国盛证券预计全球人形机器人市场空间可达 100 万亿级别，这意味着什么？

Apollo将是一个实用的双足平台，可以执行有用的任务

目前有几家机器人公司正在研发所谓的通用类人机器人。也就是说，具有用于移动的腿和用于操纵的手臂的人形机器人可以（或者可能有一天能够）在主要为人类设计的环境中执行有用的任务。价值主张是显而易见的，直接替代人类来完成枯燥、肮脏或危险的任务。这些听起来有点不祥之兆，但事实是人们不想在短期内做这些机器人打算做的工作，而且没有足够的人来做这些工作。

我们倾向于持怀疑态度看待可商业化的通用人形机器人的说法，因为人形机器人真的很难。在研究环境中，它们仍然非常困难，这通常是在任何人开始考虑商业化之前，事情必须变得更容易的地方。当然，有一些公司正在为实用的腿式系统做一些惊人的工作，但在这一点上，“实用”更多的是不摔倒，而不是性能或成本效益。以这种方式解决类人问题的总体方法往往是构建一种复杂而昂贵的东西，以满足您的需求，并随着时间的推移降低成本，从而使其达到一个足够实惠的程度，成为解决实际问题的实用解决方案。

总部位于得克萨斯州奥斯汀的Apptronic是最新一家尝试制造实用通用机器人的公司。它的方法是从一开始就关注成本和可靠性等问题，从头开始开发（例如）自己的执行机构，确保其成本效益和供应链友好。Apptronic的目标是开发一个成本远低于10万美元的平台，它希望到2030年能够交付100万美元，尽管计划在今年年初展示一个原型。根据我们最近看到的商业人形机器人，这似乎是一个巨大的挑战。在这个故事的第二部分（明天将发布），我们将与Apptronic的联合创始人进行深入讨论，以了解他们将如何实现通用人形机器人。

不过，首先是一些公司历史。2016年，Apptronic从德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的以人为中心的机器人实验室（Human Center Robotics Lab）分拆出来，但该公司将其机器人历史追溯到2015年的DARPA机器人挑战赛（DARPA Robotics Challenge）。Apptronic的首席技术官兼联合创始人尼克·潘恩（Nick Paine）是NASA-JSC Valkyrie DRC团队的成员，Apptronic第一份合同是为NASA开发下一代驱动和控制系统。从那时起，该公司一直在为多家大型公司开发机器人项目。特别是Apptronic开发了Astra，一种用于灵巧双手操作的人形上身，目前正在测试供应链使用。

但Apptronic并没有放弃其NASA的根源。2019年美国国家航空航天局（NASA）制定了“瓦尔基里2号”（Valkyrie 2）的计划，这将是对瓦尔基里平台的彻底重新设计。与美国宇航局许多最酷的项目一样，潜在的新型人形机器人在预算优先考虑的情况下并没有持续很长时间，但即使在当时，我们也不清楚为什么美国宇航局想要建造自己的人形机器人，而不是请其他人为其建造一个，因为我们在过去十年中看到了人形机器人的巨大进步。最终，美国宇航局决定推进更多的合作模式，这就是Apptronic与NASA的合作模式。Apptronic和NASA之间的合作将有助于加速Apollo的商业化。

美国宇航局约翰逊航天中心灵巧机器人团队负责人肖恩·阿齐米（Shaun Azimi）表示：“我们认识到，Apptronic正在制造一种专为地面用途设计的生产机器人”。“从美国宇航局的角度来看，我们的目标是鼓励技术和人才的发展，这将通过Artemis计划和展望火星为我们提供支持”。

Apptronik 将 Apollo 定位为高性能、易用且多功能的系统。 它正在想象一个“机器人的 iPhone”。

Apptronic联合创始人兼首席执行官杰夫·卡德纳斯（Jeff Cardenas）表示：“阿波罗是我们一直想要打造的机器人”。这种新的类人机器人是大量研发的结晶，一直到执行器级别。Cardenas解释道：“作为一家公司，我们已经制造了30多个独特的电动执行器”。“你说得对，我们已经尝试过了，液体冷却、电缆驱动、串联弹性、并联弹性、准直接驱动……。我们现在已经磨练了我们的方法，并将其应用于商业人形机器人”。

Apptronic对商业化的重视，使其对机器人技术的发展有了与NASA那样专注于纯研究时截然不同的视角。要构件打造一款商业化产品，而不是一堆完全酷但极其复杂的定制人形机器人，您需要考虑诸如最小化零件数量、最大化可维护性和稳健性以及保持总体成本可控等问题。Apptronic首席技术官尼克·潘恩（Nick Paine）解释道：“我们的出发点是找出最小可行人形机器人的样子”。“然后需要迭代来增加解决特定问题所需的复杂性”。

这个机器人叫做 Astra。它只是一个上半身，是Apptronik 的第一款产品，但（没有腿）它是为操纵而不是动态运动而设计的。Astra是力控制的，具有串联弹性扭矩控制的执行器，使其具有在动态环境（尤其是人类周围）中工作所需的顺应性。“Astra 非常独特”，Paine说。“我们试图用该系统做的是在操作工作空间和有效载荷方面接近并实现人类水平的能力。这个机器人教会了我们很多关于操作和实际在世界上做有用工作的知识，所以这就是我们想要开始的地方”。

虽然 Astra 目前在世界各地与客户进行试点项目（主要是在物流领域），但在内部，Apptronik 已经转向有腿的机器人。 以下视频是 Apptronik 首次公开分享的，展示了该公司称之为快速开发类人机器人 (Quick Development Humanoid，简称 QDH) 的机器人：

QDH在Astra的基础上增加了腿，并在上半身增加了一些额外的自由度，以帮助提高机动性和平衡性，同时简化上半身以获得更基本的操纵能力。它仅使用三种不同类型的致动器，一切（从结构到致动器到电子设备再到软件）都是由Apptronik 设计和制造的。“通过QDH，我们从实用性的角度接近最小可行产品”，Paine 说，“这确实是推动我们在软件和硬件方面发展的动力”。

Cardenas补充说：“人们在类人机器人技术中所做的基本上是采用与工业机器人技术相同的架构，并将其应用于构建本质上是多自由度的工业机器人”。“我们正在考虑构建这些系统的新方法，利用大规模制造技术让我们能够开发出一种高度自由的机器人，其价格与当今市场上的许多工业机器人一样实惠”。

Cardenas解释说，人形机器人成本的一个主要驱动因素是不同部件的数量、某些特定部件的精密加工，以及将这些机器人组装在一起所花费的时间和精力。 作为内部控制试验台，QDH 帮助 Apptronik 探索如何切换到不太复杂的部件并降低总部件数。 Apollo的计划是完全不使用任何高精度或专有组件，这可以缓解许多供应链问题，并将帮助Apptronik达到机器人的目标价格点。

Apollo将是一个全新的机器人，基于 Apptronik从QDH学到的经验教训。它将是人类的平均尺寸：身高约1.75米，体重约75公斤，能够举起25公斤。它旨在不受束缚地在室内或室外运行。从广义上讲，Apptronik 将 Apollo 定位为一种高性能、易于使用且多功能的机器人，可以做很多不同的事情。 它正在设想一款“机器人的 iPhone”，其中可以为机器人创建应用程序以执行特定任务。为了扩展iPhone的比喻，Apptronik 本身将确保Apollo可以完成所有基础工作（例如运动和操纵），以便它具有基本价值，但该公司将多功能性视为实现大规模部署和随之而来的成本节约。

“我认为Apollo机器人是Valkyrie的精神继承者。它不是Valkyrie 2，Apollo是它自己的平台，但我们正在与Apptronic合作，尽可能使其适应太空使用情况”。

—Shaun Azimi，NASA约翰逊航天中心

这种应用程序方法的挑战在于，需要有足够的数量才能使其发挥作用。毕竟开发iPhone 应用程序的主要动机是市场上已经有数以亿计的iPhone。Apptronik希望Apollo可以利用供应链资源中足够的基本操作任务来扩展到那个临界点。“这是一个巨大的机会，你需要一个机器人完成的任务非常简单”，卡德纳斯告诉我们。“挑选单个物品、双手移动物品，以及其他工业自动化只能让你达到一定程度的操作任务。这些公司面临着巨大的劳动力挑战，他们在业务的各个方面都缺少劳动力”。

虽然Apptronik的目标是让Apollo实现自主，但在中短期内，它的方法将是混合自主，首先由人类监督少数几个，最终监督许多 Apollos，这些 Apollos 有能力介入并通过远程操作提供直接指导必要的。“这确实是有很多商机的地方，”潘恩说。卡德纳斯同意。“我想到，在我们拥有成功的商业产品之前，我们需要让Rosie成为机器人。但我认为门槛远低于此。 我们可以通过相当简单的任务进入市场，然后随着我们的控件和软件的成熟，我们可以逐步完成更复杂的任务”。

目前Apptronik仍对Apollo的设计细节保密。我们看到了机器人的效果图，但Apptronik不愿公开这些是可以理解的，因为机器人的设计可能会改变。它确实有一个确定的首次揭幕Apollo的日期：SXSW，将于3月在奥斯汀举行。

引述：https://spectrum.ieee.org/humanoid-robot-apptronik-apollo

以下是Apptronik如何制造他们的人形机器人

现在是开发有用的、负担得起的、通用类人机器人的合适时机吗？

Apptronik是一家位于德克萨斯州的机器人公司，其起源于德克萨斯大学奥斯汀分校的以人为中心的机器人实验室，过去几年一直致力于开发实用的通用类人机器人。通过完全从头开始设计他们的机器人（称为 Apollo），包括电子设备和执行器，Apptronik 希望他们能够提供价格合理、可靠且用途广泛的产品。但目前最成功的机器人并不是通用系统，它们是单任务机器人，可以很好地完成一项特定任务，但或多或少没有其他任务。通用机器人，尤其是人形机器人，将具有巨大的潜力，但挑战也是巨大的。

那么，为什么Apptronik相信他们可以通过Apollo解决通用类人机器人的问题？为了找出答案，我们采访了Apptronik 的创始人、首席执行官Jeff Cardenas和首席技术官Nick Paine。

IEEE Spectrum：当供应链中最成功的机器人专注于特定任务时，您为什么要开发通用机器人？

Nick Paine：这与我们的愿景有关。一个专门的工具在一项任务上总是胜过一个通用的工具，但是如果你试图解决十项任务，或者100项任务，或1000项任务，那么把你的精力放在一个单一的多功能硬件平台上，用专门的软件来解决无数不同的问题是更合理的。

IEEE Spectrum：你怎么知道你已经达到了一个转折点，在这个转折点上，构建一个通用的商业人形机器人现在是现实的，而以前不是这样的？

Paine：有很多不同的东西。首先摩尔定律已经放缓，但计算机的发展方式有助于提高可部署在移动系统上的算法的复杂性。此外，最近还开发了一些新的算法，这些算法在腿部运动、机器视觉和操纵方面取得了进步。随着算法的改进，传感器也得到了改进。所有这些都影响了为非结构化环境设计这些类型的腿式系统的能力。

Jeff Cardenas：我认为花了几十年时间才到了合适的时机。作为一家公司，经过多次迭代后，我们已经到了这样的地步：“我们看到了我们相信我们可以构建一个强大、有能力、负担得起的系统的所有部分，该系统可以真正走出去并做工作。” 这仍然是一个开始，但我们现在正处于一个拐点，市场有需求，我们可以将它们推向世界。

我接触机器人技术的原因是我厌倦了看到机器人一直在跳舞，我真的很想制造对世界有用的机器人。

—Nick Paine, CTO Apptronik

为什么您需要为 Apollo 开发和测试 30 个不同的执行器，您如何知道第 30 个执行器是正确的？

Paine：出现这种多样性的原因是我们采用第一性原理方法来设计机器人系统，你控制系统的方式确实会影响你设计系统的方式，并且一直影响到执行器。某种类型的执行器并不总是灵丹妙药：每个执行器都有其优点和缺点，我们已经探索了这个空间以了解物理学的局限性，从而指导我们找到正确的解决方案。

由于您专注于打造价格合理的系统，您在多大程度上依赖软件来帮助您最大限度地降低硬件成本？

Paine：一些团体团队尝试用软件来掩盖廉价、低质量硬件的缺陷，这根本不是我们正在采取的方法。 我们依靠多年来从第一原则方法构建此类系统的经验，根据此类系统的核心要求，我们找到了一种解决方案，它可以达到我们的性能目标，同时与我们之前在该领域看到的任何产品相比，它的批量生产能力要高得多，我们对找到的解决方案感到非常兴奋。

您在现阶段对软件投入了多少精力？你将如何教Apollo做有用的事情？

Paine：我们需要解决一些基本的应用程序才能使Apollo从根本上发挥作用。它需要能够四处走动，用它的上半身和手臂与环境互动。这些是我们正在开发的核心功能，一旦这些功能达到一定的成熟度，我们就可以为第三方应用程序开发人员开放平台，以在此基础上构建。

Cardenas：如果你看看Willow Garage和 PR2，他们有类似的方法，那就是构建一个坚实的硬件平台，创建一个强大的API，然后让其他人在上面构建应用程序。但这样一来，您实际上是将自己的命运交到了其他开发人员的手中。我们从中学到的一件事是，如果你想实现那个未来，你必须证明最初的效用。所以我们正在做的是处理初始应用程序的全栈开发，这将针对供应链和物流为目标。

“在机器人技术中，眼见为实。你可以说任何你想说的，但你真的必须证明你能做什么，这一直是我们的重点，我们想展示而不是讲述”。

—Jeff Cardenas, CEO Apptronik

Apptronic计划在3月推出Apollo的alpha版，以期在SXSW上为一小部分观众抢先看。从那里开始，alpha Apollos将通过试点收集反馈以开发测试版，并将开始更大规模的部署。该公司预计，这些计划将在2024年底前实现完整的伽马版本和全面生产运行。