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人形机器人行业研究:盘点国内人形机器人之优必选(上)

2023年12月19日

编辑:Ana Hu

中国出海半导体

 

在前几期的分享中,我们盘点了国外人形机器人的代表企业及其代表产品,从今天开始,中国出海半导体将引领大家开启国内机器人产业的梳理,我们将看到国内外人形机器人发展路径的明显区别,在本系列结束篇,我们还将进行具体的阐述。接下来,有请我们的今天的主角优必选闪亮登场。

 

优必选:我国首家人形机器人商业化企业,教育智能机器人行业领军者

优必选成立于2012年,从人形机器人的核心源动力伺服舵机研发起步,逐步推出了消费级人形机器人、教育智能编程机器人、商用服务机器人、智能巡检机器人等产品。2018年优必选推出大型机器人Walker,成为中国首家实现人形机器人商业化的企业。根据弗若斯特沙利文的调查报告中显示,在我国教育智能机器人领域,优必选2022年市占率22.5%,位居国内第一;在我国智能服务机器人领域,优必选2022年市占率2.8%,位居国内第三。

图1:优必选机器人产品种类繁多图1:优必选机器人产品种类繁多

 

优必选成立以来已成功开发多款人形机器人产品:

——2012年优必选成立并开始研发、设计机器人

——2014年成功开发并生产首款小型人形机器人Alpha机器人

——2015年Alpha机器人在中国国际高新技术成果交易会上展示

——2016年540台Alpha机器人在央视春节联欢晚会上同时登台表演

——2018年开发出第一代Walker机器人,实现了中国双足机器人行走能力的突破

——2019年推出第二代Walker机器人,实现更高的行走速度及自由移动6台Walker机器人于春节联欢晚会上表演

——2021年开发了新一代Walker机器人,Walker X熊猫机器人优悠全球首发,上岗迪拜世博会中国馆

——2022年悟空机器人在北京冬奥会开幕式上进行表演

 

优必选重视研发,已布局机器人领域核心技术。根据优必选招股说明书显示,2020-2022年优必选研发费用率分别为57.9%、63.3%、42.5%,维持在40%以上。2023年1-4月份,优必选研发投入1.61亿元,研发费用率高达122.1%。优必选目前重点布局的技术包括机器人技术(机器人运动规划和控制技术以及伺服驱动器)、人工智能技术(计算器视觉及语音交互技术)、机器人与人工智能融合技术(SLAM及自主技术、视觉伺服操作及人机交互),并通过专有的机器人软件框架——机器人操作系统应用框架(ROSA)实现功能及控制。

图2:2020年以来,优必选研发费用率保持在40%以上,其自主研发关键核心技术图2:2020年以来,优必选研发费用率保持在40%以上,其自主研发关键核心技术

 

优必选在机器人领域拥有两大核心技术:伺服驱动器、运动规划和控制技术:伺服驱动器优必选伺服驱动器技术领先,0.2-200N·m扭矩领域实现量产。伺服驱动器-机器人关节是开发机器人控制和运动能力的关键硬件。根据优必选招股说明书援引弗若斯特沙利文信息显示,优必选是全球少数将集成多个伺服驱动器为关节的服务机器人商业化的公司之一,是全球少数实现多系列伺服驱动器量产及实际应用的公司之一,也是全球少数完成小扭矩到大扭矩(扭矩从0.2N·m到200N·m)伺服驱动器批量生产的公司之一。凭借伺服驱动器的领先优势,优必选人形机器人的运动更加精准,产品自由度最高达41个,可顺利抓取不同形状和大小的物体。

图3:优必选大扭矩伺服驱动器和中小扭矩伺服驱动器图3:优必选大扭矩伺服驱动器和中小扭矩伺服驱动器

 

运动规划和控制技术

机器人运动规划和控制是指实时控制及管理机械移动部件的位置、速度及力量,以实现根据预期运动轨迹及特定运动参数进行运动,是人形机器人的核心关键技术。优必选在该领域布局的技术包括步态规划和控制算法、稳定控制算法和柔性控制算法。

步态规划和控制算法:优必选步态规划和控制算法可实现步态规划及平衡控制,实现机器人的正常行走。步态规划帮助机器人实现行走、上下楼梯、跳跃等功能的规划;平衡控制使机器人能够在复杂的表面上行走,防止潜在的干扰,提高机器人步行的稳定性、稳健性及环境自我适应能力。

图4:优必选的步态规划和控制算法技术助力机器人实现稳定行走图4:优必选的步态规划和控制算法技术助力机器人实现稳定行走

 

稳定控制算法:优必选将稳定控制算法应用人形机器人中,使机器人实现稳定控制能力:

  • 倾倒恢复能力:受到外力影响时,优必选机器人可在移动过程中纠正步伐频率及落脚点,提升行走稳定性。
  • 单腿平衡能力:通过单腿平衡能力,优必选机器人不会被轻易推倒,稳定性强且能完成一系列不同的动作。
  • 动态平衡能力:优必选采用了力位混合控制算法,使机器人能够在不稳定的坡地及地面上保持平衡。

图5:优必选机器人拥有稳定的控制能力和较强的动态平衡能力图5:优必选机器人拥有稳定的控制能力和较强的动态平衡能力

 

柔性控制算法:优必选已开发出自有的柔性控制算法(结合远程操作与双臂力控技术),以实现灵活安全的人机交互。

图6:优必选服务机器人可以实现与人类的安全交互图6:优必选服务机器人可以实现与人类的安全交互

 

下接:人形机器人行业研究:盘点国内人形机器人优必选(下)

 

数据来源:优必选

参考文献来源:国金证券研究所

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