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雷军跟马斯克学“做人”,小米首款人形机器人是「商业操作」还是「技术延伸」?

Robospeak 机器人大讲堂 2022-12-24

特斯拉念叨了许久的人形机器人,小米率先发布了,比特斯拉早了50天,可以说毫无征兆。


从外观来看,我们很难不把CyberOne和特斯拉的机器人Optimus进行类比,但这次既不是PPT,也不是人扮的,而是直接上原型机



在11日晚间的“2022雷军年度演讲”中,一个名叫CyberOne(昵称“铁大”)的机器人走上舞台与雷军进行了一番互动,引起舆论极大关注,并再次引燃了机器人板块。PS:上一次特斯拉人形机器人八字还没有一撇,A股机器人板块的热潮就炒了4个月之久


最近几年,科技巨头都喜欢跨界造「人」,特斯拉、亚马逊、戴森等公司纷纷布局人形机器人,挑战这个智能机器领域技术集成度最高、难度最大,同时也是相当烧钱的赛道。


一句话来概括,小米集团是用手机业务赚的钱,来支撑新能源汽车、人形机器人等产品的研发,是类似埃隆·马斯克用新能源汽车业务赚的钱支撑人形机器人、火星探索的操作,是值得肯定的。


在世界范围内,也有一些专注于仿人机器人的硬核企业,比如国外有波士顿动力、Agility Robotics、软银旗下的Aldebaran Robotics ,Engineered Arts,国内有最早从事大型双足仿人机器人研发的钢铁侠科技、发布国内首款可商业化的大型双足仿人型服务机器人的优必选科技等等。


那么,小米这台CyberOne有哪些特别之处?到底有多少技术含金量?离商业化落地还有多远?人形机器人背后的终极梦想会是什么?老规矩,更多软硬件细节及幕后信息,一并为大家揭秘。


秀肌肉还是为了提振股价?


纵观目前市面上各厂家做的原理样机,从产品迭代路线来看大概分为四个阶段:先做下半身站立,到下半身行走,组装上半身,最后是全身的动作协同。


小米这款CyberOne原型机通过在智能制造和之前CyberDog机器狗项目上的技术积累,最终决定下半身和上半身并行推进


乍一看,CyberOne的运动技能和波士顿动力的 Atlas 相比还有一段距离:



这也和产品定位密切相关,波士顿动力旨在追求极致机能以达到拥有超越人类的运动能力,而服务于人,是小米CyberOne选择的方向。


从目前公开的信息看,CyberOne身高177厘米、体重52千克,被官方定义为「全尺寸人形仿生机器人」。其驱动方式是电机驱动,最大模组扭矩是 300Nm,峰值扭矩密度是 96Nm/kg。看起来力量要比人类大一些,不过和波士顿动力的液压驱动还比不了。


机器人的全身有 21 个自由度,行走速度为 3.6km/h,相当于人类步行的速度。



单从它的手部设计来说,目测还不能承担太复杂的工作:



在感知能力上,CyberOne 搭载了双麦克风拾音系统和 Mi Sense 空间视觉模组。它的整张脸则是一块 OLED 屏幕。


「钢铁侠科技」的创始人张锐接受「机器人大讲堂」记者采访介绍,现代意义上的人形机器人也叫「仿人机器人」,「模仿」的是人类的3个方面形态、行为以及思维,每一方面都充满挑战。

形态包括躯干、四肢和头部,对应机器人的本体结构;

行为包括动作和视听,对应机器人的运动能力和视听能力;

思维包括逻辑和情感,对应机器人的顶层决策。形态是行为的载体,行为是思维的外在表现。

据小米介绍, CyberOne目前已具备阅读人类情感能力

人形机器人依靠视觉来处理周围环境。CyberOne 搭载了自主研发的 Mi-Sense 深度视觉模块,结合人工智能交互算法,能够感知 3D 空间,识别个体、手势和表情,不仅能够观察,还能应对复杂环境。为了与现实世界交互,CyberOne 搭载了自主研发的 MiAI 环境语义识别引擎和 MiAI 语音情感识别引擎,能够识别 85 种环境声音和 45 种人类情感。CyberOne 能够识别出人类的快乐,甚至在悲伤时安慰用户。所有这些功能都集成在 CyberOne 的处理单元中,实时交互信息呈现在曲面 OLED 屏幕上。

小米刚入局人形机器人领域,正如雷军所说,还处于刚刚起步的第一阶段。而人形机器人本身对智能化水平、通信、执行、传感等方向的要求非常高,最终较为理想的人形机器人一定是经过多次迭代,不断打磨后的产品。


就人形机器人整体发展情况而言,现阶段的发展已经进入了螺旋式上升发展中的“平缓期”,由于理论还不够健全,人形机器人可以有很多种不同的设计方案,但是还没有一种全世界公认的比较好的设计方案,所以研发团队需要很多从0到1的原始创新


作为国内最早从事双足大仿人机器人研发的公司,钢铁侠科技从0到1的仿人机器人研发过程对新玩家具有一定借鉴意义。经过六年多的发展,钢铁侠科技成功研发了六代双足大型仿人机器人,每个仿人机器人具有56个自由度,创新性地提出了机器人“运动脑”概念和设计架构,研发了多种轮式、腿式机器人,将人工智能和机器人技术结合,牵头制定了6项机器人领域国家标准,申请70多项专利。


图 钢铁侠科技ART-1

运动脑是指依据机器人形态,结合正逆向运动学、动力学和人工智能技术,使机器人具备自主运动能力的决策系统。

——钢铁侠科技


图 钢铁侠科技ART-2

除仿人机器人本身之外,这些技术方案还能输出其他产品,具备一定的产品衍生性能,如可人机协作的机械臂、助力行走类的机器人、专门用于巡检的机器人、四足和六足控制方案等等。


无人驾驶方面,钢铁侠科技研制的线控底盘,已经作为巡检机器人投入使用:



相比小米人形机器人在内的国内的原理样机,钢铁侠的仿人机器人无疑在智能化和应用方面走在了前面。据业内人士表示,国内还是普遍在做机械和控制,没有到做感知和决策的阶段,而钢铁侠在这方面已经有了深厚的积累。


目前,钢铁侠科技的代表性产品有双足大仿人机器人、无人驾驶竞速车、ROS服务机器人等。双足大仿人机器人,目前可用于科研教学、军工、工业和农业等领域,未来可用于智能服务、体育竞技、养老、救援、娱乐陪伴和航空航天等领域。


商业化落地还有多远?


雷军在发布会上透露,人形机器人CyberOne的成本每台大概六七十万元,尚无法实现量产


特斯拉的“擎天柱”为何能大降预期售价至20万元人民币以内?有业内分析师认为,主要是得益于特斯拉在汽车领域的技术沉淀,“擎天柱”可以与特斯拉汽车相连,它将使用自动驾驶推理计算机。


特斯拉Optimus(擎天柱)

特斯拉为Model S/Y/3/X 这几款车做了很多训练,在识别现实世界事物方面的技术可以直接给机器人用,不过也有很多需要定制的执行器和传感器有待调查开发。


在高算力的加持下,做神经网络也许并不复杂,但现在把它提炼出来让其在一个低功耗的人形机器人计算机或汽车上运行,这实际上非常困难,有很多复杂的软件工作要做。要达成这一切,既需要现实世界的 AI,又要求非常擅长制造,步履蹒跚的小米人形机器人需要走的路程还很长。

——《机器人AI视界》资深分析师王刚


从特斯拉造擎天柱的例子能够窥见,从智能手机、智能汽车到机器人,目前似乎是智能终端发展的“三重门”。智能手机的交互与移动互联功能,为汽车的智能化奠定了基础。而智能汽车的自然交互与自动驾驶能力,又是机器人终端的必然要储备的技术基础。


在发布人形机器人CyberOne当天,小米集团也正式公布了小米自动驾驶技术的研发进展。截至目前,小米在自动驾驶领域首期投入33亿元研发费用,组建了超500人规模的顶级研发团队,同时通过全资并购以及对上下游企业的产业投资等方式,推进中长期产业布局。雷军表示,小米自动驾驶技术采用全栈自研的技术布局策略,项目已取得超预期进展。



不过需要注意的是,自动驾驶技术的发展需要持续增加里程积累来发现使用过程中的长尾问题,一个形象的说法是“自动驾驶99%的里程测试是用来解决最后1%的问题”。而这些对还未实现量产车上市的小米汽车来说尚未可知。


切入自动驾驶、人形机器人赛道,有望受益的不只是小米一家公司,整条产业链上下的公司都有望实现业绩上的增长。就人形机器人来说,中信建投认为,电机、减速器、结构件等硬件环节具备产业链机会。目前,芯片以海外为主,软件算法为机器人核心技术,绝大部分公司选择自主研发。


从整个行业发展的角度来看,小米人形机器人的研发的意义还在于它这样的头部科技企业起着为市场树立标杆的作用,一个产业尤其是“未来产业”的发展都需要有号召力企业的带动。


小米集团此次发布人形机器人,向市场展示了人形机器人的未来价值,这或将激发更多资金投向人形机器人相关产业创新公司,为此类需要高研发投入的科技企业提供资金支持。


再来说人形机器人的落地场景。人形机器人的核心优势并不是单一场景,而是多场景综合式的任务执行,但目前复合场景的应用还需要现在的机器结构、AI技术的进一步发展


人形机器人的巨大蓝海市场能否兑现,核心还要看产品量产和成本控制。由于结构复杂,控制性能要求高,人形机器人成本非常昂贵。在保证性能的前提下,同时能实现量产降低成本,将成为打开市场的关键。而人形机器人在应用领域的演变路线,会从前期的军工领域逐渐走入家庭领域。


如今,美国宇航员、俄罗斯宇航局、德国宇航局等已经采用双足大仿人机器人作为机器人宇航员,帮助宇航员完成太空任务,且成果不错。而前文提到的钢铁侠科技已经开创了中国空间机器人新品类,也使得双足大仿人机器人的应用场景拓展到航天领域。


图 俄罗斯机器人航天员Skybot F-850


钢铁侠科技的创始人张锐告诉机器人大讲堂,人们常将仿人机器人划分为军工、工业和服务三大领域,这是一个维度。其实还可以从另一个维度来划分,这个维度依靠智能化水平的发展,比如可以划分为全封闭、半封闭和开放这三大环境而将这两个维度落到纸面上,就可以构成一个九宫格,仿人机器人可以在这些格子里找到一些更具体的应用场景。

图 钢铁侠科技ART-4

富豪们的战役:人形机器人背后的终极梦想


近年来虽然世界首富宝座几番易主,但是能够连续多年登顶的只有三个人:比尔盖茨、杰夫·贝佐斯与埃隆·马斯克


这三位近年来有一个非常显著的共同点:他们对于机器人何人工智能技术突破所带来的深远影响均给予了远超社会大众的评估,同时也不遗余力全方位在这一领域全面布局


具备精准预判未来10-20年发展趋势的洞见可以说是世界首富的”基本功”,而三位蝉联世界首富宝座的科技巨头同时看准一个方向,那么这个方向成功的概率无疑会很高,剩下需要观察的就是他们如何最大程度抓住这一趋势的红利。


贝佐斯与马斯克,这两位近期交替轮庄的世界首富,在自动驾驶、太空探索与人形机器人三个方向布局出现了极高的重合度,或许不能仅仅用商业之心来忖度世界首富之腹。从更高的维度来看,或许是他们实现人类走出地球的终极梦想的一种生态自洽与必经之路。


从小米发布的关于CyberOne宣传片中,我们似乎能看到其对未来同样的愿景。雷军或许正在跳进仍在困扰着马斯克的两大火坑,即当前自动驾驶何时能真正大范围商业化的不确定性,和人形机器人是否只能赔本赚吆喝的变现难题。


尽管长期目标实现着困难重重,但从短期效果上看,在提升股价这方面,雷军已经跟着马斯克“偷师”成功。


最后还是要说,梦想很遥远,但我们只有一点点改进科技才能逐步靠近梦想。


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