:自动化、数字化有余,AI+不足。
机器人设定好自动化程序后,在规范的环境下执行标准化指令,这类机器人被称为自动化机器人,它们不具备具身智能能力。此类机器人技术早已成熟,常见于工业以及部分商业环境。
然而,在家务和社会服务场景中,工作环境往往比工厂更为复杂,工作指令也多为非标准化的。机器人需要应对指令和工作场景的非标准化特性,这要求AIGC技术取得进步,以实现对自然语义的高精度识别,并结合具身智能技术在非标准环境下完成任务。在必要时刻,机器人还需要具备自主学习能力,以更好地完成任务。
随着具身智能的发展,部分家庭场景和社会服务场景开始使用一些简单的具身智能机器人来完成辅助性工作。然而,这些机器人往往缺乏机械手臂,限制了其应用场景的多样性。在已经成熟的工业应用场景中,机械手臂通常被固定用于自动化操作,而能够自由移动且具备有限具身智能的产品,大多缺乏机械臂。因此,在AI技术真正成熟之前,移动的机械手臂在复杂环境中的应用仍面临一定的风险。
在自动化和电气化时代,家务劳动的解决方案包括洗衣机、电饭煲、洗碗机等设备。然而,在具身智能时代,我们对家务劳动的自动化解决方案有了更高的期待。
以炒菜机器人为例,早期市场尝试推出单自由度的炒菜机器人,其解决方案类似于洗衣机,通过内置程序控制温度曲线和搅拌棒的转动。例如,九阳的炒菜机器人内置108道菜式,能够自动京饪并控制搅拌棒翻炒。类似的产品还包括科沃斯和苏泊尔等品牌。高端产品则具备智能引导菜谱和称重投料等功能。这些设备在一定程度上实现了烹饪的高度自动化,但在炒前备菜和炒后清洁环节仍无法实现自动化,用户体验并不理想,导致消费者多以尝试为主。在二手交易平台闲鱼上,炒菜机的二手产品数量较多。
2015年,英国创业公司 MoleyRobotics开发了一款模拟人手臂的厨房机器人Moley,该机器人使用3D捕捉技术,通过模仿厨师的动作进行学习。然而,由于具身智能技术的局限性,Moley的成本偏高且效果一般,至今仍未实现商业化。MoleyRobotics面临的两大难点分别是AI技术能力不足和高度仿生机械手臂带来的技术难度与成本提升。在此后的机械手臂家务劳动尝试中,其他方案普遍未采用仿生机械手臂。
移动底盘加机械手臂(未必需要仿生)是未来家庭服务机器人的技术路线之一。2021年年初三星在CES上展示了机器人保姆BotHandy的原型,该机器人通过摄像头和人工智能识别物体能够满足取洗好的衣服、放洗碗机等家居需求。然而,家庭服务机器人要像家电一样普及仍需时间。以美的集团为例,其家庭服务机器人品牌WISHUG于2022年6月发布,被定位为家庭中控,核心功能包括 AI管家、家庭助理、安全卫士和科技玩伴。但WISHUG目前不具备机械臂,应用场景还不够成熟。美的拥有领先的工业机械臂产业KUKA,但创业公司Skyline Robotics将KUKA机械臂结合AI,提供摩天大楼擦窗的机器人解决方案。
消费者期望的厨房机器人应具备自动准备食材、学习菜谱、自动烹饪和自动清洁等功能。这有待于 AI技术的进一步发展。在当前的具身智能技术水平下,斯坦福大学团队开发的 Mobile ALOHA是一个低成本、开源的双臂移动操作机器人系统,旨在通过模仿学习和远程操作技术解决机器人在复杂任务中的应用问题。MobileALOHA使用消费级硬件和开源软件,大幅降低了机器人的成本。该系统包括摄像头、笔记本电脑和移动底盘,总成本约为3.2万美元,远低于传统双手机器人。2024年,一段MobileALOHA的开发视频引起了市场关注。在视频中,MobieALOHA能够自主按电梯、擦拭红酒杯、与人类击掌、归位凌乱的椅子,还能像厨师一样倒油、翻面煎虾仁,并将锅清洗干净放入柜中。
谷歌在2023年3月与研究团队合作开发了视觉语言模型PaLM-E(PathwaysLanguage ModelwithEmbodied),并尝试将其应用于机器人控制。在厨房测试中,PaLM-E控制下的机器人手臂能够完成打开抽屉、取出薯片并递给测试人员的指令。在测试过程中,机器人展现了较强的抗干扰能力,即使测试人员将薯片重新放回抽屉,机器人也能再次将其取出。实验表明,视觉语言模型应用于机器人控制后,在家庭使用场景中的体验大幅提升。
清洁类机器人是目前消费级机器人中较为成熟的品类,包括扫地机、割草机器人和泳池清洁机器人,其中割草机器人和泳池清洁机器人在欧美家庭中雷求较高。扫地机作为最成熟的产品,近年来每年都在不断升级迭代,解决了全局规划、拖地、自清洁、越障等各类技术难点。
在2025年CES展览上,石头科技和追觅展示了搭载小型机械手臂的扫地机产品。石头科技的SarosZ70(国内型号为G30Space探索版)机械手拥有五轴折叠设计,可在机身顶部完全折叠并收缩,保持7.98厘米的超薄机身。该机械手配备3DToF传感器和RGB摄像头,能够识别并抓取重量不超过 300克的地面物品,并将其分类收纳到指定区域。然而,外媒The Verge 在实测后指出,该产品的运行速度较慢,例如在测试中,它花了大约一分钟的时间拿起并移动路径上的袜子。
追觅的扫地机器人则配备了夹爪机械臂,其工作流程包括:首先,机械手从舱内伸出,通过机身双目系统识别障碍物;其次,夹爪上的RGBD摄像头进行障碍物的点云重建,确定抓取点;最后,机械手执行抓取动作,将障碍物放到指定位置。追觅的设计理念是先完成地面清洁,再对障碍物进行整理、最后对遗漏区域进行补充清洁。这种设计旨在解决用户在使用扫地机时的两大痛点:狭窄空间的地面清洁和地面上杂物的人工归整。
尽管石头和追觅的机械手臂扫地机在技术上取得了突破,但目前仍处于测试和改进阶段。石头科技计划在2025年年中将SarosZ70推向美国市场。这些产品的商业化推广仍需时间,但它们为家庭服务机器人的未来发展提供了新的思路和方向。