2 万美元的机器人,马斯克想 3 年内就「量产」

Optimus 离*还差太远,但是特斯拉做机器人的决心不容忽视。
2022-10-04 10:56 · 微信公众号:极客公园  陈晨   
   

「像往常一样,这次也只有很少人会相信 Optimus 的潜力。」

北美时间 9 月 30 日举行的特斯拉 AI Day 上,在开场展示了略显简陋的人形机器人原型机后,一贯自信的马斯克也不禁调侃。

马斯克简单开场后,今年二月完成研发的 Optimus 一代原型机慢慢走过分开的屏幕、向现场观众招了招手后,「滑了」一个圆弧转身背向观众,走回屏幕后。

虽然动作还显生硬,但是马斯克和团队透露,台上这次「亮相」,是 Optimus 原型机*次在不使用安全线缆的情况下正常步行,「很担心它向前来一个马趴。」

随后,被三位工作人员推出来的最新版本 Optimus,虽然胸腔里的零部件被包裹了起来,但却被固定在支架上,并没有自主直立行走,不过它虽然被固定在「架子」上,还是做了一个类似「蛙跳」的动作。

早在去年公布了要造人形机器人后,媒体和业界都对特斯拉的「擎天柱」Optimus 寄予厚望,投行和分析机构更是已经大肆发布相关行业报告。不得不说,今天马斯克展示给大家的原型机,并没有太多「惊喜」。

甚至有网友在直播论坛中评价:这和小米的机器人有啥区别?

马斯克在发布会上透露,未来 Optimus 的定价将在 2 万美元以下——甚至比一台特斯拉电动车更便宜。

是什么给了马斯克自信,让他相信,目前仍「步履蹒跚」的 Optimus,将在未来量产数百万台,并对经济和人类社会产生深远影响?

01、更「苗条」的机器人

此次发布会上展示的特斯拉原型机器人身高 5 英寸 8 英尺(173cm 左右),体重 73kg,在体重上,跟之前他们说的 57kg 相比还是重了不少。

去年特斯拉公布各项参数以后,更「苗条」一度是业内最期待的部分之一。因为更小的体重身高比,意味着内部电机等零部件的轻量化,以及在装配上的高度集成。

在特斯拉原型机发布之前,优必选人形机器人创新中心负责人付春江曾经告诉极客公园,「特斯拉在电机方面有非常多的专利,它的舵机功率密度在体积受限的情况下,可能有一个比较好的向上的提升。」

虽然没有达成之前的许诺,但跟现在业内其他的人形机器人相比,还是有一些进步的。作为参照,波士顿动力的 Altas 体重 75Kg 左右,身高 1.5 米,国内机器人公司优必选的 Walker X 体重 63kg,身高 130cm。

特斯拉人形机器人整机参数 | 来源:特斯拉

不过 Tesla bot 更纤细的身材,一定程度上建立在更有限的自由度上。

此前马斯克宣称 Optimus 将配备 40 个机电执行器,也就是有 40 个可以活动的关节,不过这次展示的原型,只有跟波士顿动力 Atlas 一样的 28 个自由度。

付春江曾告诉极客公园,「40 个是处理正常走跑还有手部操作最少的一种选择,是为造一个通用型机器人设计的……再少的话,手部或者手臂的自由度就会有相对的削减。」

特斯拉技术人员在发布会上解释说,人类有很多的关节能很好地完成很多的工作,但机器人拥有这么多的自由度,并不十分必要。研究团队将 Optimus 的自由度降低到了*限度的 28 个。

电机等元器件的减少,能让特斯拉人形机器人在外形上更「苗条」,不过此举*的意图,更有可能是为了降低功耗。

去年七月,双足机器人 Cassie 在中途不充电的条件下,完成了 5 公里的户外长跑,用时约 53 分钟。这对机器人行业来说,是一个令人兴奋的突破,此前还没有机器人能完成这么长时间的奔跑。

在这 5 公里长跑中,Cassie 摔倒了两次,一次是计算导致「大脑」过热,另一次人类操作者失误以致转弯过快。这也意味着,即使机器人由人类操作,计算过程所产生的热量就足以让机器停止运作,更不用提一个自主运动的机器人所产生的高功耗了。

Optimus 躯干部分有一个高度集成的电池组 | 来源:特斯拉

除了尽量减少机电执行器、传感器,特斯拉还将传感器、电池以及冷却系统都集成到了躯干部分,以降低机器人的整体功耗。

高度集成的电池组容量为 2.3kwh,团队研究人员称,这样的电池组可以支持人形机器人工作整整一天。这样的集成化设计,也是来源于特斯拉从新能源汽车上积累的技术与经验。

Optimus 的 28 个自由度,其实把「灵活的手」排除在外。

手的设计作为单独的一个章节,足以看出特斯拉对它的重视,团队希望机器手未来可以抓取小的、薄的东西。只是这款有 11 个自由度、可以直接由手指驱动的机器手,还没有太多可以直接实机展示的地方。

02、自动驾驶,从轮子到双足

一个产品在设计之前,首先就需要考虑场景和落地的问题,特斯拉的人形机器人,到底能干什么?

在现场放出的演示视频里,原型机展示了三个工作场景,分别是在工厂中搬运箱子,给公司员工送快递、给植物浇水,以及较为精细的手部操作——移动金属条。机器人需要完成的操作包括,对物体的识别、行进、以及拿起放下。

「这与我们处理自动驾驶数据的过程相同」,在提到机器人对物体的识别时,一位研究人员介绍说。

人形机器人这么多年的研发以及落地商用的进程中,一个很重要的限制条件是通用型 AI 的发展。即使硬件技术发展到了较高水平,缺乏软件算法调教的机器人,也往往会空有人形。马斯克也在发布会上指出了现有人形机器人的缺点——没有智能、还很贵。

Optimus 行走进度表|特斯拉

对于特斯拉入局人形机器人这件事情,很多人感到兴奋的点是:特斯拉可能会走出「堆硬件做局部优化」的路径,从通用 AI 上入手解决问题。

特斯拉全自动驾驶系统 FSD,也确实在人形机器人的研制上发挥了作用。上周马斯克曾说,Optimus 将由 Autopilot 团队开发的人工智能控制。

Optimus 采用了跟特斯拉电动车相同的感知与计算单元,其中包括自研的芯片,以及三个自动辅助驾驶摄像头。它还直接从自动驾驶系统中,嫁接了计算机视觉神经网络。

这套视觉神经网络,能够做车周环境的渲染与简单建模,也能识别汽车摄像头摄录的图像流中,那些高频以及关键特征点。这些模型和关键点,能够帮助汽车识别以及预测环境中其他物体的状态,更好地导航。

在视觉导航、路径记忆以及规划上,同样技术也能为人形机器人赋能。

Optimus 对场景的实时建模以及对关键物体的识别 | 来源:特斯拉

「我们已经将机器人集成到自动驾驶模拟器里」,团队内的一个成员说。不过他们也提到,汽车与机器人面临的环境有很大的不同,迁移并不简单,他们需要采集新场景中的训练数据,训练局部运动等新的算法模型。

在工厂场景中,特斯拉人形机器人已经取得了不错的成绩,他们透露:工厂中的运动规划很完善,机器人已经部署到工厂中去了。

在发布会上,Optimus 团队人员还介绍说,他们将电动车碰撞安全测试的预测模型,也用到了人形机器人上,用来预测机器人在各种姿态下,是否会摔倒,以及摔倒后机器人各部分可能的受损情况。在跌倒、碰撞等状况下,机器人将*程度优先保障「大脑」安全,其次是躯干电池组的安全。

站立以及行走的稳定性一直是双足机器人的技术难点,也是关乎到是否能商业落地十分重要的一个因素,毕竟谁也不想买一个在端菜送菜时都会不时摔倒的机器人。

机器人原型的行走速度很慢,远未达到特斯拉之前所说的 8km/h,不过就像付春江介绍的那样,自动驾驶对实时性的要求很高,这套框架放到人形机器人上有冗余。特斯拉在自动驾驶上积累的各项能力,很可能会在人形机器人上,找到重新发挥作用的空间。

03、做机器人,他是认真的

「你编写的代码将在全球数百万个人形机器人上运行」,「我们欢迎你的参与」。

不只是马斯克,Optimus 的团队成员在介绍人形机器人的相关技术时,几乎都会呼吁更多的人才参与到他们的工作中去。一些人调侃,这是一场像发布会的招聘会。

特斯拉正在大肆招聘人形机器人的工作人员,据路透社介绍,特斯拉机器人大约有 20 个职位空缺,其中包括设计「执行器」这种关键部件的职位。

特斯拉对人形机器人的态度认真了,同时,特斯拉现有的专业力量和技术能力可能还不够。

「自动驾驶都还不像人们想象那么容易,某种程度上,人形机器人也是如此」,NASA 的 Dexterous Robotics 团队负责人肖恩·阿兹米(Shaun Azimi)说。

对于特斯拉现在推出人形机器人,一些业内专业人士推测,他们现在更多的是为了采集数据,做人工智能和神经网络的训练。

在今年一月份特斯拉的财报电话会议上,马斯克说:「我认为,随着时间的推移,这有可能比汽车业务更重要。」他所说的更重要的业务,正是特斯拉人形机器人。此前他们还说过,特斯拉人形机器人可能在 2023 年开始量产。

从他们发布的原型上看,特斯拉确实有量产上的考虑,他们从不同的电机数据中找共性,减少电机的种类,这样能降低机器人批量生产的成本。Optimus 公布的全身 28 个电机中,也只有 6 种不同的设计。

人形机器人执行器构型 | 来源:特斯拉

不过来自同行的质疑也不少,波士顿动力曾直接开怼:「波士顿动力公司已经在机器人及其双足运动上有着十多年的积累,但阿特拉斯(Atlas 波士顿动力的网红机器人)依然有着类似绊倒等错误,零件也局限了商业化,可见马斯克认为他可以在一年内超越我们的工作是多么可笑。」

富春江认为,特斯拉在机器人研发和制造上,有一些独特优势:

特斯拉规模大投入大,也更有可能招募到更多开发人员,在增加算力、增加动作多样性上进展可能快一些。

在材料方面,马斯克也搞卫星、火箭,他们有航空航天上积累的优势。

在汽车制造上,特斯拉把芯片、算法,通过平台化的方法大大简化,积累了开发、简化平台的能力。

斯拉制造汽车时专门造了非常大型的冲压机,人形机器人有五六千个零部件,未来也可能通过一体化的方式加快生产制造,这是他们在制造工具上的优势。

Agility Robotics 的首席技术官乔纳森·赫斯特 (Jonathan Hurst) 在接受路透社采访时说:「衡量成功的一个重要标准,是他们(特斯拉人形机器人)是否从中赚钱。」

业内也有质疑的声音,不少从业者认为,五年甚至十年之内,双足机器人不可能大规模落地,或者进入家庭。

最后,马斯克将特斯拉人形机器人量产上市的时间,延长到了 3~5 年。

真正投入精力一年来做机器人后,Optimus 距离*还差很远,但是,特斯拉团队变得更现实了。

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