作者| 金旺
欄目| 機器人新紀元
我們到上海拜訪開普勒是今年4月的一個陰雨天。
走進開普勒位于浦東新區的辦公室，在不算長的走廊裏，一側挂滿了開普勒人形機器人的畫像，穿過走廊，是一個空曠的空間，停放著一台先行者K1，開普勒CEO胡德波就是在這裏爲我們做的人形機器人演示。
就在我們到訪開普勒的這一天，還發生了另一件對整個機器人行業影響深遠的事兒——波士頓動力在這天上午宣布了液壓版Atlas正式退役，晚上就發布了電驅版的Atlas。
我們是這天下午到訪的開普勒，聊起波士頓動力退役的Atlas時，胡德波並沒有感到驚訝，他告訴科技行者：
“在前不久GTC 2024上，我碰到波士頓動力創始人Marc時問過他一個問題——波士頓動力Atlas做得這麽好，爲什麽沒有讓它進廠幹活兒；Marc說，他從來沒想過這事兒。”
波士頓動力做Atlas的初衷是進行技術研究，思考的問題一直都是如何將機器人的性能做到極致，爲此甚至不計成本，這樣的研發思路，注定了它很難進行商業化。
與之不同的是，開普勒的人形機器人自發布之初，就將成本作爲最重要的衡量指標之一，胡德波說，“我們要將開普勒機器人做到3萬美元以內，然後賣到全世界，做擎天柱的平替。”
01 “船小好掉頭”
開普勒進入大衆視野，是在今年拉斯維加斯的CES 2024上，當時一則微軟CEO薩提亞·納德拉參觀中國人形機器人的視頻在網上一經傳播，引起了不小的關注。
于是，大家開始好奇：這會是一個怎樣的機器人團隊？
實際上， 彼時的開普勒（全稱：上海開普勒探索機器人有限公司）剛剛成立不到6個月，被帶到CES 2024上的人形機器人産品兩個月前才在國內正式發布。
在中國人形機器人産業最瘋狂的這一年裏，開普勒只是衆多初創團隊中的一員，沒有傳奇人物帶隊、沒有明星資本加持，自然也沒掀起什麽風浪。
胡德波告訴科技行者，“公司成立之時，其實是開普勒團隊成立的第三年，CES 2024上展出的先行者D1也已經是我們進化到第四代的人形機器人。”
和很多中國創業故事不同，開普勒走的是美國硅谷車庫創業模式，創始團隊中的幾位工程師在2021年憑著對人形機器人的一腔熱情，在工作之余聚在一起開始做人形機器人。
人形機器人這個看上去很酷的産品是智能硬件的終極形態，也是很多硬件工程師的夢想。
和大多數人形機器人項目研發路徑類似的是，開普勒團隊最初幾人也是從下肢開始做起。
2021年，他們基于舵機和行星減速器，快速搭建了第一代腿足式人形機器人，之後又基于絲杠直線電機和行星減速器研發了第二代腿足式人形機器人。
“絲杠方案的優勢是功耗低、負載能力強，但卻不如旋轉式執行器響應速度快、易調校，如果想要快速讓人形機器人展現出一定效果，讓它直立行走起來，旋轉式執行器就是一個更好的方案，”回憶起最初研發人形機器人時團隊內部的考慮，胡德波如是說。
由于想要快點看到自己研發的人形機器人動起來的樣子，在做第三代、也是正式研發擁有上半身的完整人形機器人時，開普勒團隊最終還是選擇了旋轉式執行器這條路徑——先後用內外轉子電機輔以蝸輪蝸杆結構、諧波減速器，搭建起了第一個完整的人形機器人。
2022年底，開普勒團隊如願讓自己的人形機器人走了起來，據胡德波透露，開普勒內部研發的3.5版本的人形機器人當時已經可以行走、練瑜伽，甚至用手操作家用電器，“作爲一個創業團隊，當時如果能拿出這樣一款人形機器人Demo，融資已經不是問題了。”
然而，在這一年特斯拉的AI Day上，馬斯克使用行星滾柱絲杠方案的人形機器人Optimus（擎天柱）的亮相讓他們意識到，“真正要能幹活兒，還是要回到絲杠結構上。”
“當時我們基于旋轉執行器研發出的人形機器人連續工作兩三個小時就需要充電，功耗太高，負載能力也不夠強，特斯拉Optimus正式發布後，我們就想將我們的架構做一次徹底的改造，而且我們之前在研發第二代原型機時就已經研發過絲杠方案，有一定的技術積累。”
回想起當時特斯拉Optimus發布時對團隊的影響，胡德波如是說。
他告訴科技行者，團隊當時對特斯拉Optimus做了仔細研究，發現使用行星滾柱絲杠方案確實很好，再加上對馬斯克對技術趨勢判斷的信任，最終決定研發自己的人形機器人滾柱絲杠方案。
“馬斯克對技術趨勢的判斷，以及他本人的影響力對人形機器人這波熱潮起到了很大的推動作用，實際上，人形機器人賽道也確實因爲馬斯克和Optimus進場才火起來的。”
02 “做擎天柱的平替”
自2022年正式發布Optimus後，馬斯克就成了人形機器人産業的代言人，全球人形機器人團隊都在盯著馬斯克和他的Optimus。
馬斯克對人形機器人産業的預判相當激進，他認爲，未來人形機器人數量將會超過人類，甚至達到100億台。
如果只是觀念激進，或許也難掀起什麽浪，然而，馬斯克是一個超強的行動派，在過去兩年裏，他的人形機器人Optimus越來越靈巧，在最新的演示視頻中，已經進入工廠做起了分揀工作。
作爲全球最接地氣的人形機器人，Optimus采用的方案也自然備受關注，開普勒正是借鑒了Optimus的行星滾柱絲杠方案。
雖然大家都知道Optimus采用的是滾柱絲杠方案，但要想自研一套同樣的方案用到自己的人形機器人上，遠沒有想象的那樣簡單。
胡德波告訴科技行者，“國內此前供應鏈沒有行星滾柱絲杠執行器的制造基礎，如何研發一套用在人形機器人上的滾柱絲杠執行器方案是當時擺在團隊面前的難題。”
實際上，就在距離上海300多公裏外南京的某個研究所，很早就開始研究滾柱絲杠方案，在滾柱絲杠工件的機械加工方面，國內供應鏈有著一定的技術和工藝積累。
不過，此前這些工件普遍應用于工業機床制造場景中，要造出一套用于人形機器人上的滾柱絲杠方案，就存在兩個難題：
第一個難題是規格問題，此前用于工業場景的滾柱絲杠工件並不適用于人形機器人執行器制造，如何造出人形機器人需要的滾柱絲杠就成了開普勒團隊當時面臨的首要難題；
第二個問題是結構問題，最終用到人形機器人上的執行器包括行星滾柱絲杠、電機、電控、編碼器、傳感器、通訊模塊等在內的複雜機電系統，如何將這些集成到一起，做出一個穩定可靠的解決方案，這也是此前國內供應鏈沒有做過的嘗試。
全球對人形機器人的研究至今有半個世紀之久，由于有大量公開資料可供參考，開普勒前三代人形機器人的研發並沒有遇到太多困難，前三代人形機器人研發僅僅用了兩年的時間，2022年年底，開普勒3.5版本的人形機器人就已經研發完成。
到了考慮量産、開始研究行星滾柱絲杠方案、做4.0版本時，真正的挑戰才正式開始。
胡德波告訴科技行者，“滾柱絲杠這一機械結構是幾十年前就開始應用的一項傳統技術，歐洲在這方面的加工工藝一直非常領先，這也是爲什麽馬斯克會去歐洲找代工廠的主要原因。”
胡德波說，和馬斯克造火箭的經曆類似，開普勒團隊研究行星滾柱絲杠方案同樣是從研究相關文獻和技術資料開始。
“此前國內更關注的是滾柱絲杠的機械設計，沒有完整的執行器設計方案，我們參考國外資料，從0到1設計了整個執行器和加工工藝，之後是打樣、組裝、測試、改進，在應用到人形機器人身上之前，我們這一方案來來回回改了很多版。”
2023年11月17日，開普勒先行者系列人形機器人正式對外發布，其搭載的行星滾柱絲杠執行器和旋轉型執行器分別用于控制機器人的肌肉群和關節，前者峰值推力達到了8000N，後者峰值扭矩達到了200N.m。
在外界看來，開普勒只是這一年衆多快速拉起團隊、立項出産品的創業公司中的一員，實際上，這時面世的開普勒人形機器人已經經曆了三年研發、四次叠代，是一款被寄予量産希望的人形機器人産品。
更重要的是，這款將在今年年底量産的人形機器人，對外售價預計在3萬美元左右。
一個對比數據是，特斯拉預計2025年年底前開售的Optimus，售價預計在2萬美元左右。
胡德波說，“很多人對特斯拉的人形機器人感興趣，但特斯拉的人形機器人不對外開放，我們機器人和其上搭載的開普勒星雲軟件平台秉持對外開放戰略，玩不到特斯拉擎天柱的人可以玩我們的人形機器人。”
不過，胡德波也坦言，“現在的人形機器人離人類期望，仍有一定的距離。”
03 造船業亟需人形機器人
2011年3月11日，日本發生了有史以來最強地震，在這場9級地震中，福島第一核電站發生泄漏，這場震驚全球的核泄漏事故發生後，一些人形機器人陸續被派往福島執行救災任務。
然而，在這場災難中，人形機器人並沒能如衆人期望那樣起到作用。
這讓人形機器人産業遭遇到一次廣泛的質疑。
胡德波告訴科技行者，“實際上，即便是現在再遇到這樣的情況，也沒有哪一款人形機器人能真正派上用場，依然需要靠無人機或小車+機械臂這樣的專用機器人來解決問題。”
“人形機器人的幹活能力還處于逐漸落地階段，今年會有一些機器人團隊能夠進入到實驗室測試階段，開始在實驗室搭建的測試場景中進行早期測試（還不是真正的POC）。”
在這個階段中，人形機器人産業缺的不是場景，而是能力，是替代人類幹活的能力。
據胡德波透露，“現在開普勒陸續接到了來自各行各業的各種需求，很多企業恨不得立刻就能將我們的人形機器人部署到他們的崗位上去用。”
這其中，令胡德波印象深刻的一個應用需求來自船舶制造業。
船舶制造業是一個曆史久遠的傳統行業，也是一個工作環境相當惡劣的行業，在大型船舶制造過程中，需要工人對船體進行焊接、打磨，在這個環境中，工人需要穿上特制的工作服、戴上面具，工作兩個小時就渾身是汗、需要換人輪班，如果換用自動化設備，動辄數千萬的設備定制投入又遠沒有人工劃算。
在這一場景中，2-3萬美元的人形機器人就變得很劃算。
實際上，開普勒的人形機器人將在今年與全球客戶進行聯合測試，胡德波告訴科技行者，“我們會在今年8月與一家日本物流企業進行聯合測試，屆時，我們的人形機器人會在他們參照實際物流場景搭建的幾百平方米的實地模擬場景中進行現場測試。”
開普勒的人形機器人如果能夠順利通過這個模擬環境測試，雙方將會進一步規劃在真實倉儲環境中的測試、部署的計劃，進入到真正的POC階段。屆時，將會有百台人形機器人進行集中部署，會測試出一台人形機器人究竟能替代幾個人，算出人形機器人在這一場景中真正的ROI是多少。
不過，胡德波也坦言，“真正的POC階段，至少要到明年才能做。”
在此之前，胡德波爲自己的人形機器人規劃好了四大應用場景，分別是智能制造、倉儲物流、特種行業和科研教育。
開普勒的目標是先在全球與一些頂級大客戶進行合作，在典型應用場景中，針對客戶實際應用場景需求做端到端的方案落地，之後再在全球與自動化方案集成商合作，通過這些集成商將人形機器人做到自動化解決方案中，實現全球規模化部署。
這是胡德波爲開普勒規劃的發展路線，他告訴我們，“歐美和中國的自動化方案集成商模式都已經很成熟，工廠通常不會直接買一台機械臂，而是通過自動化方案集成商買一整套自動化解決方案，在工廠中進行完整的産線部署。”
當然，這是開普勒的一條長期發展路線，據胡德波估算，如果一切順利的話，開普勒預計會在2025年開始嘗試與一些技術能力較強的自動化方案集成商合作。
04 讓人形機器人先“跑起來”
2023年，就在生成式AI技術發展如火如荼時，斯坦福在一篇論文中構建了一個名爲Smallville的虛擬小鎮，在這個小鎮上，生活著25個AI智能體，這些AI智能體可以有自己的工作、生活、社交，是基于虛擬世界的一個完全自治的烏托邦。
斯坦福的虛擬小鎮將關于AI智能體的研究推上了一個高潮。
關于人形機器人的發展，同樣需要類似的“機器人小鎮”的構想，與研究AI智能體的虛擬小鎮不同的是，“機器人小鎮”是進行數據采集的一個絕佳場景。
人形機器人這波熱潮，除了馬斯克的入局外，另一個重要推動因素是人工智能技術的進步，尤其是生成式AI技術的突破，讓通用人形機器人的研發成爲了可能。
各種AI模型構成了人形機器人的大腦，而對于生成式AI模型、大模型而言，數據至關重要。
胡德波認爲，通用人工智能技術與人形機器人必然會走向融合，而通用人工智能技術企業與人形機器人企業未來也會走向更廣泛的合作。
他指出，目前OpenAI與Figure的合作可以讓他們自己訓練出的機器人大模型能夠有人形機器人可用，通過Figure進行大模型的技術測試和落地，但要想做真正的具身智能，OpenAI的機器人大模型就需要適配所有主流人形機器人架構，通過這些不同架構的人形機器人采集數據，測試和訓練他們的大模型。
“只有本體構型越多樣，采集的數據越多，訓練出的機器人大模型效果才會越好。”
胡德波告訴科技行者，“我們目前正在和幾家主流大模型廠商洽談合作，希望可以盡早地參與到全球具身智能這一戰場中。”
不過，胡德波更強調的依然是人形機器人商用落地，而開普勒人形機器人早期落地，更依賴的是端側小模型。
在人形機器人本體趨于穩定後，今年下半年，開普勒人形機器人將會進行小批量量産，屆時，開普勒將會有幾百台人形機器人陸續進入全球市場。
至于人形機器人的ChatGPT時刻何時到來，胡德波認爲，“這只是時間和數據的問題。”
當人形機器人相關數據積累得足夠多，具身智能大模型將會迎來ChatGPT時刻，那時，人形機器人的泛化能力和通用性將會得到一次巨大的提升。
