5月20日,斯坦福大學學生機器人俱樂部Extreme Mobility團隊發布了一款全新的四足機器人—“Doggo”。與以往產品不同,該產品實現了平臺化,客戶可以根據自己的需求在Doggo上加裝相關硬件產品,開發相關配套軟件,做出適合自己的產品。此次開源,可大幅降低產品與技術研發成本,這將是推動“機器狗”走出實驗室,加速商業化的重要一步。以此為契機,我們梳理分析了目前國內外四足機器人典型產品的特點,以及該產業的發展情況。
一、國內外典型“機器狗”產品
截止到目前,全球共有20多個國家開展了對機器狗的相關研究,除了斯坦福大學的“Doggo”之外,其他代表性產品如下:
1. 美國波士頓動力的“SpotMini”:由波士頓動力學工程公司所研制,該公司曾與美國國防部合作,并獲得國防部數千萬元投資。“SpotMini”重25千克,高0.84米,靈活度與平衡性高,能實現后空翻等高難度動作。目前在民用領域已具備了較高的使用度,主要在家庭、辦公室、戶外場景中使用。
2. 美國麻省理工的獵豹3號:由MIT工程師研發。與波士頓動力“SpotMini”相比,該產品對復雜環境的適應性更高。此款機器狗重40.8千克,腿部具有12個關節,進行跳躍前會通過一系列算法,結合對障礙物高度及距離的預估數據,計算出最佳路徑,并選擇合適著地方式。目前,該機器人主要應用場景是危險地帶的探索和搜救。
3. 瑞士聯邦理工的“ANYmal”:最初由蘇黎世聯邦理工學院機器人系統實驗室研究人員開發,2016年成立ANYbotics公司,開始對其進行商業化。該機器人外形與狗相似,憑借高分辨率攝像頭、麥克風和激光雷達掃描儀進行導航,可自主開門、爬樓梯。目前,ANYmal可替人類執行一些極端條件的工作,如代替工人對下水道進行檢查。
4. 意大利技術研究所的“HyQReal”:由意大利技術研究所DLS研制。HyQRea l為液壓四足機器人,長1.33m,高0.9m,加上內部液壓系統和電池的總重130kg,全身由鋁制防滾架以及凱夫拉爾、玻璃纖維和塑料組成的外殼保護。該機器人主要應用場景為緊急救援等。
5. 中國浙江大學的“赤兔”與“絕影”:兩者均采用電機驅動而非液壓驅動。“赤兔”由浙江大學機器人團隊與南江機器人公司共同打造,是國內第一個實現跑跳的四足機器人,曾獲美國國家儀器公司全球學生設計展示獎,拿下全球學生設計評選含金量Top1的桂冠。“赤兔”體型酷似大狗,不僅可以自主完成踏步、行走、跑步、上坡、爬樓梯等一系列動作,還能適應障礙路面,有望在運輸與救援等場景實現應用。
“絕影”由浙江大學及其孵化企業云深處科技共同研發,身長1米,四足站立時高約60厘米,重70千克。該產品已掌握爬陡坡、碎石子路上行走、自主蹲下再站起來等運動能力,自帶智能感知模塊,可構建復雜環境的3D-Map,具有自主定位和導航等功能,有望在安防巡檢、物流運輸、教育科研等場景進行實際應用。
6.中國宇樹科技的“Laikago”:由杭州宇樹科技有限公司研制。該機器人高0.6米,重24千克,可攜帶7千克貨物,自帶電池可支持2-3小時的行走,產品已上市,售價約為人民幣31.04萬元,目前主要出售給高校、科技館、科技公司以及展館等。
二、“機器狗”商業化趨勢分析
(一)機器狗主流應用場景
目前多個機器狗產品對于不同的應用場景各有側重,綜合來看主要集中在安保、倉儲物流、工程建設、應急響應等領域。
安保領域:機器狗在物聯網、云計算、互聯網及智能感知等前沿技術的加持下,可實現音視頻對講、人臉識別、針對陌生場景和業務進行自主學習等各項功能,有望進一步運用于監控巡邏、陌生人員報警、異常聲音報警、夜間值守等安保場景。
倉儲物流:可用于智能揀選、搬運、分揀等倉儲場景。通過“機器狗”搬運可實現自動化倉儲作業,提高倉儲作業效率,降低人工成本。
工程建設:可廣泛應用于復雜與危險工程建設環境中,替代人類作業,包括重物搬運、建筑工地巡檢等。
應急響應:“機器狗”能夠進入高溫、潮濕和骯臟等極端環境,可與人協作,執行搜索和救援等任務。
(二)商業化程度分析
目前各種“機器狗”產品的商業化進程大致分為三類:
第一類已初步實現商業化。如波士頓動力公司“SpotMin”目前已擁有10臺原型機,預計2019年正式投入商用,每年可量產1000臺。該產品已與工程建設、配送、安保、家庭助手領域內的潛在客戶進行測試。
第二類商業化探索階段。如瑞士聯邦理工的“ANYmal”已開始在特定的場景探索商業化用途,2018年9月,該產品在海上供配電平臺上進行試驗,主要為定期自動檢查機器及基礎設施情況提供全面支持。
第三類仍處于實驗室研究階段。如中國浙江大學所研制的“絕影”,與SpotMini相比,該機器狗缺少視覺系統及手臂抓取功能,無法判斷地面的情況,步態的平滑程度略顯僵硬,仍有大量地方需要提升改進,距商業化較遠。
三、“機器狗”商業化阻力分析
從0到1的全新產業。“機器狗”是一個全新的領域,商業化應用場景正在探索初期,整體產業成熟度不高,產業鏈尚不完整,無論是供應鏈、底層技術、市場需求,都缺乏基礎,需要時間沉淀與培養。
高度技術密集型產業。機器狗包括硬件、運動控制和AI(語音、語義和視覺)等多個部分,不是單一技術導向,而是基于多個技術的高度集成產品。不僅依賴AI算法(如機器視覺、語音交互、深度學習等)、定位導航、芯片等技術,對硬件生產與產業配套要求也極高,需要集合軟硬兩種技術,并與裝備制造產業相結合。
制造成本高導致產品性價比較低。伺服舵機是“機器狗”驅動技術的關鍵核心部件,目前從日本、韓國或瑞士進口一臺舵機需80~100美元,一臺機器狗至少需16或17個伺服舵機,再加上其他成本,一臺機器人至少需要賣3萬元才有利潤,較高的售價與目前機器狗可創造的商業價值難以匹配,因而難以打開銷量。
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