文|卢滢西
8月11日,小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne原型机亮相发布会,这是继去年仿生四足机器人Cyberdog后,小米机器人Cyber家族的又一新成员。
据悉,CyberOne身高177CM、体重52KG,艺名“铁大”,能够感知人类情绪、视觉敏锐、可实现双足运动姿态平衡。
据业内人士向光锥智能透露,CyberOne的原型机由小米机器人实验室自研,而此前的Cyberdog“铁蛋”则是由小米生态链公司追觅科技参与研发。
人形机器人风头正劲,不少科技公司都把人形机器人当做秀肌肉的方式之一,除了波士顿动力、特斯拉和小米以外,戴森、优必选、追觅等科技公司也参与其中。
波士顿动力的“跑酷王”Altas火热出圈、戴森招募上****在10年内研发出可以做家务的人形机器人、而追觅科技也在去年8月启动了人形机器人的项目。
不过,从成品来看,除了波士顿动力的人形机器人动作灵巧,其他公司目前还处在简单“挪动”、甚至是概念阶段。
功能的简单、成本的高昂,让人形机器人目前仍处在“秀”的阶段:用之鸡肋、不做可惜。
巨头扎堆,波士顿动力一骑绝尘
2018年6月28日,本田汽车公司宣布停止人形机器人阿西莫的研发。
这个取名灵感来源于科幻作家艾萨克·阿西莫夫的“伟大作品”在1986年启动研发,曾被认为是全球最早具备人类双足行走能力的类人型机器人。
尽管“阿西莫之死”给行业带来了不小的打击,但人类对于人形机器人的探索一直没有停止,其中不乏知名科技公司的参与。
波士顿动力是仿生机器人领域不得不提的“老大哥”。
去年8月,波士顿动力在YouTuBe上发布一段人形机器人Atlas的跑酷视频,该视频展示了Altas几乎接近于人类的弹跳以及躯体稳定性。
波士顿动力Altas的跑酷视频
凭借着在仿生机器人上的技术优势,当赛道的其他玩家还在为机器人平面行走发愁时,波士顿动力的人形机器人Altas早已能跑、能跳还能后空翻。
放眼全球,能够实现人形机器人商业化运作的厂商屈指可数,除了波士顿动力的Altas以外,还有欧洲iCUB、软银的Pepper、Alderbran公司的Nao机器人和英国Engineered Arts的Ameca,而优必选算得上是国内为数不多的厂商之一。
2021 年,优必选发布了中国首款可商业化的大型双足仿人型服务机器人Walker X,身高130cm,体重63kg,拥有41个伺服驱动关节,目前,Walker系列的机器人已经能够在科技展厅、政企办公区等场景实现应用。
但真正将人形机器人的热度推向顶峰的,是马斯克在2021年AI Day上精心策划的一场“机器人跳舞”表演秀。虽然之后马斯克郑重表示将在2022年推出Tesla Bot的原型,但有多次跳票“前科”和表现秀在前的经历,许多人仍然认为这只是马斯克精心设计的另一个“骗局”。
图为特斯拉“擎天柱”概念图
而相较于马斯克的高调,低调的雷军出手即“王炸”,一声不吭地直接搬出了CyberOne的原型机。
图为小米人形机器人CyberOne
在外形的设计上,小米“铁大”与特斯拉的擎天柱大同小异。但在内核上,两者仍然存在一定的差异。
据雷军介绍,CyberOne背后的智能、机械能力,全都由小米机器人实验室全栈自研完成。
搭载小米自研的MiAI环境语意识别引擎和MiAI语音情绪识别引擎,让CyberOne能够对85种环境音和6大类45种人类情绪识别进行识别。同时,利用自研的Mi-Sense深度视觉模组,结合AI交互算法,让CyberOne实现对物理世界的感知。
而擎天柱将内置 FSD 芯片,视觉模块配备与特斯拉汽车相同的智能驾驶摄像头和自动驾驶技术。在机器人的“大脑”中,还将植入 DOJO D1 超级计算机芯片,算力高达 9PFLOPs(9千万亿次)。
据悉,擎天柱的四肢具有40个自由度,每条胳膊6个、脖子2个、躯干2个、每只手6个、每条腿6个,能够实现双腿平衡和敏捷动作。比较而言,CyberOne仅有21个关节自由度。
关节的自由度可以简单理解为人形机器人活动的灵活程度,工业机器人上目前普遍比较多的机械臂是六轴、五轴和四轴。一般来说,关节越多,机器人的行动就越灵活。
在人体构造上,已经明确的关节有78个,还有一些非常小的关节没有名称,而人形机器人为了更贴近人类,其关节也要与人类相似。
关节自由度与机械的复杂程度成正比,这对于厂商的研发能力也提出了更高的要求。因此,关节自由度的差距说明了在人形机器人的研发上,特斯拉要更胜一筹。
但即便如此,小米“铁大”的诞生也代表着越来越多的中国人形机器人完成了从0到1的突破。这对中国人工智能机器人产业来说仍然很有意义。
开启未来的钥匙
业界普遍认为,人形机器人是开启下一个黄金时代的钥匙。
人们不仅希望它在外形上神似人类,并且还要替代人类劳动,甚至于帮助人类完成危险、或目前不能完成的事情。
图为人形机器人Ameca
但这并不是一个简单的挑战,据悉,CyberOne的研发涉及到仿生感知认知技术、生机电融合技术、视觉导航技术等。而之前,小米已经在智能手机、智能汽车、语音交互和感知技术领域沉淀了不少经验。
有了积木,“搭乐高”就相对容易。
这些积累放在单一赛道里价值有限,但如果将其复用到人形机器人身上,不仅能最大化实现技术价值,并且还能通过在人形机器人身上训练实现性能的提升,最后再回到原本的赛道里“降维打击”。
这是一个 技术融合、生长,再反哺的过程,也是科技巨头布局人形机器人的重要目的之一。
除此之外,人形机器人也隐含着巨大的商业价值。
民生证券此前发布了一份关于人形机器人的报告,报告称:人形机器人是机器人的最大公约数,并且还会成为继手机、汽车之后的下一个商业入口。
在机器人领域,工业、服务和特种三大细分赛道各自都有不同的行业know-how和技术壁垒,很难单独研发出一个适用于所有场景的通用型机器人。
而在理论上,人形机器人的出现能够突破场景的物理围栏,就像人类一样,灵活适应多种结构化场景。如果未来人形机器人能够“通吃”所有的应用场景,那这显然将是一块巨大的蛋糕。据Marketsandmarkets的预测,全球人形机器人市场规模将从2022年15亿美元提升至2027年的173亿美元。
就像科幻电影《I,Robot》中,2035年高度发达的机械化大生产让人形机器人逐渐成为人类的生产工具和伙伴,人形机器人的数量占到了人类的20%。这些机器人可以做到像人类一样做饭洗衣、遛狗取快递,拥有独立思考能力和情感的机器人主角“桑尼”甚至还能做梦。
电影《I,Robot》截图
但电影终究还是电影,人形机器人要走向大众,从目前的技术研发进度来看,可能还需要相当长的一段时间。
研发难,量产更难
人形机器人被看作是“机器人皇冠上的明珠”,研发难度是所有机器人中最高的,这也就不难理解为什么科技巨头纷纷利用其来“秀肌肉”。
但“造得出来 ”和“造得好”有本质上的区别。小米的“铁大”推出后,有网友调侃称:感觉波士顿动力的机器人可以扶他过马路。
人形机器人赛道上各家水平参差不齐,在技术实现上呈现“一极多元”的局面。毋庸置疑的是,波士顿动力作为行业的标杆,马斯克也以追赶波士顿动力为目标。
波士顿动力如何做到一骑绝尘?
仍然是最底层的技术问题。跟移动机器人、工业机械臂不同,多关节的人形机器人机械复杂度更高,人形机器人的运动控制,尤其是关节驱动控制一直是困扰业界的难题。
在关节驱动控制上,主要有液压驱动、电机驱动和气压驱动3种技术路线,其中又以电机驱动为主流。目前,电机驱动的方案已经非常成熟,而且实现难度较低。据悉,特斯拉的人形机器人研发也将采取电机驱动的方式。
而液压驱动通过高精度的缸体和活塞来完成,能够节省减速装置的安装,但其难度也更高。从液压泵到液压缸采用软管输送液压油,接口处漏油、管内裂缝都会制约驱动,维护起来相当麻烦。
但通过3D打印的方式,波士顿动力将包括输油管在内所有动力装置零部件都嵌入到了腿部的机械结构中,就像人的血管一般。相关专家解读称,“这个技术非常厉害,就像人的血管一样,它不再需要外挂的油管,而是能够融到机器人体内,同时将整个结构做的非常紧凑。”
Altas腿部结构图
波士顿动力的Altas全身上下有28个液压缸,液压冲击小、响应快,高负载能力能够让Altas在进行后空翻时平稳落地。
Altas演示后空翻
积累十余年,布局多项专利,波士顿动力在液压驱动的技术路线上,足以让其他玩家望尘莫及,不仅学起来贵,还不一定能学得会。
研发难,规模化量产更难。
波士顿动力技术如此卓越,也难逃商业化落地的难题,被诟病“一直生存在实验室里”,难以盈利曾让其在7年时间内被转卖3次。
2013年,谷歌子公司Google X以30亿美元收购波士顿动力,但在收购后,终止了此前与军方的订单,让波士顿动力连年亏损。2017年,日本软银出手将其收入囊中,而面对亏损,2020年软银又将波士顿动力80%的股份出售给了韩国现代汽车集团。
波士顿动力的仿生机器人
在人形机器人行业,要实现商业化是一件很困难的事情。其中, 高成本是制约量产和商业化的关键。
雷军在小米发布会上坦言,人形机器人需要突破多项关键技术,目前人形机器人的成本每台高达六、七十万元,尚无法实现量产。
从成本结构上看,关节占到机器人50%以上的成本,其中又以减速器为重点。
据悉,制造一个人形机器人所需的减速器一般不少于40个。光是两只手臂、一根脊柱、十根手指就要用到45-50个减速器,而一个进口的减速器需要上万元。
技术壁垒高,导致赛道玩家稀少,从而使上游核心零部件的需求减少、成本久居不下,一系列的“蝴蝶效应”最终让人形机器人的规模化量产陷入僵局。
技术和商业化难题让人形机器人在未来很长的一段时间里,都将处于 样品阶段。
归根结底,现阶段科技巨头布局人形机器人无非两个目的:一是将其作为一个新的应用场景来实现技术上的突破;二是利用人形机器人来展示自己的核心技术,证明自己在机器人“天花板”上的实力。
原文标题 : 劳模雷军，跟马斯克学“做人”
