Tesla Bot 的到来或将开启人工智能的新时代。
作者 | 杉杉
日前，马斯克在推特上表示，人形机器人特斯拉 Bot Optimus（擎天柱）的原型即将亮相 9 月 30 日的特斯拉人工智能（AI）日，并暗示本次特斯拉 AI 日。会令人震惊。
Tesla Bot的发布表明，特斯拉已经成为一家以“自研芯片+自研算法”为驱动的人工智能公司。
01 《擎天柱》即将上映
在 2021 年的特斯拉 AI 日上，马斯克公布了人形机器人 Tesla Bot（擎天柱）的概念。近日，马斯克将原定于 8 月 19 日举行的特斯拉 AI Day 更改为 9 月 30 日，因为届时将发布 Optimus（“擎天柱”）原型机。
Optimus 最早将于 2023 年开始生产，将用于填补劳动力缺口，执行危险、重复或太无聊以至于人们无法完成的工作。
从公布的参数来看，特斯拉擎天柱人形机器人的主要配置：
高度 5 英尺 8 英寸（约 1.73 米），头戴显示屏以显示信息
使用Autopilot的摄像头作为视觉感知传感器，一共8个摄像头
采用FSDComputer作为计算核心
颈部、手臂、手、腿和躯干上总共安装了 40 个机电致动器
配备多摄像头神经网络、基于神经网络的正则化、自动标注、算法训练等。
由轻质材料制成，最高时速为 5 mph
据称，这款机器人将在自动驾驶领域重用特斯拉的技术，并有望采用特斯拉FSD的计算模块和解决方案。按照马斯克的说法，要解决自动驾驶问题，我们需要解决现实世界的人工智能，所以从产品的角度来看，特斯拉最先进的人工智能技术用在人形机器人上也就不足为奇了。 . .
特斯拉开发了自己的自动驾驶超级计算机Dojo，以及自研的AI训练芯片D1。作为Dojo架构的重要组成部分，D1芯片采用7纳米制造工艺，处理能力为每秒1024亿次。由于每个D1芯片无缝连接，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块实现最大带宽保留，配合特斯拉自有的高带宽、低延迟连接计算能力高达9PFLOPs（9000万亿次） ）。
特斯拉的 FSD 在感知和认知决策方面都需要人工智能算法的帮助。在感知方面，FSD搭载了基于神经网络的Telsa Vision视觉处理工具，实现对驾驶环境的解构分析。在分析和决策方面，特斯拉还引入了强化学习算法，以利用性能提升。
由于特斯拉的人形机器人有望发布样机，特斯拉未来有望升级为两条核心产品线：Model系列电动车和擎天柱系列机器人，马斯克表示，“擎天柱的价值将超越特斯拉的电动车。汽车和全自动驾驶汽车业务”。
可以预见，仿人机器人的高适应性可以突破工业、商业和家庭场景的限制，整合各种应用的市场空间，有望成为继PC、手机、智能之后的新一代智能终端电动汽车。
02 人机交互进入新时代
人形机器人的发展历史可以追溯到15世纪末达芬奇时代。那是列奥纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）绘制的古代“人形机器人设计草图”——风能和水力驱动的“机器战士”，这激发了人类开发“人形机器人”的幻想。
1927年，美国西屋公司制造了世界上第一台人形机器人“Televox”。它虽然不能走路，但可以举起听筒接听电话，并根据接收到的信号通过操作开关来控制简单的过程。也可以回答一些问题。
1937年，西屋公司在此基础上生产了“Motorman Elektro”，被认为是第一个真正的人形机器人。Elektro 身高 210 厘米，体重超过 120 公斤，能够进行 26 种不同的日常活动，包括起床、说话、数数和吸烟。
1961 年，第一台数字化和可编程机器人 Unimate 安装在通用电机装配线上，成为今天仍在装配线上使用的许多工业机器人的基础。
1972年，早稻田大学研制出世界上第一台全尺寸人形机器人WABOT-1机器人。可以用日语交流，可以在房间里导航，可以抓握和搬运物品。后来的 WABOT-2 能够阅读乐谱并弹奏电子键盘。
2000年以来，仿人机器人的发展方向逐渐成熟。从技术和产品成熟度来看，波士顿动力在行业中处于领先地位。
2005 年，波士顿动力公司为美国陆军设计了四足机器人 BigDog。此后，开发了适合物流场景的HANDLE，以及机器狗SpotMINI。2019年，最新版本的人形机器人Atlas已经相当成熟，能够在有限的空间内完成更复杂的任务。
我国第一台人形机器人于2000年问世，国防科技大学研制成功我国第一台人形机器人“先锋”，具有一定的语言功能，可以动态行走。
到目前为止，国内仿人机器人的研发取得了长足的进步。2021年，优必选将发布中国首款商业化大型双足人形服务机器人Walker X，应用场景包括科技展厅、影视综艺、商演、政企展厅等。同年，北京钢铁侠科技中标国家机器人航天员项目——北京控制工程院空间仿人智能控制系统，将双足仿人机器人的应用场景拓展至航天领域。
我国机器人产业目前处于高速发展阶段，但由于国内相关科研理论和制造工艺起步较晚，与发达国家相比仍有一定差距。此外，我国机器人产业在行业标准制定、相关配套设施建设、提升本土品牌竞争力等方面还有很大的发展空间。
03 核心部件是机器人的关键
在所有机器人的研发中，人形机器人的挑战难度被公认为业内最高。
从特斯拉目前公布的应用范围来看，人形机器人是服务机器人的技术升级，涉及自动驾驶、视觉导航、传感器技术等多种技术的融合。机械产业链主要涉及伺服电机、减速机、控制系统、驱动器和机器视觉。
机器人产业链主要分为上游核心零部件研发与生产、中游车身制造与系统集成、下游各行业具体应用三个方面。
其中，减速机、伺服电机、控制器等核心零部件是整个机器人产业的核心壁垒，也是产业链中成本比和附加值最高的零部件。
减速机主要用于机器人的各个关节，负责将伺服电机输出的高速运行动力转化为低速、大扭矩的运动。因此，仿人机器人若要实现接近人体的运动自由度，减速器的数量将成数量级增加。
根据传动原理的不同，机器人用减速器可分为RV减速器和谐波减速器两种。目前，我国精密减速机严重依赖进口，国内厂家还处于生产技术不断成熟和完善的阶段。据MIR DATABANK数据显示，目前全球精密减速机市场约75%的份额被日本的纳博茨克和哈默纳科占据。其中，Nabtesco生产RV减速器，约占60%的份额；Hamernaco生产谐波减速器，约占15%的份额。
伺服系统是机器人的动力系统，负责驱动机器人的运动，由伺服驱动器和伺服电机组成。其中，伺服驱动器负责位置、速度、扭矩等各种控制；伺服电机是控制伺服系统中机械部件运行的发动机，将接收到的电压信号转换成转矩和速度来驱动控制对象。国内伺服厂商正在努力在产品性能、尺寸等指标上赶超国际先进水平。同时，国产品牌销售价格较低，性价比优势不断凸显。
控制器作为机器人的心脏，负责规划机器人的运动方式，通过硬件和软件发出和传递动作指令，控制机器人的运动位置、姿态、轨迹和运行顺序，从而保证机器人系统的正常运行，使机器人达到要求。技术指标。目前国内外各大机器人厂商的控制器，如ABB、库卡、新松、新世达等都是在通用多轴运动控制器平台的基础上自主研发的。
机器人往往被各国视为国家创新水平和产业能力的象征。人形机器人也被称为机器人皇冠上的明珠。特斯拉人形机器人的推出，有望加速全球服务机器人产业的发展。
04市场空间可达百万
特斯拉擎天柱价格有望进入量产水平，人形机器人将打开全球万亿级蓝海市场。根据马斯克在 2022 年 4 月的 TED 演讲，擎天柱的单价将“不会太高，可能会低于一辆车的价格”，而与马斯克对话的主持人克里斯·安德森则以 2.@ 的价格开始以>50,000美元（约16.750,000 RMB）为例进行讨论，并给出一个价格范围供参考。
考虑到特斯拉汽车在中国的最低售价在30万元左右，擎天柱机器人的单价一般会在17万到30万元之间。这个价格区间明显低于波士顿机器人，擎天柱有望进入家务、快递、工业生产等各种消费级和商业级场景。
根据麦肯锡全球研究院发布的报告，预计到 2030 年，全球 15% 的劳动力将被机器人取代。其中，印度、中国、美国和德国的替代率分别为9%、16%、23%和24%。然而，并不是所有的机器人都需要是人形的。根据应用场景中国研制的人形机器人，服务机器人和特种机器人中的部分机器人适合制作人形机器人。
以单台机器人16.72万元的价格计算，预计到2023年全球仿人机器人年市场规模将达到365亿元中国研制的人形机器人，2025年达到3908亿元，2030年达到3908亿元， 1.9万亿元。其中，预计到2025年和2030年，我国仿人机器人年市场规模将分别达到754亿元和3762亿元。
目前，机器人在工业生产和日常生活中承担着越来越多的工作和角色。它的重要性不言而喻。未来，机器人产业将继续快速发展，但要实现大规模商用，仍有很多痛点需要解决。
