全球车企探索人形机器人工厂应用与规模挑战

财π新闻 全球汽车业的生产模式正处于深度重塑的关键阶段,欧美日韩主流汽车厂商已率先在生产环节启动人形机器人的引入与布局工作,不过从全行业整体发展态势来看,相关应用仍处于初级探索阶段,尚未显现出明确的财务增益效果。作为汽车工业自动化升级的全新方向,人形机器人正在逐步打破传统工业设备的应用边界,为延续数十年的汽车制造自动化体系注入全新的变革动力。

汽车制造商使用工业机器人已有数十年历史,过往行业内普遍采用的是固定点位部署的单臂机器人,主要执行车身框架焊接、车门面板涂胶等标准化高强度重复性任务,这类传统自动化设备稳定性强、作业精度高,是支撑现代汽车规模化生产的核心基础,但也存在明显的应用局限,设备固定在特定位置运行,作业场景十分单一,无法适配车间内灵活多变的零散物流、零件分拣、物料转运等柔性工作,大量基础辅助岗位长期以来仍需人工值守完成。正是基于传统自动化体系的这些短板,全球主流车企纷纷将人形机器人视为新一轮产业升级的核心突破口,依托人工智能、具身智能、高精度传感等前沿技术,新一代人形机器人具备自主移动、场景适配、语音交互、应急处置等全新能力,无需对现有工厂厂房、生产设备进行大规模改造,即可快速适配人工岗位的工作场景,承接零件分拣、物料搬运、产线辅助等基础工作,打破了传统工业机器人的场景桎梏,为车企实现全流程柔性自动化提供了全新可能。

目前已有多家车企在旗下不同区域的工厂开展人形机器人的试点工作,部分企业甚至已经启动规模化部署的相关规划。宝马集团今年早些时候宣布,已首次在德国莱比锡工厂将人形机器人投入生产试点,执行此前已在美国斯帕坦堡工厂验证过的生产任务,该试点项目首次将物理人工智能引入欧洲生产体系,探索将人形机器人技术融入现有汽车量产流程,重点测试其在高压电池组装及零部件制造等环节的应用潜力。宝马在斯帕坦堡工厂部署的人形机器人,此前已在10个月内参与了超过30000辆汽车的生产,负责将焊接所需的钣金部件准确放置到位,这一任务对速度和精度要求极高,同时能够有效减轻员工的体力负担。此次莱比锡工厂试点所部署的AEON人形机器人高1.65米,重60公斤,配备21个传感器,可通过强化学习和模仿学习快速训练,主要承担零部件输送、电池装配中的抓取与放置等重复性工作,该机器人并未采用双足结构,而是使用轮式移动底盘,宝马方面认为在平坦的工厂车间环境中,轮式设计比双腿更加高效稳定,机器人单次续航时间约为3小时,而工厂标准班次通常为8小时,为此设备配套了自动换电系统,机器人可自行前往换电站,并在约3分钟内完成电池更换。宝马集团明确表示,采用人形机器人的核心目的是补充现有自动化技术,而非替代人力,核心是减轻人类员工的劳动负担、进一步改善工作条件,同时宝马还成立了全新的“生产物理AI能力中心”,整合内部专业资源,并与外部技术伙伴合作,在真实工业场景中对相关技术进行测试与优化。

梅赛德斯-奔驰去年在德国柏林启动人形机器人试点,在装配等生产线上使用Apptronik公司的Apollo机器人,公司还在美国得州奥斯汀工厂测试Apptronik制造的机器人,用于物料搬运与分拣,相关测试工作围绕汽车制造流程中的多个辅助环节展开,逐步验证人形机器人在不同生产场景下的适配性与稳定性。法国雷诺集团今年宣布,将部署350台来自法国初创公司Wandercraft的Calvin人形机器人,用于汽车制造中的重复性任务,雷诺集团此前已对Wandercraft进行部分股权投资,提前完成了相关技术的前期储备,为后续的规模化部署打下了基础。特斯拉开发的Optimus机器人已在美国洛杉矶的特斯拉餐厅使用,特斯拉计划将来在其工厂中使用,并出售给其他企业和消费者,今年,特斯拉停止在加利福尼亚一家工厂生产Model S和Model X,为Optimus生产腾出产能空间,全力推进自研Optimus人形机器人的量产与落地,不仅在北美工厂迭代测试工业作业版本,相关设备后续还将逐步部署到更多特斯拉自有工厂的生产场景中。日本厂商方面,本田披露了新的“Avatar Robot”及多指机械手,延续其ASIMO人形机器人技术路线,丰田此前也宣布加入人形机器人“工人”竞赛,主张机器人意在“放大而非取代”人力,两家日本老牌车企相继披露相关技术进展,正式加入全球汽车行业的人形机器人应用竞赛当中。

当前配备AI的人形机器人,理论上能够在不对现有工厂或重型设备进行任何改造的情况下,四处移动并完成目前由人类完成的工作,与目前使用的大多数工业机器人不同,这类人形机器人能够响应语音指令,并且能够自主解决问题、应对生产过程中出现的各类突发事件。不过从实际落地的运行状态来看,这类机器人的动作目前仍显缓慢僵硬,直观展现出当前人形机器人商业化落地的阶段性短板,难以完全复制人类手部的灵活性和敏感性,在处理部分精细度要求极高的操作任务时,仍无法达到熟练人工的作业水准。在南卡罗来纳州的一家宝马工厂,一个有着屏幕脸的人形机器人从一个充电站走向一堆绿色塑料箱,它从一个箱子中抓取了一个汽车零件,转动身体,将零件放入手推车中,然后拉着推车穿过车间,机器人的动作缓慢而僵硬,看起来更像一个宿醉未醒的工人,宝马位于斯帕坦堡工厂负责物流工作的副总裁乌尔里希·维兰德表示,它们仍然比人类慢,但进步很快。

尽管全球车企的布局节奏持续提速,但人形机器人的大规模工业应用仍存在诸多现实瓶颈,并非所有汽车制造商都加入了人形机器人的应用潮流,部分车企对无腿或滑轮机器人的应用更为青睐,认为腿部的实用性暂时不高,轮子在工厂中可能更有用,通用汽车正在推进其“协作机器人”的应用,这类设备有手和臂,但没有腿,能够在工厂环境中稳定完成指定作业任务,对于部分车企而言,这类结构更简单的机器人已经能够满足当前的生产需求。除此之外,人形机器人的成本目前仍处于较高水平,对于工厂内的很多基础任务,往往存在更简单便宜的自动化替代方案,企业无需投入高额成本引入人形机器人即可完成相关工序,这也在很大程度上制约了人形机器人的快速普及。

业内人士指出,汽车工厂内的基础重复性工作有望被人形机器人逐步替代,但未来行业需要加强人机配合的相关探索,企业在部署新技术的同时,应当注重发展员工技能,引导员工掌握与智能机器人协同作业的相关能力,将人类的经验判断能力与机器人的高强度持续作业优势充分结合,以此实现生产率的最大提升。当前全球汽车行业的人形机器人应用仍处于持续迭代的过程中,各家车企根据自身的生产场景需求,选择了不同的技术路线与落地节奏,相关技术的成熟度与应用效果仍在持续优化,整个行业距离实现人形机器人的全场景规模化落地,仍需要经历一段较长的探索周期。

(编辑:曹凤芹)

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