2023年全球人形機器人技術(shù)現(xiàn)狀分析 感知、決策與執(zhí)行層面的軟硬件需匹配【組圖】

人形機器人行業(yè)主要上市公司：小米集團-W(01810.HK);雙環(huán)傳動(002472.SZ);步科股份(688160.SH);鳴志電器(603728.SH);江蘇雷利(300660.SZ);恒帥股份(300969.SZ);綠的諧波(688017.SH);中大力德(002896.SZ);匯川技術(shù)(300124.SZ);秦川機床(000837.SZ);長盛軸承(300718.SZ);奧普光電(002338.SZ);埃斯頓(002747.SZ)等

本文核心數(shù)據(jù)：人形機器人軟硬件架構(gòu)、人形機器人FSD視覺方案

整體框架：軟件決定人形機器人高度，算法需與硬件匹配

人形機器人本質(zhì)是AI系統(tǒng)落地物理世界的最佳載體，算法是核心，需與硬件匹配。機器人的輸出包含了虛擬與物理兩種能力。雖然人形機器人從本體硬件上看，存在抗壓硬度與靈敏度不足的問題，但更核心問題在于是算法對運動能力的控制，包括本體平衡、行走的步態(tài)、手部抓取等規(guī)劃與控制。這需要成熟的感知系統(tǒng)基礎(chǔ)、強大的算法分解任務(wù)和規(guī)劃動作、大模型不斷仿真訓(xùn)練以及超強的算力支撐。同時要求，算法與硬件相匹配，這要求機器人企業(yè)需自研算法，并持續(xù)更新迭代。

感知：FSD視覺方案漸趨成熟

特斯拉FSD純視覺深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)漸趨成熟，可嫁接至人形機器人。與自動駕駛類似，人形機器人同樣需利用傳感器(攝像頭、激光雷達等)感知、采集和處理周圍環(huán)境信息，以便做出決策。特斯拉人形機器人僅使用3個攝像頭(中間魚眼攝像頭、左右各一個視覺攝像頭)，直接嫁接FSD成熟的純視覺方案，再輔之以力力矩聲學(xué)觸覺溫度等傳感器。

決策：人形機器人行為規(guī)劃難度較高

人形機器人決策難度更高：決策層依據(jù)感知層獲取的信息進行決策判斷，來控制機器人身體做出動作規(guī)劃并下發(fā)指令。特斯拉人形機器人與FSD底層模塊打通，一定程度上算法可復(fù)用，但人形機器人需完成人類各種動作，動作連續(xù)復(fù)雜、需頻繁的物理交互且操作因果性多，算法難度遠高于自動駕駛。

隨著人工智能大模型的快速發(fā)展，ChatGPT能夠助力人形機器人拆解任務(wù)。大語言模型擅長推斷語言條件，并利用其代碼編寫能力，拆分任務(wù)，給出運動規(guī)劃的目標函數(shù)。

執(zhí)行：人形整機平衡與行走步態(tài)是關(guān)鍵

人形機器人執(zhí)行層指的是系統(tǒng)在做出決策后，對機器人本體做出控制。機器人各操控系統(tǒng)都與決策系統(tǒng)相鏈接，并按指令精確執(zhí)行。其中，人形整機平衡與行走步態(tài)是最基本也是最關(guān)鍵的兩個環(huán)節(jié)：

仿真：算法訓(xùn)練可提升機器人智能化水平

仿真的目的在于評估機器人結(jié)構(gòu)和算法的設(shè)計，包括機器人的運動、工作環(huán)境、感知等，意義在于通過仿真模型快速、低成本、高安全性地訓(xùn)練機器人的算法。通過仿真，可加快軟件更新迭代，同時縮短算法與硬件調(diào)整時間，極大提高訓(xùn)練效率。另外，隨著芯片與AI技術(shù)的發(fā)展，未來端到端訓(xùn)練有望突破，人形機器人具身智能未來可期。

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