特斯拉机器人在向你我走来

1月31日,特斯拉的首席执行官马斯克在X网站上传了一段视频,内容显示其最新的Optimus正在摇控下行走,并配文“和Optimus一起散步”。

虽然视频不长,但从视频中可以看到,人形机器人步态缓慢却自然,并且机械臂还能跟着步伐有节奏摆动,而不再是原先较为机械的运动,展现出了非常不错的人体协调性特征,同时,相比去年12月份所展现的OptimusGen2 ,这次的机器人这台机器人的躯干和四肢部分都没有外壳包裹,首次将零部件结构进行开放性展示,揭示了其内部错综复杂的零部件结构。

我们可以粗略看到,这台机器人使用大量的传感器、控制器等电力电子器件交织而成的“神经系统”与“肌肉”,关键部件和连接器数量超100个,但整体特点是模块化集成度较高,外露线束少。此举也证明了外界对于角接触轴承等部分关节零部件的猜测。

我们可以粗略看到,这台机器人使用大量的传感器、控制器等电力电子器件交织而成的“神经系统”与“肌肉”,关键部件和连接器数量超100个,但整体特点是模块化集成度较高,外露线束少。此举也证明了外界对于角接触轴承等部分关节零部件的猜测。

▍量产难题

机器人大讲堂认为,此次展示标志着特斯拉人形机器人的部件设计已经趋于成熟,研发迭代即将画上阶段性句号。

在此前,马斯克声称Optimus 被严重低估了,其需求可能会达到 100 亿至 200 亿台,并 ” 自信地预测 “Optimus 将占到特斯拉长期价值的大部分。然而大众所关心的量产问题,在不久前的电话会议上马斯克却表示由于产能提升的步伐进入相对缓慢的阶段,大规模生产的时间预计推迟至2025年,届时将实现重要的产量突破,并启动小批量的交付。同时解释说面对完全陌生的领域,交付存在的不确定性仍然高,很难给出精确的预测。这一度引起特斯拉的股价出现较大跌幅。

值得注意的是,在视频中有一帧画面显示,目前该机器人的行动仍然由工程师操控和指导,此前特斯拉发布的叠衣服视频一度应发争议,马斯克也表示还未有完全自由运动状态下的 Optimus 出现在人们面前。这证明当下特斯拉人形机器人虽然领跑人形机器人产业创新,但并未与国内形成明显的代差,尤其在人形机器人的系统上,仍然处于探索阶段。

Optimus的实用性和安全性仍然是特斯拉需要克服的最大障碍。尽管马斯克表示有部分擎天柱机器人有望在明年交付,然而,鉴于特斯拉产品过去常常出现的交付延期情况,普通消费者实际购买到擎天柱的时间可能会超出马斯克的预期。一向注重人工智能安全性的马斯克还强调,特斯拉正在确保Optimus的安全性,尤其是大规模交付时的安全性。

虽然坊间也有猜测认为,这是由于近来马斯克正积极取得特斯拉的控股权,因此刻意拖慢了特斯拉人形机器人量产化的时间以获得更多支持。也有消息认为,马斯克此举在于积累人形机器人的技术代差和产业化优势,以迷惑相关竞争对手。

但对于大众而言,伴随着开年以来特斯拉的市值蒸发了1800亿美元,好消息是在1月25日的电话会议上,马斯克表示,接下来会每隔数月都会公布Optimus系列的最新进展,以保证市场监督和保持人形机器人的市场热度。

就实际情况而言,由于马斯克一直非常对于人工智能一直保持较为谨慎的态度,不断提升安全性似乎也能够理解,在此前马斯克为人形机器人加入了物理急停按钮,同时在最近的一次迭代我们也发现Optimus人形机器人采用了柔性和轻质的外壳以及皮肤来提升安全性,然而其高性能减速器和高耐用性执行关节所产生的高扭矩和刚性,以及AI潜在的可控性问题,都可能引发安全隐患。这些安全隐患不仅关乎机器人的使用安全,更涉及到责任归属等的复杂问题。

这些综合问题也使得马斯克很明确表明,短时间并未将人形机器人发展的目光聚焦于家务领域,Optimus Gen 2 可能将首先应用于其制造工厂。因为从擎天柱第二代起,设计初衷就并非为了投入家庭常见生产或销售,而是为这款机器人赋予执行那些人类不愿或无法胜任的任务的能力,此外,Optimus系列的外形和尺寸均参照人类标准设计,旨在确保它未来能够顺畅地融入人类社会并替代人力劳动,但这些高配置在家庭场景中实在有些浪费。

 

▍Optimus系列研发历程

虽然最新公布的视频看不到太多的细节,但是我们还是非常期待特斯拉的最新进展,如果再次回顾一下特斯拉人形机器人的产业研发和迭代历史,可以发现马斯克带领的特斯拉非常擅长于解决问题并创造奇迹。

特斯拉人形机器人最早可以追溯到2021年8月的AI Day ,在当时特斯拉首次展现其人形机器人的概念。而在2022年9月,特斯拉就公布了第一台 bumblebee ,这台原型机高173cm,重56kg,能够直立行走,速度可达2km/h,还可以搬箱子和给植物浇水。马斯克当时表示,Optimus 将于3-5年内实现量产上市,其最终数量将会达到百万级,而成本将降至2万美元左右。

 

6个月后,特斯拉推出了OptimusGen1,相比bumblebee ,OptimusGen1增加了独立短距离行走、搬运物体和使用基本工具完成物品分类等功能。到了2023年9月 OptimusGen1 已经可以做到做瑜伽拉伸的同时保持躯干平衡、能够排除现实世界动态影响,以及依靠视觉对物体颜色分类。

在去年12月份,特斯拉正式推出更新换代后的 OptimusGen2 ,展现了其人形机器人能够迅速迭代升级的强大技术力。OptimusGen2可以快速实现动态行走并完成90度深蹲动作,能够完成抓取鸡蛋等精细操作,其稳定性、灵活度、速度等均获得了全方位的提升。同时OptimusGen2 的重量在不损失性能的前提下相比一代下降了10kg左右。

尤其值得一提的是,OptimusGen2在手部设计上焕然一新,保留了上一代的11个自由度的特色,其中涵盖了六个主动关节与五个被动关节,并继续采用绳驱(Tendon Drive)技术。此次改进的重点在于引入了全新的Tactile Sensor触觉传感器,显著提升了手部的操作速度,减少了超过250毫秒的反应时间,使操作更为迅捷。

同时,手部精细度一直是特斯拉Optimus系列的研究重点。

早在OptimusGen1发布时,为了解决人形机器人在同时进行观察和操作实际物体两个步骤时所面临的挑战,研发人员就尝试基于视觉采用了分步骤的策略:首先构建一个基于自然运动的参考系统,随后对该系统进行优化并推广应用。

在当时的具体操作中,假设有人类示范了某个动作,研发人员会录制视频并从中提取关键帧,再将这些关键帧映射到机器人上。这样,仅凭一段示范视频,研发人员便能够成功地将人类动作转化为机器人的实际操作应用。

Optimus Gen 2在手部设计上进行了重要的传感器升级,新引入了触觉传感器,以实现对物体和环境的更细致感知。之所以选择触觉传感器而非继续依赖视觉传感器,是因为在手部操作的近距离范围内,视觉常会受到遮挡限制,而触觉传感器则能更好地适应这种环境,精确捕捉并处理周围的信息,确保机器人操作的精准与安全。

从每次迭代可以看出,特斯拉并不拘泥于当前的机器人技术框架,而是正在形成自身一套独立的研发体系,从而试图在人形机器人上,复制其在汽车领域展现的开放性和脑洞。

但是人形机器人作为一个全球最为前沿的未来产业,人才依然是一个较大的难题。去年11月,特斯拉为了进一步推动其人形机器人Optimus的业务发展,显著加大了对该项目的招聘力度。特斯拉在各大招聘网站上发布了一系列与该业务上下游紧密相关的职位,其中包括“TeslaBot强化学习工程师”以及“软件工程师”“机器人软件工程”等关键岗位,旨在吸引更多专业人才共同推动人形机器人的研发与创新。

可以预测,如果特斯拉这套基于视觉的通用机器人学习系统一旦成功,将有望被广泛应用于数千个人形机器人上,从而大幅推动其实用性和场景落地。

▍汽车产业与机器人产业的关系

特斯拉在车辆领域的丰富经验对于人形机器人 Optimus 的量产问题实际上具有深远的意义,因为该公司的汽车从本质上来说,已经具备了机器人的特征。

在进军人形机器人行业之前,特斯拉在汽车领域已经积累了丰富的软硬件实力,包括高效能的动力电池技术、自动驾驶硬件设备如强大的AI超级计算机Dojo,以及先进的自动驾驶软件算法和模拟分析能力。

这些技术成果可以直接且迅速地应用于机器人领域,将为特斯拉人形机器人的研发提供有力支持。此外,借助车辆领域成熟的供应链体系和质量管控方式,特斯拉将进一步加速人形机器人的产业化进程,推动其早日实现商业化落地。

例如,汽车和机器人在动力设计上有很多相似之处,因此,特斯拉在动力设计上的经验可以应用到机器人上。汽车的驱动单元旨在推动车辆加速前行,而人形机器人也同样拥有多达28个关节驱动器,从数量上看与汽车驱动器相差不大,但其所承担的任务却更为复杂。例如人形机器人需要执行如行走、攀岩等复杂动作,为此,研发人员可能需要进一步优化这种模型以确保其顺畅运行。

▍小结

距离2022年 AI Day 特斯拉发布Optimus 系列人形机器人已经过去15个月,几乎每六个月左右马斯克都会为我们带来有新的技术更新。但由于人形机器人的市场几乎空白,在实际落地场景上,马斯克可能也没有找到太好的答案,因此在Optimus 量产的过程中,需要解决的问题不仅仅是技术问题,还有产业链整合、市场的开发与挖掘,以及对于价格的把控等难题。