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据高工机器人产业研究所发布的《2025年人形机器人产业发展蓝皮书》中预测,2025年全球人形机器人市场规模将达到63.39亿元,销量约为1.24万台;到2030年全球人形机器人市场销量将接近34万台,市场规模将超过640亿元。
据立德机器人平台《2025人形机器人与具身智能产业研究报告》的预测,2025年,中国人形机器人市场规模将达到82.39亿元,占全球市场的50%,同时,具身智能市场预计将达到52.95亿元,占全球市场约27%。
人形机器人产业在2025年正呈现出显著的增长态势,并逐步从技术研发阶段迈向商业化落地,其大批量制造以及落地应用或许就在不久的将来。
一座用人形机器人制造机器人工厂的搭建
近日,美国加州人形机器人公司Figure对外宣布,公司正在开发一座全新的人形机器人大批量制造工厂BotQ,并确保第一代生产线每年将能够制造多达12,000个类人机器人。“这只是一个开始,我们将从这里开始大幅扩大规模。”Figure表示,“在过去的几个月里,Figure硬件和制造工程团队一直在从头开始构建高效且可扩展的制造流程。”
1、重新思考机器人架构
实现高生产率从工程设计的早期阶段开始。在构建和内部制造Figure 02之后,Figure团队记录并分析了从零件制造到最终装配每个过程的周期时间,并得出装配时间的最大驱动因素从根源开始,即零件数量和制造流程。
接着,Figure 02被设计为原型,并广泛使用高复杂性、严格公差、慢速计算机数控(CNC)加工工艺等。期间,Figure团队发现虽然坯料CNC是一种很好的原型制作工艺,并且对高公差组件具有价值,但在试图大幅降低零件成本和制造组件的时间时,它不能很好地扩展。同时,零件数量也需要考虑,例如如果必须连接两个零件,则执行该操作需要时间。相反,如果可以将多个零件组合成一个,则周期时间会缩短。
此后,Figure完成了下一代机器人Figure 03的设计,这是为经济实惠和大批量生产而打造的生产机器人。为了提高生产制造效率,Figure改用模具工艺,如注塑成型、压铸、金属注射成型和冲压,从而能够节省数千小时的制造时间。以前在CNC机床上花费一周多时间的零件现在可以使用复杂的钢模在20秒内制造出来。
“改用这些流程会带来高昂的资本成本,但考虑到我们2025年及以后的机器人产量,前期投资可以很快收回。重新思考机器人架构还促使我们成立了两个新团队:一个安全团队和一个可靠性团队。”Figure表示。
此外,除了高生产率制造外,Figure还加强了对机器人可靠性的关注。位于BotQ的可靠性团队负责运行高度加速的生命周期测试,以了解机器人的使用寿命。可靠性团队通过专门的设备,包括高温烘箱、专用的执行器测试仪和故障分析设备,来了解故障的根本原因。利用这些数据,沟通机器人设计人员进行改进,以确保满足可靠性指标。
2、构建供应链
与大多数其他行业不同,类人机器人没有完善的供应链,“这最终导致我们几乎从头开始设计了整个机器人,包括执行器、电机、传感器、电池组和电子设备。缺乏成熟的供应链一直是我们团队在定义零件制造方式和地点时面临的最大障碍之一。”Figure进一步解释道,“我们将垂直整合什么,我们会选择在内部解决什么问题?最后我们决定将重点放在内部核心技术(执行器、手、电池、总装)的组装上,并在需要时利用外部供应商进行零件制造。”此外,Figure还聘请了一支由全球供应经理组成的团队,来协助供应链上的供应商建立牢固的合作伙伴关系。Figure的机器人有多种独特的商品,其中许多商品需要独特的工艺,例如电机绕组、柔性OLED屏幕或精确的光学设计。Figure坦言:我们所有选中的外部合作伙伴都能够与我们一起扩展,我们的供应链可以在未来四年内轻松扩展到100,000个机器人或3,000,000个执行器。
3、建立制造团队
当供应链的问题逐步解决后,Figure聘请了大量在职业生涯中一直从事生产线设计、优化生产线,并了解如何以高效、快速的方式优化将材料转化为产品的流程方面的专家。这些制造工程师负责将机器人组件分解为多个子站,选择合适的工具将零件连接在一起,为装配线设计和采购固定装置,并了解如何在零件快速变成机器人时对其进行测试。此外,工程师还向机械、电气和软件团队提供设计变更反馈,以缩短生产周期。
新产品制造的一个关键方面是了解生产线上的哪些操作是自动化或手动?从以往历史来看,人形机器人的制造量很小,自动化很少见。Figure通过查看质量和速度等指标,选择了流程的关键要素,以便在短期内实现自动化。
自动化能够更好地提质增效,以BotQ工厂中电机齿轮箱的自动润滑脂分配站为例,与手动润滑脂枪相比,使用自动分配工具可以更准确地控制齿轮箱润滑脂的位置和体积;电池测试和加载站环节中,在组装到电池组之前,机器人在拾取、扫描和测试每个电池单元方面比人类快得多。
4、建立基础设施
制造业需要大量的基础设施,才能使流程顺利进行。为了建立一家成功的工厂,Figure在开发过程中添加了新工具——即产品生命周期管理(PLM)、企业资源规划(ERP)、仓库管理系统(WMS),以及最重要的——定制的制造执行软件(MES)。
制造执行软件(MES)是BotQ工厂制造运营的支柱,由内部构建。MES将生产的所有方面集成到一个单一的实时数字生态系统中。从通过供应链跟踪零件到监控装配效率和确保严格的质量控制,MES使工厂能够以最高效率运营。同时,MES系统与IOT设备集成,以监控流程、跟踪谱系并提供与机器人中每个组件相关的所有测试数据的数字数据库。
5、机器人建造机器人
作为一项关键创新,BotQ将Figure人形机器人自动化集成到自己的装配线中。随着内部人工智能Helix的引入,BotQ内将能够使用机器人组装生产线上的关键部件,并充当物料搬运机在不同工位之间移动货物,而无需安装笨重且不灵活的输送系统。此外,AI驱动的自动化与人工监督相结合,可实现混合劳动力,最大限度地提高速度、精度和适应性。
通过使用机器人来制造更多机器人,Figure可以加快生产时间,同时最大限度地减少对重复性任务的人为干预,最终为自主制造的未来奠定基础。
据Figure分享,当前BotQ的建设已经取得如下进程:
• 垂直整合制造:Figure已决定将类人机器人制造引入内部制造,以控制构建过程、质量,并保证公司将向市场提供高性能机器人。
• 构建软件基础设施:在过去的这段时间里,Figure构建了可以支持批量制造的底层软件基础设施(MES、PLM、ERP、WMS)。
• 机器人构建机器人:Figure的人形机器人将在制造过程中用于构建其他人形机器人。这将在今年实施。Figure预计,随着时间的推移,其中参与的人形机器人数量将大幅增加,以提高生产线自动化程度。
展望未来,人形机器人产业具有巨大的发展潜力。随着技术的迭代和成本的下降,全球市场规模持续增长,人形机器人有望在行业领域释放更大的价值。同时,前沿技术的发展与进步也值得期待,或将重塑产业格局,推动人形机器人产业向更高层次迈进。
(本文综合整理自Figure、立德机器人、高工机器人产业研究所)
来源:荣格-《智能制造纵横》
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