2821
作者 | 程茜，编辑 | 心缘
开普勒除机器人主板等少数零部件采用国外厂商外，其余均为自研且已经实现国产化。
2023年某一个秋日下午，佛山一个摆满设备、零件、吊架的废旧车库中，一缕阳光从高高的窗户照进屋内，开普勒的第四代人形机器人通电后瞬间仿佛有了“生命”，这一时刻胡德波与整个团队感受到空前的兴奋与成就感。
这一人形机器人就是国内人形机器人创企开普勒打造的。今天凌晨，开普勒人形机器人也在一年一度的全球科技盛会——国际消费类电子产品展览会（CES 2024）上重磅亮相，开展当天，微软CEO萨提亚·纳德拉还现身开普勒展位。
尽管成立仅4个月，这家创企的人形机器人研发已经历经三年、迭代了四个版本。目前，开普勒人形机器人除机器人主板等少数零部件采用国外厂商外，其余均为自研且已经实现国产化。
其中，开普勒自研了行星滚柱丝杠执行器和自研旋转型执行器，并使得人形机器人的理解、决策、执行闭环流程达到1-5ms，能让机器人的行动更加流畅且平衡性更好。
开普勒探索机器人联合创始人、副总裁胡德波比较了被业界公认性能最强的波士顿动力人形机器人，Atlas响应速度在1ms及1ms以下。胡德波告诉智东西，开普勒要做全面对标特斯拉的人形机器人，他们计划2024年下半年实现人形机器人量产，预估对外售价为2-3万美元。开
普勒的策略是先做B端场景，包括智能制造、仓储物流、巡检巡逻等，并面向海外、国内两个市场推动人形机器人落地。智东西与胡德波进行了深入交流，一探这群热血年轻人对“机器人梦”的执着与坚持，以及未来这家创企将如何拉近理想与现实的距离。
01.三年车库创业第四代产品成熟遇市场热潮
时间回到2020年，一群儿时就对机器人憧憬满满的年轻人相聚在一个车库，凭借着满腔热血选择利用业余时间投身机器人研发。当时，70后的胡德波已经在科技行业有20余年的工作经验，分别于华为、中兴通讯、臻迪机器人等科技公司担任过海外及全球业务高管。
回忆起四年前的这段经历，胡德波说道，坦白讲，他们刚做机器人时全凭热爱，对于产品、收入都没有任何预期，单纯想一起做机器人。
因此，整个团队基本上就是埋头苦干，一步一个脚印不断攻克遇到的难题。从2020年至今，这个团队已经打造了四代产品，前三代产品主要为原型机，重点集中于人形机器人的腿、执行器、技术路线的验证方面，胡德波说，当时有些地方可能还需要胶带贴。四年间，开普勒自己的人形机器人产品成熟了，市场环境也逐渐热络起来。从产品来看，开普勒有几个指标来衡量，那就是“能力强、可量产、成本低”。
能力强指的就是人形机器人干活能力强，既要能搬能扛干粗活、也要手眼协同干细活，而且是高智商、善于自我学习的机器人；其次胡德波谈道，开普勒的定位是为实际工作场景设计，因此可量产性很重要；第三就是降成本能力，涉及到大量自研和制造环节的成本控制。
从整个市场环境来看，2024年11月工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，近两年来特斯拉人形机器人Optimus接连官宣新动向，国内玩家积极涌入人形机器人赛道。因此，他们规划2023年发布，2024年做量产和应用落地是一个比较好的节奏。开普勒就于2023年8月注册成立了，并在三个月后正式发布先行者系列通用人形机器人，这也是其迭代的第四代产品。
公司起名的由来也与这家公司的终极愿景相关。胡德波透露，开普勒的愿景就是解放生产力，希望将人从无聊的重复性工作中解放出来，去做如外太空探索这样更有意义的事。太阳系外行星开普勒被看作“第二个地球”，科学界认为其极有可能孕育出生命，但目前并无直接证据。
在这样的愿景之下，开普勒选择做人形机器人也就顺其自然了。他补充道，机器人想要大量替代人力，最好的方式就是与人的形态和能力相仿，在对现有社会进行最小改造的基础上让机器人发挥更大的价值。理想很丰满，现实却很骨感。2020年国内人形机器人的产业链很不成熟，“你要做的时候，就会发现好多东西都没有供应链。”胡德波感慨道，即便有其定制时间很长、金钱成本很高。
以人形机器人最重要的零部件执行器为例，他解释说，这就类似于人的肌肉和关节。开普勒机器人模拟人体真实运动原理，采用旋转执行器模拟关节，而用行星滚柱丝杠直线执行器来模拟肌肉伸缩运动，两者都没有现成供应链，尤其行星滚柱丝杠执行器技术难度非常高。
一开始，他们向国内外供应商询价后发现，想从国外定制的话，定制周期在两个月以上，一个执行器的价格就是数万元，国内的价格也在1万元左右。他说，开普勒的人形机器人浑身上下直线执行期有14个、旋转关节有14个，这么高的成本很难最终让机器人落地。
此外，早期人形机器人即便通过这种方式做出来，高昂的成本也会导致后续需要靠自研替换零部件的工作量变大。
这一背景下，自研成为开普勒实现最终愿景的一条有效路径。胡德波谈道，他们的团队从0开始学习、研发，就像马斯克造火箭一样，他们买书学基础理论、学习别人的设计图，自己着手设计、做计算机仿真、买机床，测试。据他透露，开普勒的团队包括机器人系统设计、电机、电控结构、人工智能算法、结构等各个领域专家，能覆盖机器人从设计到落地的各个流程。2024年接近量产时，开普勒预计会进一步扩充团队。
02.三大型号主攻B端场景开发者平台落地细分赛道
开普勒的业务体系逐渐清晰，包含具身智能机器人本体以及开发者平台两大部分。
机器人本体方面，2023年11月，开普勒推出先行者系列通用人形机器人，分为先行者K1、S1、D1三个型号。开普勒人形机器人身高178cm，体重85kg，智能灵巧手共有12个自由度，全身共40个关节自由度。
开普勒的人形机器人售价定在2-3万美元，胡德波说这是一个门槛。他解释道，美国一个汽车产业工人年薪在7.5万美元，三个机器人代替一个人就够了，不需要1:1代替。并且机器人很难达到人的灵活性和智能性，想要实现1:1代替也很难。
K1是标准款机器人，适用于教育科研、自动化生产线、智能搬运等，S1适用于复杂环境巡检、应急救援、户外安全作业等，主要用于户外巡检；D1主要面向危险环境检测、安全隐患排查等高危环境作业。
胡德波称，开普勒先行者系列的三个型号，主要区别在于机器人本体的防护能力，如户外巡检的S1，能够做到防水防尘防辐射。
从机器人的应用场景来看，开普勒的人形机器人应用较为丰富。开普勒的策略是先在B端场景落地，包括智能制造、仓储物流、巡检巡逻等。
虽然从需求的迫切性来讲，家庭场景的需求更为急迫，单人形机器人进入家庭的门槛很高，对于机器人的智能性、安全形要求更高，这可能是一个远期的目标。因此，开普勒会选择将机器人在B端场景迭代到一定程度之后，再考虑在家庭场景落地。
第二大业务板块为开发者平台。胡德波认为，特斯拉目前做机器人采取的是封闭平台策略，早期只用于自己的汽车制造工厂，并不开放给第3方使用，也未看到任何开放接口方面的信息。基于开普勒的开放机器人平台，通过系统集成或二次开发相应解决方案可以实现落地，也使得开普勒的人形机器人和场景离得更近。
除了汽车和3C制造、仓储物流等规模更大的场景，人形机器人还有诸多垂直场景，机器人企业无法针对每个场景去定制，再加上机器人搭载了大量传感器，不可避免会采集到企业的数据，而企业对于数据隐私、安全有所顾虑。
开普勒的策略是和企业一起打造垂直场景的解决方案，进一步加速人形机器人在不同场景的落地，同时，也会与国内外厂家同步合作推动落地。
03.大量零部件实现自研+国产化单个线性执行器能拉200kg
胡德波谈道，开普勒的人形机器人自研程度很高，除了机器人主板等少数零部件采用国外厂商外其余均为自研且已经实现国产化，并且这一部分也会逐渐转向采用国内厂家。
自研难度较大的是执行器，开普勒自研了行星滚柱丝杠执行器和自研旋转型执行器，这是先行者人形机器人的肢体硬核动力的来源。
其中，行星滚柱丝杠的研发时间在一年左右，该零部件可以用来控制机器人四肢，推力达到8000N，比普通电机定位更精准、爆发力更强、响应更迅速，能应对更多复杂任务。开普勒全身有14个线性执行器，整体的负载能力很强，并且能持续工作。
胡德波说道，行星滚柱丝杠的工作原理为，行星滚柱相当于公转的行星，一边围绕着中心轴转，一边自转，从而带动中间主轴丝杠做直线运动。经开普勒测试，其自研的一个线性执行器能拉300公斤重物，他们测试中曾经拉起了宝马重达200公斤的摩托车。
目前，国内人形机器人采用行星滚柱丝杠方案的执行器很少，行业内很多人士都还没有见过真正做出来的执行器，可能会误认为行星滚柱丝杠的速度慢、没有反驱，但实际上开普勒行星滚柱丝杠执行器不仅可以提供强劲反驱力，爆发力也很强，精度很高。
自研旋转型执行器主要用于腰部及关节处，转动峰值扭矩达200N·m，重复定位精度达到0.01度。胡德波透露，一些企业标注的转动峰值扭矩可能为最高爆发力的瞬间值，开普勒的旋转关节能持续以200N·m的扭矩工作，是额定工作值。
该旋转型执行器采用谐波减速器，内置了开普勒团队设计的离合器。机器人摔跤扭到关节时，离合器就会自动脱离，保证关节不会受到损坏。
人形机器人的灵巧手也为开普勒自研。胡德波算了一下其中的成本，一只灵巧手需要12个空心杯电机，空心杯电机目前售价在几百块左右，一只手的成本就需要上千块。并且随着人形机器人市场热度变高，如今灵巧手的价格从1万块钱一只上涨到4万一只。
但自研灵巧手的难度并不低，他们需要考虑手的负载、控制精度等。
胡德波简单解释了自研带来的好处：“东西都是自己做的，不必受限于供应链，产品迭代和成本控制就更容易实施。”
04.星云系统解决机器人感知控制闭环时间对标波士顿动力
软件层面开普勒也实现了多项自研。
在感知方面，开普勒自研了星云系统，让机器人实时感知周围环境，解决看、听、感知的问题。
首先是视觉，开普勒人形机器人中有两套3D视觉相机，一个用来往下看，保证机器人做到手眼协同，一个是用来往前看的摄像头，可以完成环境建模和自动导航，两套3D视觉相机都可以通过深度学习识别物体和认知环境。
开普勒机器人头部还集成了多鱼眼360度环视相机。
其次是听觉，机器人搭载了麦克风阵列，并通过大模型的能力让用户与机器人实现语音交互，基于此人形机器人可以根据用户的指令进行推理决策。最后是解决感知，胡德波谈道，这一感知特别指本体感知，人形机器人本体里有大量压力传感器、姿势传感器等，可以让机器人明确自己的状态以便执行下一步操作。
为了让机器人更聪明、更智能，开普勒为人形机器人搭载了云端多模态大模型，帮助其理解、推理任务，机器人本体上则部署了响应速度更快的行业小模型。据胡德波透露，开普勒人形机器人的具身智能系统包括大模型、小模型、深度学习、强化学习、大量传感器、执行器、神经通讯系统等诸多要素，基于这一系统，其从感知、决策到执行的闭环目前已经稳定实现5ms，也就是机器人在1s之内可以执行200次。他补充说，开普勒之后大概能达到1ms，达到全球领先水平。
相比之下，人的大脑识别物体、做出决策的闭环最快大概需要150ms，本能反应的时间大概在10-20ms。此外，当下最灵活的波士顿动力的控制闭环大概能做到1ms甚至1ms以下，这也是人形机器人此前行动卡顿的主要原因，因为“每一个闭环的调整时间过长”。开普勒将这一闭环控制在1-5ms内，就能让人形机器人保持很好的平衡能力以及动作连续性。
05.人形机器人产业尚处早期国内需加速智能化能力提升
去年以来，人形机器人迎来了一波新的发展高潮。国家政策支持、巨头创企入局等带来诸多利好变量。
胡德波称，现在人形机器人产业仍处于早期阶段，非强竞争阶段。很多新的公司参与进来会发现当下市场空间很大，但面临的挑战也更多。与智能手机的供应链不同，人形机器人的供应链并不成熟。
这也有更多积极意义，参与者能一起推动产业的高速发展，例如此前从事工业机器人或者相关产业的供应链厂商，或许会转向为人形机器人做零部件，使得人形机器人的发展周期更快。
因此，对于这一产业而言，入局玩家变多是国内产业最大的变化，从全球市场来看，胡德波认为，人形机器人迎来了商业化拐点，少数企业进入商业化。
开普勒对于人形机器人的落地会更加乐观，一个原因在于，挪威人形机器人公司1X Technologies、亚马逊参投公司Agility Robotics的人形机器人已经开始小批量量产、落地应用；另一原因为，特斯拉官宣的视频也表明人形机器人可以真正执行任务，也就是经过了场景验证的环节。
他还提到，当时马斯克宣布要将人形机器人的售价定到2-3万美元之间，所有人都震惊于机器人能力能与这一价格相匹配，为这一产品落地提速。他也自豪的说道，开普勒今年就能做到。
从国内人形机器人产业的发展来看，国内企业有两大优势，一方面人口老龄化加速、制造业的劳动力短缺，因此机器人的需求更大；第二是国内厂商普遍在工程化和硬件成本方面有优势。
他也坦言，总体来说智能方面国内要落后于国外，这也是人形机器人实现大规模普及的重要因素。
06.结语：人形机器人迎商业化拐点
2023年，人形机器人产业面临着前所未有的市场机遇期，大模型强大的泛化能力，让人形机器人的智能性有了跨越式提升，这一市场的参与热情也空前高涨。使得原先大多停留在科研、展示用途的人形机器人，有了走出实验室的可能性。
除了巨头玩家外，2023年以来越来越多如开普勒一样的人形机器人创企涌现，它们经过数年的技术积淀，在这个时间节点亮出了首款产品。同时，人形机器人作为一项极其复杂系统化的工程，既需要企业具备综合科技硬实力，也需要整个生态汇聚力量。
2023年还有一大利好因素是，国家相关政策的出台，能帮助企业解决长期研发的投入成本、通用智能等方面关键问题。
在这些因素的综合作用下，纵观全球产业，人形机器人商业化时代已经到来，这一产业将掀起一阵新热潮。
下载ECAD模型
