布局人工智能与人形机器人等前沿技术就上升为公司三大战略之一。一年多来我们持续加大研发投入,并取得阶段性成果。这一技术战略,也符合国家发展新质生产力的战略方向,用前沿技术赋能产业转型升级,赋能客户转型升级一直是均普智能所追求的。中央经济工作会议把“培育新动能”和“发展新质生产力”提到了又一个高度。其中九项任务之一的“以科技创新引领新质生产发展,建设现代化产业体系”。这也再次验证了均普的技术战略布局的前瞻性。公司将持续加大对前沿技术的探索力度,加速完善工业智能化应用布局,赋能工业制造领域在人工智能时代的转型升级。通过自身的实践及成果助力制造业的新动能。
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