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硬科技铁三角:机器人、电动汽车、低空经济

 依薷书坊 2024-05-15 发布于福建

机器人、电动汽车、低空经济,可能是中国硬科技赛道上,近两年最火热的标的。三方诸侯在各自的领地里“野蛮生长”,支撑起中国经济巨厦的一角。它们之间看似毫无关联,其实暗藏着若隐若现的交汇点。本文旨在发散而开放地探讨这三者可能会携手编织出怎样的“赛博故事”,并在最后提出几个更具体的潜在研究方向。

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硬核的技术共通性

既然是硬科技赛道,那么咱们先谈谈技术。三大领域在技术侧的相似点和交集有很多,但本文重点关注电池技术、智能控制与自动驾驶这两个方面——这不仅是由于它们备受舆论和市场瞩目,也因为它们在某种程度上决定了三大领域未来的发展上限。

时代的宠儿:电池技术

在以往的分享中,笔者提出过这样一个看法:在机器人领域,电池相对而言不太被人关注。在现实中,无论是工业机器人、服务机器人还是人形机器人、特种机器人,高效的电池技术都意味着不必频繁充电,从而大幅提升整机的运行时间和作业范围。这其实是一个很朴素的道理。

对电动汽车而言,电池的意义就更是尽在不言中了,电池系统几乎直接影响着车辆的续航里程和动力性能。近年来,锂离子电池能量密度的提升、成本的下降,以及快充技术的发展,协助拉升了电动汽车的市场接受度。电池管理系统(BMS)的智能化演进也提高了电池的安全性。

而以eVTOL为代表的低空飞行器同样需要电池技术的迭代。由于空中作业对能量密度、重量比有更高要求,eVTOL等设备需要先进的电池技术以支撑其起飞、飞行和降落,同时保证足够的安全冗余。电池技术的进步,比如固态电池的研发,将直接影响到eVTOL的商业化进程。

下面再来说说智能控制与自动驾驶

提到这一点,当然首先要谈汽车。自动驾驶技术在电动汽车上的应用,不仅仅是车辆的自主驾驶能力,还包括车辆与基础设施、其他车辆、行人的通信交互(即V2X技术),以及对交通环境的实时感知与决策。这依赖于高精度地图、激光雷达(LiDAR)、摄像头、毫米波雷达等传感器,以及强大的计算平台和先进的AI算法。

与之类似的,我们同样可以说,低空飞行器同样依赖于自动驾驶技术的成熟,以实现更高效、精准的飞行服务。具体技术包括路径规划、避障、降落等。它们通常需要集成GPS、惯性导航系统(INSS)、地形识别技术,以及先进的机器视觉和人工智能算法,以确保在三维空间内的可靠运行。

机器人方面,高级运动控制算法如路径规划、力控、视觉伺服等,与自动驾驶技术有着密切的联系。这些算法同样基于计算机视觉、机器学习和深度学习技术,使机器人能够适应复杂的作业环境,执行精确的操作任务,如在制造业中的精密装配或在未知环境中自主导航。

本文认为,这三个领域的技术进步,实际上是可以天然相互促进的。例如自动驾驶技术在汽车上的成熟应用,其算法、传感器技术的突破,可以直接或间接地提升低空飞行器的导航精度和机器人的智能水平。同样,电池技术的革新不仅能推动电动汽车的发展,也可为飞行器和机器人提供更持久的能量来源,促进这些领域产品的迭代和应用场景的扩展。

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供应链的整合重塑

说完了技术,来聊聊承载技术的供应链。

随着国内外环境的快速变化,本文预测供应链的捏合对机器人、低空飞行器、电动汽车的重要性将日益凸显,主要体现在零部件共享和制造工艺的通用性上,以实现更高效、更经济的生产体系。

先来看零部件的共享互通

电机、传感器、电子控制单元(ECU)等关键部件几乎可算是三大领域共同依赖的基础组件。

例如,高功率密度电机在电动汽车中用于驱动,在飞行器中用于推进系统,在机器人中则协助实现运动;传感器如陀螺仪、加速度计、摄像头等,对于导航、姿态控制、环境感知等方面不可或缺;ECU则负责收集传感器数据、执行控制策略、监控系统状态——其在三个领域的应用原理相似。

这些部件的通用性,对不少供应商而言,意味着有机会规模化生产并降低成本,同时提高供应链的灵活性和响应速度。

而随着零部件共享的深入,供应链管理也会趋向重新整合与优化。企业可以通过建立战略合作伙伴关系,实现跨行业采购,减少库存成本,提升供应链的透明度和抗风险能力。此外,可以建立信息共享机制,使供应链上下游企业能及时响应市场变化,协同进行产能规划和库存管理。

制造工艺的通用性

这一块很有些可以挖掘的东西,下面举几个方面的例子来探讨。

比如在轻量化材料的应用方面,电动汽车、低空飞行器及高端机器人为了提升性能、减轻重量、提高能效,预计将不断探索和采用轻量化新型材料,包括已经很为人所知的碳纤维复合材料、铝合金等。这些材料的加工技术、成型工艺(如注塑、热压、3D打印)具有较高的通用性,一个领域的进步往往能被推广到其他领域,促进制造技术的整体升级。

再譬如在精密制造技术方面,高精度数控加工、激光切割、精密装配等对确保电动汽车的驱动系统、飞行器的结构件、机器人关节等部件的精度和可靠性至关重要。这些技术的通用性意味着制造商可以在不同的生产线之间共享设备和经验,提高生产效率,缩短产品上市时间。

而通过供应链整合与制造工艺的通用性,不仅能降低研发和生产成本,还可促进环境保护。例如轻量化材料的广泛使用,能减少能源消耗;制造工艺的优化则可以减少废料的产生和资源浪费,有利于实现绿色制造和可持续发展。

 

服务与应用的融合

发展低空经济、机器人和电动汽车的终极价值,是为未人类生产生活做出贡献。它们在城市空中出行、物流配送、紧急救援与公共安全等多个方面预计将展现出强大的协同潜力,为未来的智慧社区、智慧城市建设提供思路。

和普通人关系最紧密的,应该是空地一体化交通

随着低空经济的发展,飞行汽车和空中出租车等新型交通工具将逐步融入城市交通网络。这些空中交通工具,如果能与地面的自动驾驶电动汽车实现无缝对接、形成“空地一体化”的多模式联运系统,那么乘客就可以便捷地在空中与地面交通模式间转换,大幅缩短出行时间,缓解地面交通拥堵,提升城市交通系统的整体效率。例如,你可以从家乘坐自动驾驶电动汽车前往最近的垂直起降(VTOL)站点,然后乘飞行汽车直达目的地附近的停机坪,最后再换乘电动汽车完成“最后一公里”旅程。

物流配送

在物流领域,无人机和无人车的联合应用已经发生,且正在重塑配送模式。无人机因其众所周知的灵活性高、不受地面交通限制的特点,非常适合偏远、社区附近以及常规交通难以到达的区域的配送;而无人车则在城市街道和固定路线的配送中展示出优势。两者的结合,可以构建起一个高度灵活、高效响应的智能物流网络,提高配送效率,减少人力成本,同时降低碳排放。

赋能紧急救援与公共安全工作

在灾害应急、紧急医疗援助等特殊场景中,无人机、电动汽车和机器人技术的综合应用能够形成快速响应的协同作业系统。譬如说无人机可以迅速抵达灾区进行初步侦察,评估灾情并传输实时视频图像给指挥中心,指导后续救援;电动汽车和无人车可作为快速运输工具,携带救援物资和医疗设备抵达现场;而机器人如搜救机器人或远程医疗机器人,则能进入人难以到达或危险区域,执行搜救任务或提供即时医疗援助。这种跨平台的合作模式,极大提高了救援的时效性和安全性。

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一些研究角度的提出

以上,我们对机器人、电动汽车、低空经济可能产生的交融进行了“教条式”的梳理和预测,未来我们将在这一基础上从一些小切口进入,做出更多细化的研究。在此,先尝试提出一些可能的研究课题。

技术融合与创新:探索如何将电池技术、自动驾驶算法、轻量化材料等关键技术在三者间交叉应用,推动技术创新。

市场与商业模式:分析低空经济、机器人与电动汽车如何通过跨界合作,开发新的服务模式和盈利渠道。

政策与法规:研究如何制定统一或兼容的政策标准,促进这三个领域在基础设施建设、安全监管、环保标准等方面的协同发展。

环境与社会影响:评估这些技术的广泛应用对环境可持续性、就业结构、城市规划等方面的影响,并提出相应对策。

对以上课题感兴趣的朋友,欢迎联系,我们共同探讨。

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