最近,人形机器人产业又迎来一个值得关注的节点。9月20日,有媒体报道特斯拉相关团队在宁波开展新一轮机器人业务量产审厂,并考察当地机器人产业链企业。相关消息并未得到特斯拉方面的正式确认,但产业链企业的回应已经透露出一个重要变化:随着Optimus逐渐走向量产准备阶段,机器人产业的竞争正在从“谁能把机器人做出来”,进一步进入“谁能把机器人稳定、快速、大规模地制造出来”。

特斯拉此前已经把Optimus定位为通用型双足自主机器人,其官方技术方向涉及平衡、导航、感知、物理世界交互,以及深度学习、计算机视觉、运动规划、控制和机械等多个领域。特斯拉目前的招聘信息中,也已经出现Optimus生产导入、总装、制造测试等岗位。

这其实提出了一个很有意思的问题:一台看起来像人的机器人,究竟是由什么组成的?为什么从样机走向量产,会突然变成一个制造业问题?

答案要从机器人的“身体”说起。

一、人形机器人不是“机械臂加AI”,而是一套完整的机电系统

很多人第一次接触人形机器人时,容易把注意力集中在“大模型”“视觉”或者“会不会走路”上,但真正落地时,AI只是整个系统的一部分。

如果把人形机器人看成一个完整的机器系统,它首先需要一个能够承载自身重量、完成运动并长期工作的机械本体。这个本体再由关节执行器、传感器、控制器、电源以及计算系统连接起来,最后才通过软件让机器人具备感知和决策能力。

从这个角度看,人形机器人可以简单理解成一条从“数字指令”一直延伸到“物理动作”的链路:

AI产生任务和动作意图,控制系统把意图转换成运动指令,执行器把指令变成关节运动,而传感器再把真实运动状态反馈回来。

其中任何一个环节不稳定,机器人都很难真正进入生产现场。

这也是为什么人形机器人产业越来越像一个综合制造业,而不只是一个AI项目。

二、机器人的“骨骼”:为什么关节是最核心的机械单元之一

人体能够完成行走、转身、抬手、弯腰等动作,依靠的是骨骼、肌肉和关节共同工作。人形机器人也是类似的逻辑,只不过它把人体的生物结构换成了机械结构。

其中,关节执行器是非常关键的一环

一个机器人关节通常需要电机提供动力,再通过减速机构把电机的高速旋转转换成适合机器人运动的扭矩和速度,同时利用编码器获得关节位置、速度等状态信息。驱动器则负责根据控制系统给出的目标,不断调节电机的实际运行状态。

因此,机器人关节并不是简单的“一个电机”。

真正复杂的是,它需要同时解决动力输出、运动精度、响应速度、结构尺寸、重量、散热以及可靠性等问题。

尤其是人形机器人,其腿部关节承受的是整个身体的重量,行走时还会受到来自地面的冲击;手臂关节则需要兼顾速度和精度;腰部关节关系到身体姿态和重心变化。不同部位的关节虽然结构原理相似,但承担的任务并不相同。

这也是为什么人形机器人量产后,执行器往往会成为供应链的重要环节。公开报道显示,部分宁波企业已经围绕机器人关节执行器等产品与相关客户开展开发合作。

三、机器人的“手”:为什么灵巧手比普通机械爪复杂得多

如果说腿决定机器人能不能移动,那么手决定机器人能不能真正操作现实世界中的物体。

但人形机器人未来面对的场景可能更加开放。同一个工作台上可能同时出现不同尺寸的零件,零件摆放姿态也不完全一致,机器人甚至需要拿起工具完成后续操作。这时候,一个只能“张开—闭合”的机械夹爪就很难满足需求。

灵巧手的设计因此更加接近人手。它需要更多的自由度,通过多个手指和关节完成不同姿态,同时还需要判断抓取是否稳定。

这里真正难的地方在于“感觉”。

人类拿起一个杯子时,并不会先计算一个精确的数学模型再行动。手指接触杯子以后,皮肤和肌肉会不断感知压力变化,并根据杯子的重量和滑动趋势调整握力。

机器人也需要建立类似的反馈机制。

视觉系统可以告诉机器人“杯子在哪里”,但真正抓住杯子以后,还需要通过力觉、触觉或者关节状态判断“有没有抓稳”。因此,灵巧手本质上是机械结构、传感器和控制算法共同作用的结果。

这也是人形机器人从“能够运动”走向“能够操作”的关键一步。

四、机器人的“神经”:为什么传感器不能只靠摄像头

机器人要完成动作,首先必须知道自己和环境处于什么状态。

视觉传感器解决的是“看见什么”的问题,但机器人真正需要的是一个更加完整的状态描述。

例如,机器人准备从工作台拿起一个零件,摄像头可以识别零件的位置,深度信息可以进一步帮助判断零件与机器人的距离;关节编码器可以告诉系统手臂当前处于什么姿态,IMU可以帮助机器人判断自身的姿态变化,而力传感器则可以在手部接触零件以后提供反馈。

因此,人形机器人通常需要多个传感器协同工作。

这种多传感器融合尤其重要,因为机器人面对的是三维物理世界,而不是一张二维图片。视觉系统负责理解环境,关节传感器负责了解自身状态,力觉系统负责判断接触关系,多个信息结合后,机器人才能形成相对完整的“身体状态”。

这也是具身智能与普通AI系统的一个重要区别:普通AI主要处理信息,而具身智能必须同时处理信息和身体状态。

五、机器人的“肌肉控制系统”:从目标动作到每一个关节

有了传感器和执行器之后,还需要一个系统把两者连接起来,这就是机器人控制。

假设上层系统给出一个任务:“把零件放进料盒。”

对于人来说,这是一件非常简单的事情,但机器人并不能直接执行这句话。控制系统需要把这个任务进一步转换成目标位置、运动轨迹和关节动作。

机械臂需要解决逆运动学问题:末端应该到达什么位置,各个关节分别需要转动多少角度?

如果是人形机器人,还需要同时考虑身体姿态。手臂伸出去以后,身体重心会发生变化;机器人迈步时,脚底接触状态会变化;如果正在搬运物体,还需要考虑负载变化。

所以人形机器人的运动控制实际上是一个全身协调问题。

这也解释了为什么特斯拉官方在介绍Optimus时,会把运动规划、控制、机械、计算机视觉等作为不同的工程方向。一个完整的人形机器人系统,本身就是多个技术领域交叉形成的复杂系统。

六、电池与热管理:机器人为什么也需要解决“续航”和“散热”

当机器人真正进入工厂之后,它不能只完成一个动作,还需要持续工作。

这意味着电池系统的重要性会迅速提高。

机器人需要携带足够的能量完成行走、抓取和搬运,但电池本身又会增加重量。重量增加后,机器人行走需要消耗更多能量,关节也需要承担更大的负载,于是又会反过来影响续航。

因此,机器人电源系统本质上是一个持续的工程平衡。

与此同时,电机、驱动器、计算平台和其他电子器件都会产生热量。热量如果不能及时传递出去,就可能导致器件温度升高,进一步影响系统稳定性。

所以,人形机器人实际上也需要完整的热管理设计。

这与新能源汽车、AI服务器等产业存在一定的技术共通性:当功率密度不断提高时,散热就不再只是一个辅助问题,而会影响整个系统的性能和可靠性。

七、为什么Optimus走向量产,会把“制造”本身变成技术

实验室里制造一台机器人,与工厂里制造十万台机器人,是两个完全不同的问题。

样机阶段可以依靠工程师反复调整结构和参数,一台机器出现问题以后甚至可以直接拆开重新设计。但进入量产以后,每一个零部件都需要具有稳定的一致性,装配过程需要可重复,测试方法需要标准化,生产数据还需要能够追溯。

尤其是人形机器人拥有大量运动部件,其装配精度会直接影响整机性能。

如果某个关节的零件存在尺寸偏差,可能表现为运动误差;如果不同批次执行器性能存在差异,控制系统就需要面对更大的不确定性;如果传感器安装位置发生变化,也可能影响算法对机器人状态的判断。

所以,人形机器人量产实际上需要建立一套从零部件、模组到整机的制造体系。

这也解释了近期特斯拉团队考察中国供应链的产业意义。媒体报道显示,相关团队近期在宁波开展机器人业务考察,多家传统汽车供应链企业也因为已有精密制造能力而受到关注。需要强调的是,具体供应商关系和审厂安排仍存在部分未获官方确认的信息。

汽车产业长期积累的精密加工、自动化装配、质量管理和供应链协同能力,在机器人量产阶段具有较强的迁移价值。

八、工业富联科技服务也在探索机器人研发生产

从制造业企业的角度看,人形机器人带来的机会并不只在“生产机器人”,还包括机器人研发、生产线建设以及机器人进入工厂之后的制造应用。

在工业机器人方向,工业富联科技服务正在围绕工业场景开展轮式人形机器人产品探索,关注负载、移动效率、操作精度和生产环境适应性等实际需求。

相关产品方向面向组装、上下料、搬运等工业任务,尝试将机器人本体、运动控制、视觉感知和任务执行能力结合起来。与此同时,企业也在探索配套的机器人开发与训练能力,以支持机器人从单一动作演示逐步走向实际任务执行。

工业富联科技服务原有的“四化科技服务”已经覆盖自动化、机器人化、数字化和智能化,并通过设备、平台和应用层的数据连接推进智能生产。

如果进一步向机器人研发生产延伸,就意味着机器人本身也会成为制造体系中的一个新产品对象:前端需要进行产品研发和工艺验证,中间需要进行零部件和整机制造,后端还需要通过自动化、数字化和AI技术提高生产效率。

这实际上形成了一个有意思的循环:制造业能力帮助生产机器人,机器人又反过来帮助制造业升级。

九、人形机器人量产之后,真正比拼的是什么?

Optimus从样机走向量产,表面上看是在增加机器人的数量,背后实际上是在验证一整套工业能力。

过去评价机器人,可能更多关注它能不能走、能不能抓、动作是否灵活;进入量产阶段以后,评价维度会发生变化:关节能否稳定制造,整机能否保持一致,生产节拍能否提升,故障能否快速定位,以及机器人能否在真实工厂中连续工作,都会成为重要问题。

因此,人形机器人真正的产业化并不是把一个复杂机械产品复制很多遍这么简单,而是需要把机械、电子、控制、AI和制造工艺连接起来。

这也是Optimus量产准备值得关注的地方。

机器人产业的下一阶段,竞争对象可能不再只是“机器人本身”,而是围绕机器人形成的研发、制造、供应链和应用体系。

当一台机器人可以稳定生产出来,又可以进入工厂持续工作,并通过真实任务不断产生新的数据,机器人产业才真正从“产品研发”进入“规模化产业”。

对于制造业而言,这或许也是人形机器人最值得关注的变化:它最终可能不只是工厂里的一个新设备,而会成为下一代智能制造体系中的重要组成部分。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐