路上跑的智能汽車，天上飛的飛行汽車，地面站立的人形機(jī)器人，汽車產(chǎn)業(yè)正逐步發(fā)展為“路-天-地”的聚合性智能產(chǎn)業(yè)，技術(shù)同源的優(yōu)勢讓車企入局人形機(jī)器人的熱情不斷高漲。
不久前，廣汽集團(tuán)（以下簡稱“廣汽”）推出了自主研發(fā)的第三代具身智能人形機(jī)器人——GoMate，創(chuàng)新性地采用了行業(yè)首創(chuàng)的可變輪足移動結(jié)構(gòu)，融合了四輪足、兩輪足兩種模式，引發(fā)行業(yè)關(guān)注。廣汽集團(tuán)機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張愛民向《商學(xué)院》雜志透露，廣汽計劃2025年在廣州設(shè)立全球首個應(yīng)用示范區(qū)，推動人形機(jī)器人在更多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
廣汽為何要錨定“輪足”技術(shù)路線？人形機(jī)器人的發(fā)展仍處于“小學(xué)階段”，存在很多不確定性，如何在發(fā)展中不斷克服技術(shù)挑戰(zhàn)和成本壓力？
01
首創(chuàng)可變輪足移動結(jié)構(gòu)
“可變輪足移動結(jié)構(gòu)”是廣汽人形機(jī)器人GoMate的最大亮點(diǎn)。目前，在移動方式上，人形機(jī)器人領(lǐng)域存在兩大主流技術(shù)路線，即輪式與足式。
足式靈活性較高，但在效率方面存在明顯不足，尚無法達(dá)到商用化水平；而輪式憑借較高的技術(shù)成熟度、穩(wěn)定性以及成本優(yōu)勢，似乎更具市場化的潛力。兩者并非互斥，而是各自針對不同的需求和場景提供了特定的解決方案。
張愛民表示，廣汽在設(shè)計本款機(jī)器人之初，便錨定了“輪足”的技術(shù)路線，并創(chuàng)造性地提出了兩輪足與四輪足可切換的構(gòu)型，旨在兼顧平地高效移動與復(fù)雜地形的適應(yīng)能力，解決機(jī)器人全場景通過的問題。
據(jù)悉，GoMate全身擁有38個自由度，四輪足穩(wěn)定狀態(tài)下高度約1.4米，兩輪足站姿高度可達(dá)1.75米。四輪足穩(wěn)定狀態(tài)主要用于應(yīng)對復(fù)雜路面和極端工況，如上下樓梯、爬坡、單邊越障等復(fù)雜或危險場景。大多數(shù)情況下，機(jī)器人將以兩輪足模式完成日常任務(wù)。這種可變輪足移動結(jié)構(gòu)的獨(dú)特構(gòu)型設(shè)計，不僅提高了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，且大幅降低了能耗，相比同類產(chǎn)品， GoMate節(jié)能達(dá)80%以上。
張愛民指出，在有限的算力條件下，廣汽通過優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的高效運(yùn)動控制和感知。在兩輪模式下，基于WBC算法（一種用于實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人穩(wěn)定性的控制方法。?其核心思想是將機(jī)器人視為一個整體，通過優(yōu)化各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)整體的平衡和穩(wěn)定），GoMate能夠在動態(tài)環(huán)境中保持平衡和穩(wěn)定。同時，GoMate還配備了多種傳感器，能夠?qū)崟r感知周圍環(huán)境，識別系統(tǒng)狀態(tài)，2秒內(nèi)完成擾動抑制，具備良好魯棒性，保障操作安全。
與傳統(tǒng)的局部控制方法不同，WBC算法通常只關(guān)注單個關(guān)節(jié)或局部區(qū)域的穩(wěn)定性。?目前已成為雙足機(jī)器人控制的常用算法，追覓科技、智元機(jī)器人等廠商產(chǎn)品均采用該算法。
據(jù)高工機(jī)器人研究所（GGII）發(fā)布的《2024年中國四足機(jī)器人行業(yè)發(fā)展報告》，2023年全球四足機(jī)器人市場銷量約3.4萬臺，同比增長76.86%，全球四足機(jī)器人市場規(guī)模10.74億元，同比增長42.95%。預(yù)計，到2030年全球四足機(jī)器人銷量有望超56萬臺，且2024—2030年銷量復(fù)合增長率超過45%。
在不需要太多移動且狹窄的區(qū)域操作時，足式人形機(jī)器人更有優(yōu)勢，而一旦涉及大范圍移動，輪式人形機(jī)器人則更有優(yōu)勢。GoMate采用的可變輪足設(shè)計，既適應(yīng)了市場需求，又靈活地擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用場景。
02
如何實(shí)現(xiàn)“剛?cè)岵?jì)”？
機(jī)器人是自動化的“最后一公里”，而用于靈巧操作的靈巧手被視為機(jī)器人的“最后一厘米”。
靈巧手的兩大能力為感知和操作，當(dāng)前靈巧手市面自由度普遍在6到42個之間，大部分靈巧手的自由度較低，通常僅6個自由度。GoMate每個靈巧手上有11個自由度，自重小于500克，可負(fù)重1.5千克。
此外，GoMate的獨(dú)特優(yōu)勢在于剛?cè)峤Y(jié)合。傳統(tǒng)的靈巧手要么是剛性，要么是柔性，剛性的手指通常是用連桿進(jìn)行傳動，柔性的手指用繩驅(qū)進(jìn)行傳動。而廣汽的靈巧手在設(shè)計上進(jìn)行了改良，手指前方采用繩驅(qū)，后方使用連桿，這就讓靈巧手的性能顯著提升，實(shí)現(xiàn)了剛?cè)峤Y(jié)合的效果。
張愛民介紹，在實(shí)際操作中，GoMate能夠?qū)崿F(xiàn)基本的抓握、捏取等動作，能夠自適應(yīng)調(diào)整物體抓取力度和位姿，確保以最優(yōu)的力度和最合適的姿勢執(zhí)行抓取任務(wù)，如擰螺絲、夾取物品等，其精度和靈活性基本能滿足日常手部操作服務(wù)所需的性能。除此之外，廣汽開創(chuàng)性地在GoMate的靈巧手增加了雙目攝像頭，極大提升靈巧手抓取準(zhǔn)確性。
同時，GoMate的靈巧手搭載了視覺和觸覺雙重感知系統(tǒng)，可以進(jìn)行較為復(fù)雜的動作，如分揀不同形狀的零件、開門、倒水等等。但面對需要高度精細(xì)操作和復(fù)雜觸覺反饋的任務(wù)時，其靈活性仍受到一定限制。不過，與人手相比，靈巧手不存在生理疲勞問題，只要能源供應(yīng)充足、機(jī)械部件正常，就可以持續(xù)工作。
GoMate的靈巧手為廣汽機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)自研，支持RS485通信、CAN通信和WiFi無線通信等多種通信接口，其靈活性與兼容性為人形機(jī)器人與環(huán)境之間的信息交流提供了更多選擇。值得注意的是，獨(dú)特的剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)使其在高負(fù)載和柔韌度之間達(dá)到了平衡，同時將成本降低了90%。
艾媒咨詢CEO兼首席分析師張毅向《商學(xué)院》雜志表示，GoMate剛?cè)峤Y(jié)合的設(shè)計理念有較大的參考意義，但需要突破的地方還有很多，與人手相比，其自由度和靈活性有提升空間。此外，有關(guān)智能化控制所帶來的自主決策實(shí)施反饋，如何應(yīng)對更復(fù)雜任務(wù)層面仍需進(jìn)一步提升。盡管GoMate在成本控制上做了大量優(yōu)化，但要在更多場景中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還需繼續(xù)優(yōu)化成本。
03
突破“成本”和“應(yīng)用”難題
中國信通院發(fā)布的《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2024年）》指出，在產(chǎn)業(yè)落地初期、應(yīng)用規(guī)模較小時，人形機(jī)器人能否落地的重要因素是其智能化水平，應(yīng)在ICT領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)力，加快推進(jìn)“大小腦”技術(shù)發(fā)展，補(bǔ)齊零部件的短板。在大規(guī)模應(yīng)用階段，成本成為核心因素。工業(yè)場景使用人形機(jī)器人的最基本要求是其購買、折舊、維護(hù)等的綜合使用成本小于用工成本，目前人形機(jī)器人的發(fā)布價格仍在幾十萬至數(shù)百萬元，需在工業(yè)裝備領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)力降低成本。
人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以分為兩個層面，即大腦端和操作端。據(jù)悉，GoMate不僅利用了AI大模型進(jìn)行訓(xùn)練，還通過模仿學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法，提升了機(jī)器人的自主操作能力。同時，多模態(tài)AI感知技術(shù)的運(yùn)用使機(jī)器人具備了自主移動、末端自主跟蹤、語言指令識別等智能化功能。
這些技術(shù)的結(jié)合使GoMate即使在復(fù)雜的環(huán)境中也能夠自主決策和高效執(zhí)行任務(wù)，例如，可以模仿人類倒茶、整理衣服、搬運(yùn)物品等精細(xì)任務(wù)操作。通過海量數(shù)據(jù)的輸入和深度學(xué)習(xí)的優(yōu)化，使其在識別、理解、決策等方面由內(nèi)而外地更像人類。
人形機(jī)器人的硬件成本占整機(jī)成本的比例較高，尤其是關(guān)節(jié)、電機(jī)、減速機(jī)、驅(qū)動器和控制器等核心部件價格昂貴。這使得人形機(jī)器人的整體售價居高不下，限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。只有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，才能通過規(guī)模效應(yīng)降低生產(chǎn)成本，但這需要解決生產(chǎn)工藝、供應(yīng)鏈管理等一系列問題。
目前GoMate已在多個場景中展現(xiàn)出實(shí)用價值，包括安防、康養(yǎng)以及汽車后市場服務(wù)等行業(yè)。安防領(lǐng)域尤為突出，廣汽正與廣州市安防行業(yè)的頭部企業(yè)合作，將被動安防系統(tǒng)升級為主動安全防御系統(tǒng)。GoMate可實(shí)現(xiàn)主動智能多級防御，快速授權(quán)智能穿戴設(shè)備，與“AI+監(jiān)控系統(tǒng)”、智能門閘、無人機(jī)等多接口兼容，實(shí)現(xiàn)組合式搭建，改造升級傳統(tǒng)安防模式，將安防形式從“靜態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;靜態(tài)+動態(tài)”，從“被動”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;主動”，提高安保人員工作效率，保障人身安全。
張愛民透露，公共安全領(lǐng)域，GoMate已能夠運(yùn)用相關(guān)垂直大模型，成為一名稱職的“保安”或“輔警”，產(chǎn)品計劃在2025年開展示范應(yīng)用。巡檢方面的應(yīng)用也在快速推廣，人形機(jī)器人將與無人機(jī)相配合，及早發(fā)現(xiàn)火情。此外，解決小區(qū)內(nèi)的短距離快遞、外賣遞送，也是該款人形機(jī)器人未來的重要應(yīng)用場景。
具身智能在真實(shí)世界中的落地應(yīng)用，需要面對通用且強(qiáng)大的具身本體挑戰(zhàn)，以及內(nèi)部軟硬系統(tǒng)的緊密耦合挑戰(zhàn)。例如，產(chǎn)品研發(fā)需要兼顧芯片算力供給和經(jīng)濟(jì)性、通信總線的交換效率、運(yùn)動功耗等各項(xiàng)指標(biāo)。同時，動作控制算法與產(chǎn)品硬件是緊密耦合的關(guān)系，產(chǎn)品內(nèi)部硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，會影響具身智能的行動能力邊界。機(jī)器人技術(shù)與汽車技術(shù)具有非常大的相似性，這也使得車企在布局人形機(jī)器人領(lǐng)域擁有先天優(yōu)勢。
04
汽車技術(shù)的沿用和挑戰(zhàn)
相比其他產(chǎn)業(yè)，拓展人形機(jī)器人市場，車企擁有更多的技術(shù)積累，并在生產(chǎn)端和市場端優(yōu)勢明顯。
實(shí)際上，除了廣汽以外，不少車企都開始跨界造起了人形機(jī)器人。目前小鵬汽車、奇瑞汽車等汽車企業(yè)都已入局，小鵬汽車的人形機(jī)器人“Iron艾倫”，以仿人結(jié)構(gòu)設(shè)計為特點(diǎn)，身高達(dá)到1.78米，并配備62個主動自由度；奇瑞汽車聯(lián)手一家AI公司共同研發(fā)了人形機(jī)器人Mornine，亮點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確理解人類語言交互意圖，并將其轉(zhuǎn)化為具體的行動策略和語言輸出。
廣汽把自研的純視覺自動駕駛技術(shù)應(yīng)用在了GoMate上，主要體現(xiàn)在傳感器配置和技術(shù)路線兩個方面。傳感器配置上，得益于在汽車領(lǐng)域成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，廣汽在人形機(jī)器人的成本控制上具有先天優(yōu)勢；技術(shù)上，廣汽現(xiàn)已成功將傳統(tǒng)的“感知-決策-控制路線”以及端到端技術(shù)路線應(yīng)用于人形機(jī)器人上，尤其是在基于激光雷達(dá)的傳感器方案上取得了顯著進(jìn)展。
張愛民認(rèn)為，除沿用現(xiàn)有技術(shù)外，車企還具有供應(yīng)鏈的優(yōu)勢，即車廠使用的芯片、傳感器，如激光雷達(dá)等，都可以直接延用至機(jī)器人上，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈共用，從而極大降低生產(chǎn)成本。同時，充分利用廣汽的技術(shù)積累以及生產(chǎn)體系，能研發(fā)出更高水平、更低成本的機(jī)器人專用核心零部件，進(jìn)一步降低整機(jī)生產(chǎn)成本。
從應(yīng)用場景來看，廣汽擁有多元生態(tài)場景，可提供廣汽產(chǎn)業(yè)園區(qū)、酒店、養(yǎng)老院、4S店、汽車后市場服務(wù)等應(yīng)用示范場景，加快賦能人形機(jī)器人產(chǎn)品快速落地。在產(chǎn)業(yè)融合的大趨勢下，汽車領(lǐng)域與智能機(jī)器人可以形成協(xié)同效應(yīng)，以助力車企拓寬產(chǎn)業(yè)范圍。
值得注意的是，自動駕駛汽車和人形機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中存在顯著差異。自動駕駛汽車的控制維度相對簡單，且數(shù)據(jù)收集較為容易，但對功能安全的要求極高。相比之下，人形機(jī)器人的技術(shù)難度更大，尤其是在數(shù)據(jù)采集和技能泛化方面，但在安全性上的優(yōu)勢使其在某些應(yīng)用場景中更具潛力。
張毅表示，車企入局機(jī)器人會有挑戰(zhàn)，一是技術(shù)遷移會帶來一定的局限性，尤其是人形機(jī)器人在復(fù)雜的多模態(tài)感知和自主控制能力方面，需要更多細(xì)致的研發(fā)；二是在機(jī)械結(jié)構(gòu)和人機(jī)交互以及面對應(yīng)用場景的多樣化方面，它比汽車相對單一的場景不同，需要更多數(shù)據(jù)采集。自動駕駛汽車主要依賴激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器來感知道路環(huán)境，平穩(wěn)駕駛是重要指標(biāo)，人形機(jī)器人則會涉及到更多的多模態(tài)感知能力。
張愛民也坦言，目前，人形機(jī)器人在行走穩(wěn)定性、傳感器精度和交互自然度等關(guān)鍵技術(shù)仍有待進(jìn)一步突破，且短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模盈利，這增加了車企的投資風(fēng)險和研發(fā)難度。對于一些技術(shù)實(shí)力和資金實(shí)力相對較弱的車企來說，可能會望而卻步。
據(jù)悉，廣汽的最終目標(biāo)市場是C端的居家及康養(yǎng)領(lǐng)域，期待打造從“家庭-物業(yè)-社區(qū)”端到端的服務(wù)生態(tài)以及智能都市生活，并計劃結(jié)合智能制造、汽車后市場服務(wù)、智慧生活等領(lǐng)域，與全球頭部企業(yè)共同探索人形機(jī)器人的應(yīng)用場景。