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从斯坦福四足机器人开源,展望“机器狗”产业发展

转载 2019-07-15 10:15 黄波、班智飞、胡月、李育安、姜珏鹂 来源:长城战略咨询

  5月20日,斯坦福大学学生机器人俱乐部Extreme Mobility团队发布了一款全新的四足机器人—“Doggo”。与以往产品不同,该产品实现了平台化,客户可以根据自己的需求在Doggo上加装相关硬件产品,开发相关配套软件,做出适合自己的产品。此次开源,可大幅降低产品与技术研发成本,这将是推动“机器狗”走出实验室,加速商业化的重要一步。以此为契机,我们梳理分析了目前国内外四足机器人典型产品的特点,以及该产业的发展情况。

  一、国内外典型“机器狗”产品

  截止到目前,全球共有20多个国家开展了对机器狗的相关研究,除了斯坦福大学的“Doggo”之外,其他代表性产品如下:

  1. 美国波士顿动力的“SpotMini”:由波士顿动力学工程公司所研制,该公司曾与美国国防部合作,并获得国防部数千万元投资。“SpotMini”重25千克,高0.84米,灵活度与平衡性高,能实现后空翻等高难度动作。目前在民用领域已具备了较高的使用度,主要在家庭、办公室、户外场景中使用。

  2. 美国麻省理工的猎豹3号:由MIT工程师研发。与波士顿动力“SpotMini”相比,该产品对复杂环境的适应性更高。此款机器狗重40.8千克,腿部具有12个关节,进行跳跃前会通过一系列算法,结合对障碍物高度及距离的预估数据,计算出最佳路径,并选择合适着地方式。目前,该机器人主要应用场景是危险地带的探索和搜救。

  3. 瑞士联邦理工的“ANYmal”:最初由苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室研究人员开发,2016年成立ANYbotics公司,开始对其进行商业化。该机器人外形与狗相似,凭借高分辨率摄像头、麦克风和激光雷达扫描仪进行导航,可自主开门、爬楼梯。目前,ANYmal可替人类执行一些极端条件的工作,如代替工人对下水道进行检查。

  4. 意大利技术研究所的“HyQReal”:由意大利技术研究所DLS研制。HyQRea l为液压四足机器人,长1.33m,高0.9m,加上内部液压系统和电池的总重130kg,全身由铝制防滚架以及凯夫拉尔、玻璃纤维和塑料组成的外壳保护。该机器人主要应用场景为紧急救援等。

  5. 中国浙江大学的“赤兔”与“绝影”:两者均采用电机驱动而非液压驱动。“赤兔”由浙江大学机器人团队与南江机器人公司共同打造,是国内第一个实现跑跳的四足机器人,曾获美国国家仪器公司全球学生设计展示奖,拿下全球学生设计评选含金量Top1的桂冠。“赤兔”体型酷似大狗,不仅可以自主完成踏步、行走、跑步、上坡、爬楼梯等一系列动作,还能适应障碍路面,有望在运输与救援等场景实现应用。

  “绝影”由浙江大学及其孵化企业云深处科技共同研发,身长1米,四足站立时高约60厘米,重70千克。该产品已掌握爬陡坡、碎石子路上行走、自主蹲下再站起来等运动能力,自带智能感知模块,可构建复杂环境的3D-Map,具有自主定位和导航等功能,有望在安防巡检、物流运输、教育科研等场景进行实际应用。

  6.中国宇树科技的“Laikago”:由杭州宇树科技有限公司研制。该机器人高0.6米,重24千克,可携带7千克货物,自带电池可支持2-3小时的行走,产品已上市,售价约为人民币31.04万元,目前主要出售给高校、科技馆、科技公司以及展馆等。

  二、“机器狗”商业化趋势分析

  (一)机器狗主流应用场景

  目前多个机器狗产品对于不同的应用场景各有侧重,综合来看主要集中在安保、仓储物流、工程建设、应急响应等领域。

  安保领域:机器狗在物联网、云计算、互联网及智能感知等前沿技术的加持下,可实现音视频对讲、人脸识别、针对陌生场景和业务进行自主学习等各项功能,有望进一步运用于监控巡逻、陌生人员报警、异常声音报警、夜间值守等安保场景。

  仓储物流:可用于智能拣选、搬运、分拣等仓储场景。通过“机器狗”搬运可实现自动化仓储作业,提高仓储作业效率,降低人工成本。

  工程建设:可广泛应用于复杂与危险工程建设环境中,替代人类作业,包括重物搬运、建筑工地巡检等。

  应急响应:“机器狗”能够进入高温、潮湿和肮脏等极端环境,可与人协作,执行搜索和救援等任务。

  (二)商业化程度分析

  目前各种“机器狗”产品的商业化进程大致分为三类:

  第一类已初步实现商业化。如波士顿动力公司“SpotMin”目前已拥有10台原型机,预计2019年正式投入商用,每年可量产1000台。该产品已与工程建设、配送、安保、家庭助手领域内的潜在客户进行测试。

  第二类商业化探索阶段。如瑞士联邦理工的“ANYmal”已开始在特定的场景探索商业化用途,2018年9月,该产品在海上供配电平台上进行试验,主要为定期自动检查机器及基础设施情况提供全面支持。

  第三类仍处于实验室研究阶段。如中国浙江大学所研制的“绝影”,与SpotMini相比,该机器狗缺少视觉系统及手臂抓取功能,无法判断地面的情况,步态的平滑程度略显僵硬,仍有大量地方需要提升改进,距商业化较远。

  三、“机器狗”商业化阻力分析

  从0到1的全新产业。“机器狗”是一个全新的领域,商业化应用场景正在探索初期,整体产业成熟度不高,产业链尚不完整,无论是供应链、底层技术、市场需求,都缺乏基础,需要时间沉淀与培养。

  高度技术密集型产业。机器狗包括硬件、运动控制和AI(语音、语义和视觉)等多个部分,不是单一技术导向,而是基于多个技术的高度集成产品。不仅依赖AI算法(如机器视觉、语音交互、深度学习等)、定位导航、芯片等技术,对硬件生产与产业配套要求也极高,需要集合软硬两种技术,并与装备制造产业相结合。

  制造成本高导致产品性价比较低。伺服舵机是“机器狗”驱动技术的关键核心部件,目前从日本、韩国或瑞士进口一台舵机需80~100美元,一台机器狗至少需16或17个伺服舵机,再加上其他成本,一台机器人至少需要卖3万元才有利润,较高的售价与目前机器狗可创造的商业价值难以匹配,因而难以打开销量。

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