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　　美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月30日，特斯拉舉辦了2022 AI Day活動(dòng)，馬斯克與特斯拉工程師團(tuán)隊(duì)現(xiàn)身會(huì)場(chǎng)，帶來(lái)了Tesla Bot人形機(jī)器人“Optimus”原型機(jī)的全球首秀。

　　“今天是我們第一次將Tesla Bot展現(xiàn)給世人，準(zhǔn)備好了嗎?”在馬斯克的話音中，Optimus原型機(jī)重磅登場(chǎng)，轉(zhuǎn)身、停止、揮手問(wèn)候等流暢動(dòng)作引得觀眾歡呼。這是Optimus第一次在無(wú)人操作的情況下自主行走，特斯拉沒(méi)有為它安裝外殼，而是直接將內(nèi)部構(gòu)造呈現(xiàn)出來(lái)，關(guān)節(jié)、骨骼、電纜等設(shè)備清晰可見(jiàn)，直觀展示每個(gè)動(dòng)作細(xì)節(jié)。

　　據(jù)悉，特斯拉在機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，基于對(duì)人體特征的洞察，深度思考各執(zhí)行器與電力系統(tǒng)布局。Optimus機(jī)器人軀干處搭載了2.3kWh、52V電池包，高度集成了充電管理、傳感器和冷卻系統(tǒng)。這意味著從傳感到融合、再到充電管理，都匯集到這一系統(tǒng)內(nèi)，這也是借鑒了特斯拉在汽車(chē)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)。

　　同時(shí)Optimus身體共有28個(gè)自由度，采用了更加靈活的彈簧負(fù)載設(shè)計(jì)與6種類型執(zhí)行器，關(guān)節(jié)采用仿生學(xué)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，模擬人類關(guān)節(jié)與肌腱形態(tài)，手部則采用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，擁有11個(gè)自由度。而在“感官”上，在經(jīng)過(guò)完全自動(dòng)駕駛能力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證后，特斯拉強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)視覺(jué)已可直接應(yīng)用于機(jī)器人。

　　此外，Optimus還搭載與特斯拉車(chē)輛相同的FSD電腦以及Autopilot相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究成果也幫助特斯拉在人形機(jī)器人領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。特斯拉工程師表示，特斯拉車(chē)輛已經(jīng)安裝了FSD電腦，希望可以將自動(dòng)駕駛經(jīng)驗(yàn)與人形平臺(tái)相結(jié)合，但機(jī)器人的實(shí)際需求和形式都與汽車(chē)存在差異，所以還需要適當(dāng)調(diào)整。

　　目前，Optimus已經(jīng)可以完成行走、上樓梯、下蹲、拿取物體等動(dòng)作，也能在少量外部干擾的情況下依舊保持平衡。現(xiàn)場(chǎng)視頻中，特斯拉還展示了擎天柱被工作人員用木棍戳刺上半身，但并未摔倒或長(zhǎng)時(shí)間搖晃，僅稍微前傾后便穩(wěn)住姿態(tài)，出色地應(yīng)對(duì)了挑戰(zhàn)。

　　據(jù)馬斯克透露，Optimus機(jī)器人產(chǎn)量應(yīng)該可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)臺(tái)，預(yù)估機(jī)器人最終價(jià)格將在2萬(wàn)美元以下，3-5年間Optimus即可量產(chǎn)上市。預(yù)計(jì)機(jī)器人業(yè)務(wù)的價(jià)值最終可能超過(guò)特斯拉的汽車(chē)收入。

　　擎天柱背后都有哪些技術(shù)加持？

　　人形機(jī)器人主要有人機(jī)交互、環(huán)境感知、運(yùn)動(dòng)控制這三大核心技術(shù)。特斯拉智能汽車(chē)≈自動(dòng)駕駛+輪式機(jī)器人——電動(dòng)車(chē)自動(dòng)駕駛賦能Optimus人機(jī)交互、環(huán)境感知相關(guān)技術(shù)，背后是傳感器方案、FSD芯片及核心算法平臺(tái)等；

　　例如特斯拉機(jī)器人使用了單顆特斯拉自研SoC芯片，不同于特斯拉在汽車(chē)上使用的雙芯片自動(dòng)駕駛方案。

　　再如，為了保護(hù)機(jī)器人，研發(fā)人員對(duì)其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化，在人形機(jī)器人摔倒時(shí)不會(huì)把變速器和胳膊弄壞，就可以將這一技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人之上。畢竟一臺(tái)機(jī)器人的維修成本很高。

　　研發(fā)人員還采用了與汽車(chē)相同的底層技術(shù)，讓機(jī)器人在所有組件中產(chǎn)生壓力，使得其行走控制變得更加容易，也不會(huì)那么僵硬。

　　“擎天柱”的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器共有6種，包括三種不同規(guī)格的舵機(jī)、三種不同規(guī)格類似重量秤一樣的牽引執(zhí)行器等。

　　在極限范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，其關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器抬起一架半噸重的鋼琴，這也是人形機(jī)器人必須具備的功能。

　　但從“輪式機(jī)器人”到高達(dá)40個(gè)自由度（關(guān)節(jié)）的人形機(jī)器人，機(jī)電硬件（主要是電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器+減速機(jī)）、運(yùn)動(dòng)軟件算法待突破&迭代。根據(jù)專業(yè)人士的分析，具體來(lái)說(shuō)：

　　1、下肢運(yùn)動(dòng)

　　馬斯克選擇自主研制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的思路是合理的，也是特斯拉公司的強(qiáng)項(xiàng)。但是從驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)到下肢運(yùn)動(dòng)能力，特斯拉機(jī)器人還是相對(duì)落后，阿西莫機(jī)器人在平衡運(yùn)動(dòng)能力和波士頓動(dòng)力的超強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力顯然更為先進(jìn)。

　　研發(fā)人員將人類的膝蓋和其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的力線性化，從而學(xué)習(xí)如何讓機(jī)器人膝蓋使用更少的力來(lái)構(gòu)建，讓其能實(shí)現(xiàn)更好的力度控制，并讓相關(guān)結(jié)構(gòu)緊密的包裹在膝蓋周?chē)?/p>

　　在執(zhí)行器的具體配置上，針對(duì)不同載荷和運(yùn)動(dòng)精細(xì)程度的要求，采用了不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和軸承裝備方案。

　　比如左側(cè)的交叉滾子軸承，右側(cè)的四點(diǎn)接觸軸承和球軸承等。

　　另外，機(jī)器人能源的電池技術(shù)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)合也是特斯拉的優(yōu)勢(shì)。“擎天柱”身體中間有2.3kWh的電池組能支持人形機(jī)器人工作一整天。這個(gè)電池組的獨(dú)特之處在于，它把所有的電池電子都集成到了一起，傳感器融合電荷管理等，利用汽車(chē)和機(jī)能源產(chǎn)品將其融合到一起。這也是特斯拉流線型制造的高效之處。

　　2、上肢操作

　　特斯拉機(jī)器人的仿人手設(shè)計(jì)應(yīng)該說(shuō)很常規(guī)。6個(gè)主動(dòng)自由度，11個(gè)關(guān)節(jié)自由度。宣傳說(shuō)既可以完成大口徑物體抓取，同時(shí)也能滿足抓取精巧物體的需求，并搭載了能夠驅(qū)動(dòng)手指并進(jìn)行感知的傳感器，但是也沒(méi)有給出更具體的技術(shù)參數(shù)。

　　從上肢操作展示看，能力應(yīng)該很普通。并且上肢手臂操作中重要的末端腕力傳感器和觸覺(jué)傳感器，從宣講會(huì)看，馬斯克團(tuán)隊(duì)還沒(méi)開(kāi)始考慮。

　　3、智能程度

　?。?）智能感知

　　特斯拉公司利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別高頻特征，讓人形機(jī)器人能夠快速找到最近的充電站。目前只是具備了一定的視覺(jué)感知能力。

　　在軟硬件配置上，特斯拉汽車(chē)和機(jī)器人采用了同款視覺(jué)感知。Tesla Bot 的導(dǎo)航系統(tǒng)就是一個(gè)很有意思的3D路徑導(dǎo)航。

　　開(kāi)發(fā)人員強(qiáng)調(diào)，特斯拉機(jī)器人的AI技術(shù)跟FSD是同源的！也就是說(shuō)它會(huì)自己識(shí)別環(huán)境，自己找到需要的東西，并自己做要做的事。

　　特斯拉機(jī)器人還支持室內(nèi)路徑規(guī)劃，不僅會(huì)走路，還會(huì)像人一樣走路，還能通過(guò)視覺(jué)識(shí)別判斷物體。

　?。?）智能交互

　　在宣講后的記者交流會(huì)上，也有問(wèn)及是否考慮集成自然語(yǔ)言交互技術(shù)，馬斯克也說(shuō)到未來(lái)會(huì)考慮這方面。至少目前Optimus機(jī)器人狀態(tài)還不算有智能交互的能力。

　　（3）智能操作

　　Optimus機(jī)器人為能快速實(shí)現(xiàn)擬人操作，設(shè)計(jì)了基于穿戴式示教的操作學(xué)習(xí)方法。通過(guò)捕獲人體操作的關(guān)鍵幀，并將其映射到機(jī)器人上，以此解決機(jī)器人在抓取物體時(shí)手應(yīng)該放在哪里，如何進(jìn)行搬運(yùn)放置等操作。