优必选冲刺「人形机器人第一股」 背后：苦熬11年，布局全栈技术
机器之心原创
作者：吴昕
很难不佩服这家公司。
它最初由周剑在 2012 年创立，完全不起眼。当时，讨论商业化人形机器人和马斯克谈论火星移民一样如同天方夜谭。
人形机器人是一件艰难而伟大的事，也是一个对硬科技要求最高的超长赛道，需要细水长流。仅靠情怀远远不够，目的地只属于幸存于每一段艰险航程的人。
从来，时势造英雄，适合的思维秉性，套上合适的商业模式，遇上适合的产业演进阶段，坚守 11 年，这家公司的航程来到里程碑时刻 —— 2023 年 1 月 31 日，优必选科技向港交所提交招股说明书。
优必选冲刺「人形机器人第一股」像一个时间刻度，如果说过去十年是服务机器人的 10 年蛰伏期，未来 10 年就是黄金发展期。
人形服务机器人，过去看欧美，现在看中国。
一、「不合时宜」的孤勇者
很多硬科技创业故事的开头，都似乎让人很难看懂。
新能源汽车领头羊比亚迪成立于 1995 年，从电池的制造生产及相关技术的研发起步，到 2003 年进入汽车领域，彼时比亚迪已经积累了多年的电池核心技术，这也为它后续成长为新能源汽车领军企业打下深厚基础。
同样，在 2012 年正式成立之前，优必选创始人周剑已经跟机器人的关节——伺服驱动器「死磕」近五年。
2008 年，学自动化出身的周剑在日本的一个展会上看到人形机器人。一问价格，惊呆了—— 特别贵，还不卖。于是，他决定创业做中国自己的人形机器人。这个时间有多早？当时，苹果推出第一部 iPhone 并将公司更名为苹果公司才过去一年。ASIMO 机器人的机械传动还在靠皮带，每一次表演完了，都要退到后台调松紧。
当时，中国在人形机器人领域还是一片空白，但周剑下定决心要闯进这个无人区。和很多硬科技创业故事的开头一样，只有进入这个行业，创业者才知道自己选择的难度是地狱模式。
人形机器人最重要的是关节，没有伺服驱动器，关节根本做不出来。这个硬件也占了整个机器人成本的 40%-50%。一开始，周剑想直接采购这种零部件，结果发现国内没有企业做，国外生产的零部件不仅体验差，一个伺服驱动器动辄要上百美金。
一台人形机器人普遍需要十多个自由度，仅这一项成本就要上千美金，这么贵的产品怎么可能走进千家万户？
周剑决定先让伺服驱动器实现国产化，让成本降到可以民用的水平，并选择「All In」。几年下来，他「烧」光了自己积攒下来的半亿身家，才研发成功，并将价格降到了可以规模化商用的级别。
据沙利文报告，优必选是全球首家完成小扭矩到大扭矩（扭矩从 0.2Nm 到 200Nm ）伺服驱动器批量生产的公司，也是全球首批在消费市场将配备多个伺服驱动器的多关节服务机器人商业化的公司之一。
优必选科技系全球首家完成小扭矩到大扭矩（扭矩从0.2Nm到200Nm）伺服驱动器批量生产的公司。
为研发人形机器人，优必选又投入了人工智能技术的研发，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。
全栈式技术布局也带来了高额的研发投入和丰富的回报。招股书显示，优必选 2020 年、2021 年以及 2022 年首九个月的研发支出占比为 57.9%、63.3% 及 61.4%，年均研发开支超过 60%，在全球拥有超过 1,500 项专利，其中逾 300 项为海外专利。
创业初期，很多人并不理解周剑研发人形机器人的意义，没有人愿意投资，直到 2013年，比亚迪联合创始人夏佐全伸出援手，以天使投资人的身份投资优必选。
深度参与了比亚迪发展全过程的夏佐全，也许在优必选看到了同样的一种可能，并伴随这家公司走到了今天。据招股书披露，夏佐全是除创始人周剑之外优必选的第一大个人股东。
二、什么都可以停， 唯独大型人形机器人 Walker 不能停
对前沿科技的追求与积累，从来就是地狱难度。
很多情况下，前沿科技从 0 到 1 的研发都只会是一个小步慢跑的过程，这就考验到了企业本身的定力：在种种困难甚至质疑萦绕在身边的时候，能否不忘初心，坚定前行？
早在 2015 年整个行业技术都还不成熟的条件下，优必选就立项要啃下大型人形机器人这根最难啃的骨头。周剑从动作、人工智能、产品外观等方面给团队设定了第一步的具体目标，完成期限是 2016 年内。由于核心关键技术需要时间，大型人形机器人 Walker 第一步研发目标未能如期实现。
当时，团队内部有人提出作为创业公司，不应该在这个时候投入大型人形机器人的研发。但在周剑看来，现在不做，未来永远没有机会。在硬科技行业，不布局前沿创新技术就是死路一条，到时候只能被人卡脖子。
在周剑的坚持下，Walker 项目继续推进，这才有了我们在 2018 年看到的第一代 Walker —— 严格地说，它只有一双腿。优必选在这款双足机器人上验证了步态行走算法，包括上下斜坡、不平整地面的自适应算法。
2019 年，Walker 第二代亮相，增加了灵活的双臂和灵巧的双手，结合机器视觉能力，可以实现手眼协调抓取。同时，也引入了语音交互，机器人可以与人沟通交流。除了进一步优化运动控制算法，还集成了更多的传感器，让机器人获得了感知功能，可以识别周围的环境和地形，实现自主导航行走。运动和平衡能力也得到了更多突破，即使受到外部冲击，也能自己调整平衡。
2021 年，优必选在世界人工智能大会发布了最新一代的 Walker X，身高 130 厘米，体重 63 公斤，拥有 41 个高性能伺服关节构成的灵巧四肢，并搭载了多维力觉、多目立体视觉、全向听觉和惯性、测距等全方位的感知系统。
技术演进的同时，优必选也在不断降低 Walker 的成本，他们是全球首家将双足真人尺寸人形机器人成本降低至 10 万美元以下的公司。
用在 Walker 身上，比如脚踝关节上的大扭矩伺服驱动器价格昂贵，而且效果不稳定。优必选就自主研发，将大扭矩伺服驱动器（扭矩为 15Nm 到 200Nm ）做得更加稳定，而且能够商业化 —— 一台成本已经降到几千块钱，也因此成为世界首个完成小扭矩到大扭矩（扭矩从 0.2Nm 到 200Nm）伺服驱动器批量生产的公司。
在视觉技术上，通过不断提升算法鲁棒性，Walker X 采用 U-SLAM 视觉导航技术逐步取代激光导航，进一步降低机器人导航成本，效果也更好。
得益于高通用性、模块化技术的布局和发展， Walker X 也实现了「模块化」——机器人部分部位，头部、手掌、电池都可以拆卸和组装，为更多场景做匹配。曾经在迪拜世博会中国馆担任「和平友好使者」的熊猫机器人优悠，仅仅在 40 天就完成了从设计到诞生，正是得益于 Walker X 模块化设计特点。
通过加快操作系统 ROSA 研发，将自身拥有的通用技术封装开放，Walker X 就能更快地走进更多的商用场景。
在大型人形机器人的商业化方面，优必选也大胆做出了尝试。据沙利文报告显示，优必选是中国首家推出商业化双足真人尺寸人形机器人的公司。优必选的招股书也提及，近三年，它们已经售出了价值近千万的大型人形机器人。
2021 年 10 月迪拜世博会开幕，随之优必选人形机器人上岗，在中国馆服务了 6 个月，提供了超过 1000 场次的接待导览服务，实现了人类历史上首个大型人形机器人真正商业化落地应用。
在 2022 年 10 月 特斯拉 AI Day 刚刚推出人形机器人的情况下，优必选 Walker 已经作为目前全球唯一能够量产交付的人形机器人，成功出口到沙特新未来城。
迪拜世博会期间，新加坡馆政府总代表拉里与熊猫机器人优悠握手。
三、寻找技术与商业的平衡
从 Alpha Go 战胜李世石开始，人工智能成为了全球科技领域的最热概念。但也有企业在这股技术浪潮中起了个大早、赶了个晚集。 具体到人形机器人细分领域，相关企业也面临商业化的难题。
波士顿动力属于创始人将爱好变成职业的典型。早些年在美国军方的支持下，投入大量的研发费用做出的人形机器人 Atlas 能跑能跳，还能后空翻，背后是对液压技术的倚重和不计成本地追求能量密度极限。
但这些运动技能的提升并没有很大改善人形机器人进入日常家庭服务等商业化场景的能力，高昂的成本反而让这些炫酷的机器人难以走进家庭。在商业化方面迟迟没有突破，也让波士顿动力数易其主。
在中国，资本对创新创业的宽容度比不上美国，也没有不计回报的巨额资本能长期无条件支持企业投入研发。在人形机器人还处于发展早期，需要持续投入大量研发资源的情况下，如何搭建起通向终极目标的阶梯？优必选找到的解决办法是先将自身已有的技术在不同领域中落地。
人工智能教育是优必选经过多年深耕后结出的第一个硕果。2021年，按收入计算，优必选在中国教育智能服务机器人解决方案供货商中排名第一，市场份额约为 20.1%。
智慧物流业务则成为另一大亮点，优必选全栈式智慧物流解决方案在推出的第二年（即2021 财年），营收达到 1.9 亿，增长率达 1403.4%。
2022 年下半年，优必选进入智慧康养行业，发布智能康养机器人及解决方案。
报告期内，优必选服务全球 40 多个国家和地区，拥有近 1000 个企业级客户，企业级机器人产品及解决方案贡献了公司约九成的营业收入。
优必选科技以人形机器人全栈技术为主干，生长出人工智能教育、智慧物流、智慧康养等行业的机器人产品及解决方案，以及消费级产品，在部分行业实现大规模商业化。
商业化不仅能给研发输血，商业化后的用户反馈也将「哺育」算法模型的发展。商用沉淀下来的更多核心技术还能复用至消费端产品，实现技术和商业化的相互促进。
四、硬科技的逻辑：风物长宜放眼量
启明创投创始主管合伙人邝子平给出了他对于硬科技创业规律的一个判断：硬科技企业在技术的投入上必须持之以恒，作为投资人，也必须能够理解科技企业不断投入的需求，做长线投资人。 这也点明了硬科技的底层规律——在前期需要有长期投入的耐心。
国内外硬科技赛道中，为建立技术壁垒而不断投入的例子不在少数。为了驾驭极紫外光的力量并将 EUV 光刻技术推向市场，光刻机制造商 ASML 持续投入研发超过 20 年，应对不断出现的高难度技术挑战。京东方跻身苹果供应链、带动行业上下游之前，已经持续投入 14 年、烧光数千亿。然而，一旦技术成熟并有了大规模的商业化场景，这些企业都获得了指数级增长。
无论是 ASML、京东方，还是亚马逊、特斯拉、英特尔等技术巨头，都深知这个逻辑：和消费领域及移动互联网领域 「一万年太久，只争朝夕」不同，硬科技始终是一个「风物长宜放眼量」的生意。在优必选的投资上，启明创投将这一信条体现得淋漓尽致 —— 在 A 轮阶段，启明创投就投资了优必选。直到现在，启明创投依然是优必选主要机构股东之一。
与此同时，硬科技创新还有另一项规律：一旦技术迈过发展拐点，迎来爆发时刻，那些提前做好布局的企业往往能获得指数级别的回报增长。上面提到的这些技术巨头，都等到了行业爆发的节点，最终在各自的行业中占据了领军地位。
走到今天这一步，苦熬 11 年的优必选，深度参与了人形机器人产业的发展，并筑起了全栈技术的竞争壁垒。一方面，机器人是个集成系统，涉及很多不同的技术，没有规模，就无法有效地集成。另一方面，在产量的规模上去之后，成本优势就会凸显出来。
由于 AI 技术还无法应对非结构化的通用场景，机器人本体成本也过高，人形机器人行业目还处在相对早期阶段，但它并不虚。与十一年前创业孤勇者姿态不同，受益于更好的传感器、驱动器、建模方法等，机器人移动技术迈进了一大步，此次优必选递表港交所，正值机器人概念被市场热捧，更多重量级公司也陆续入场，押注人形机器人的商业化。
2022年，亚马逊产业创新基金刚成立，就投资了美国人形机器人企业 Agility Robotic。三星 2023 年第一笔投资没有选择半导体，而是投资了韩国人形机器人企业 Rainbow Robotics。
特斯拉 CEO 马斯克发布了一款人形机器人原型，更是给这个行业注入一剂强心针，被业界寄予推动相关零部件的产业化、大幅降低机器人成本的厚望。
高盛预测，如果克服诸如产品设计、用例、技术、价格以及广泛公众接受度等障碍，到 2035 年，人形机器人市场规模将达 1520 亿美元，与电动汽车市场旗鼓相当，相当于 2021 年智能手机市场规模的三分之一，很大程度上解决制造业和老年护理等领域劳动力短缺的问题。
和此前的技术浪潮不同的是，中国在这一波机器人浪潮里已经迎来了独特的系统性机会。
2023 年 1 月，工信部等 17 部门又印发「机器人+ 」应用行动实施方案，提出到 2025 年，制造业机器人密度较 2020 年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升。方案聚焦 10 大应用重点领域，包括经济领域的制造业、农业、建筑、能源、商贸物流领域，以及社会民生领域的医疗健康、养老服务、教育、商业社区服务、安全应急和极限环境应用领域，打造一批「机器人+」应用标杆企业。
人们往往对技术 1-2 年迅速落地、要求回报的索求太高，但对 10 年持续进步的结果又期待过低。未来 10 年，也许会有一家万亿级的服务机器人公司出现，而且，很大机会是在中国。