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特斯拉 Optimus,并不是全尺寸人形機(jī)器人的最優(yōu)解

作者|毛心如

在如今的具身智能行業(yè)里,大腦、小腦、硬件、數(shù)據(jù)被普遍認(rèn)為撐起產(chǎn)業(yè)的四根支柱。

無疑,今年的聚光燈格外偏愛數(shù)據(jù)和大腦。

隨著模型迭代加速,如何構(gòu)建數(shù)據(jù)閉環(huán)、如何跑通數(shù)據(jù)飛輪成了絕對的 C 位話題。

相比之下,處于底層支撐的硬件,討論度冷清了許多,甚至在不少人眼里,硬件已經(jīng)準(zhǔn)備就緒,就等一顆足夠好用的大腦。

的確大腦很重要。但是,硬件真的不重要了嗎?

今年密集發(fā)布的整機(jī)新品,給了這種重軟輕硬的觀念一記強(qiáng)有力的回?fù)簟?/p>

即便宇樹 G1 作為去年的超級單品已經(jīng)大熱,今年各大廠商依然沒有停下卷新整機(jī)的腳步。

從年初的智元遠(yuǎn)征 A3,到隨后的超維動力 KAI、星海圖的 Kengo,再到逐際動力的 LUNA,一批全新的雙足人形機(jī)器人新品扎堆亮相。

這幫玩家也在向行業(yè)傳遞一個信號,本體設(shè)計需要重新審視,硬件不只是模型的容器,它本身就是決定數(shù)據(jù)質(zhì)量和迭代上限的護(hù)城河之一。

沒有成熟的硬件載體,再先進(jìn)的大腦算法與數(shù)據(jù)模型也都無從落地。

再看今年發(fā)布的這幾款新品會發(fā)現(xiàn)一個明顯的形態(tài)分野。

除了星海圖的 Kengo 身高 1.4 米,屬于中尺寸機(jī)器人,智元、超維動力、逐際動力等大多數(shù)玩家,都不約而同地選擇了全尺寸(1.6 米以上)。

當(dāng)我們將視野擴(kuò)大到整個行業(yè),打造一臺全尺寸人形機(jī)器人也是多數(shù)主流玩家的共同選擇。

這背后是行業(yè)在長期工程迭代、場景試錯、技術(shù)取舍后沉淀出的共識:機(jī)器人要進(jìn)入為人類設(shè)計的世界,就必須在物理尺度上與人對齊。

全尺寸人形機(jī)器人,該遵循什么設(shè)計邏輯

一臺全尺寸人形機(jī)器人到底該遵循怎樣的設(shè)計邏輯?

這個看似簡單的問題,其實涉及多個層面的系統(tǒng)工程考量。

環(huán)境適配角度看,機(jī)器人要進(jìn)入的世界,本來就是按照人來設(shè)計的。

門把手、臺面高度、貨架層距、樓梯坡度、工具尺寸,絕大多數(shù)日常與工業(yè)空間都不是為機(jī)器單獨重做的,而是默認(rèn)人類在其中活動。

換句話說,人形機(jī)器人要做的,不是把世界重新改造成機(jī)器世界,而是盡量沿著人類世界的尺度去適配。

因此,全尺寸的第一要義,就是確保機(jī)器人的操作空間與人類的活動空間完全重合。

人機(jī)交互來看,機(jī)器人越能以人類可理解的方式呈現(xiàn)姿態(tài)、手勢、表情和動作,越容易在交流、信任和協(xié)作上獲得優(yōu)勢。

對于全尺寸人形機(jī)器人來說,關(guān)鍵也不只是像不像人,而是它能不能在視線高度、動作節(jié)奏、身體比例和交互姿態(tài)上,讓人不用重新學(xué)習(xí)怎么和它打交道。

它站在哪里、頭部怎么布置、手臂如何覆蓋工作空間、腰部和髖部能做到什么動作,這些都不是外觀問題,而是直接決定它能不能進(jìn)入家庭、工廠和公共空間的工程問題。

除此之外,尺寸設(shè)計也影響著機(jī)器人的穩(wěn)定性、能耗和可控性。

對雙足機(jī)器人來說,零力矩點、質(zhì)心高度、支撐多邊形這些指標(biāo),都會隨著身高和肢體比例變化而變化。

把機(jī)器人做得更高,腿部驅(qū)動、關(guān)節(jié)扭矩和整體能耗都會跟著上去;做得太矮,又會犧牲越障能力、操作半徑和人與機(jī)器之間的自然比例。

畢竟,雙足行走不是單看站得住,而是要把動態(tài)穩(wěn)定和控制可行性一起算進(jìn)去。

所以,全尺寸路線真正考驗的,不是某一個參數(shù),而是整機(jī)在穩(wěn)定性、能耗、動作范圍、任務(wù)覆蓋度之間能不能找到一個均衡點

從數(shù)據(jù)利用的角度來講,全尺寸設(shè)計也更利于減少尺寸遷移帶來的仿真到現(xiàn)實鴻溝。

今天的人形機(jī)器人并不是從零開始學(xué)人怎么走路、怎么伸手、怎么轉(zhuǎn)身的,背后大量依賴人體動作捕捉、骨骼模型和運(yùn)動學(xué)重定向。

如果機(jī)器人本體的比例、關(guān)節(jié)布局和人體結(jié)構(gòu)差得太遠(yuǎn),動作數(shù)據(jù)就會被迫做大量重映射,訓(xùn)練效率和落地效率都會被拉低。

所以,全尺寸人形機(jī)器人真正的價值,不只是更像人,而是它更容易把人類已有的數(shù)據(jù)、動作庫和交互經(jīng)驗,直接轉(zhuǎn)化成機(jī)器人可執(zhí)行的能力。

這也是為什么在今天的行業(yè)里,全尺寸已經(jīng)逐漸不只是一個尺寸選擇,而是一種面向真實世界的系統(tǒng)設(shè)計思路

全尺寸人形機(jī)器人,開始走向三種價值兌現(xiàn)路徑

當(dāng)全尺寸成為行業(yè)共識,真正的差異就體現(xiàn)在選擇的道路上。

不同公司對這臺機(jī)器人到底要干什么的答案大相徑庭。

第一條路徑最為激進(jìn),也最為接近人們對人形機(jī)器人的終極想象,直指家庭。代表機(jī)器人是 Figure AI 的 F.03 和超維動力的 KAI。

Figure AI 從創(chuàng)立之初就把家庭服務(wù)作為終極場景,其今年推出的 Demo 視頻也一直圍繞廚房、客廳、房間這類家庭有高頻需求場景。

今年年初,F(xiàn)igure 更新的機(jī)器人大腦 Helix 02,在原先快慢腦的分層架構(gòu)上,新增了 system0,提升的就是機(jī)器人的全身整體控制能力。

超維動力 KAI 同樣把家庭陪伴與服務(wù)作為核心定位,與 Figure AI 一樣,超維動力也是一家典型的全棧式公司

他們之前推出的 SMASH 系統(tǒng),是全球首個可室外自主感知的人形機(jī)器人乒乓系統(tǒng),也重點突出了他們的全身運(yùn)控能力。發(fā)布會上,KAI 也發(fā)布了他們的世界模型,但是更多細(xì)節(jié)還沒公布。

都是全棧公司、都瞄準(zhǔn)家庭場景,但是 KAI 與 Figure 也有著不少的差異。

這個差異體現(xiàn)在KAI更想先弄本體,再基于這個本體去訓(xùn)練模型、采集數(shù)據(jù)。在本體上,KAI全身 115 個自由度、全身 80% 觸覺皮膚的覆蓋、36 個自由度的靈巧手,這些硬件層面的設(shè)計都是為了減少人機(jī)交互的距離感。

值得一提的是,115 個自由度是目前全球已落地的人形機(jī)器人中自由度最高的,這意味著 KAIBot 更靠近人體的真實情況。

這樣的好處在于,基于 1:1 等比例人體的機(jī)器人去訓(xùn)練算法,機(jī)器人更擬人、更容易進(jìn)入真實世界。

第二條路徑更加務(wù)實且見效更快,那就是工業(yè)落地優(yōu)先。星動紀(jì)元的 L7 和樂聚機(jī)器人的 Kuavo 5 是這條路的典型代表,收集特定場景的 Know-how,并讓機(jī)器人先實干起來。

星動 L7 身高 171 厘米,雙臂負(fù)載 20kg,自研關(guān)節(jié)模組峰值扭矩達(dá)到 400Nm。

L7 既能做整活跳舞,又能在產(chǎn)線里干活,目前已經(jīng)在順豐、郵政的物流場景中完成包裹分揀任務(wù)。

樂聚 KUAVO5 最大負(fù)載 20 公斤,可在零下 20 攝氏度的極寒環(huán)境、密集人流等嚴(yán)苛場景中穩(wěn)定運(yùn)行。

同時,這兩款機(jī)器人在實際應(yīng)用中也可以選擇半人形的形態(tài)應(yīng)用。

這兩款機(jī)器人更看重負(fù)載能力、重復(fù)定位精度、抗疲勞性和環(huán)境適應(yīng)性,因為工廠和倉庫的需求清晰且直接,營收路徑也更為明確。

第三條路徑則是追求生態(tài)化敘事。特斯拉 Optimus 和智元遠(yuǎn)征 A3 各自代表了一種用生態(tài)撬動全局的思維。

特斯拉將 Optimus 定位為現(xiàn)有能源、汽車以及 AI 業(yè)務(wù)的最后一塊拼圖。

在汽車業(yè)務(wù)提供的巨大現(xiàn)金流和制造能力的加持下,Optimus 率先在內(nèi)部工廠自產(chǎn)自用,以應(yīng)用拉動研發(fā)的方式快速迭代,再逐步走向更廣闊的家庭市場。

其優(yōu)勢不僅在于軟硬一體的研發(fā)效率,更在于用大規(guī)模的工業(yè)部署來驗證技術(shù)和降低單臺成本,最終實現(xiàn)馬斯克所說的比汽車更便宜。

而智元遠(yuǎn)征 A3 選擇的是一條不同卻同樣聰明的路徑:以科研和教育市場為切入點,對標(biāo)宇樹 G1,希望成為高校和實驗室的新一代標(biāo)準(zhǔn)研究平臺。

遠(yuǎn)征 A3 身材比例按照真實人體比例設(shè)計,配備 1:1 還原人體結(jié)構(gòu)的全自由度柔性腰部,支持大幅扭轉(zhuǎn)與極限動態(tài)控制。

通過向科研機(jī)構(gòu)提供開放的算法平臺和硬件平臺,智元可以收集海量的場景數(shù)據(jù)和算法反饋,進(jìn)而反哺后續(xù)的產(chǎn)品迭代,實現(xiàn)以平臺建生態(tài),以生態(tài)促迭代的增長閉環(huán)。

三條路徑各有側(cè)重,并沒有完全的高下之分。

工業(yè)路線賺的是當(dāng)下的實際需求,家庭路線賭的是未來價值,生態(tài)路線玩的是長線布局。

但無論選擇哪條路,如果最終想真正進(jìn)入人類的生活空間,尤其是家庭,所有玩家都需要回答同一個更加本質(zhì)的問題:僅僅像人,真的夠嗎?

尺寸之外,擬人化深度才是真正的護(hù)城河

對于上面的問題,答案顯然是否定的。

當(dāng)全行業(yè)的主流產(chǎn)品統(tǒng)一卡在全尺寸的基準(zhǔn)上,硬件外形的同質(zhì)化難以避免,未來賽道分層的核心分水嶺,會落在擬人化深度上。

而具體的考驗會體現(xiàn)在人體比例復(fù)刻、整機(jī)自由度配置、全身觸覺感知、外觀人文設(shè)計和數(shù)據(jù)閉環(huán)迭代五個維度上。

想要做出持續(xù)能用、好用的人形機(jī)器人,先得把人體比例學(xué)到位。

現(xiàn)在雖然有一部分機(jī)型的身高在 1.6 米以上,但有些只是滿足參數(shù),四肢、軀干還是按工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)來設(shè)計,比例不完全像真人。

這種做法直接導(dǎo)致動作數(shù)據(jù)沒法正常套用,仿真里練得再好,真機(jī)運(yùn)行也會動作變形。這類機(jī)器人只能做固定的標(biāo)準(zhǔn)動作,面對家庭這種復(fù)雜場景難以應(yīng)付。

而星動紀(jì)元 L7、超維動力 KAI 這類產(chǎn)品,同樣是 1.73 米身高,它們選擇嚴(yán)格參照亞洲成年人的骨骼數(shù)據(jù)設(shè)計肢體比例,頭身比、肩腰尺寸都貼近真人,從硬件上保證了動作數(shù)據(jù)能順暢遷移使用。

關(guān)節(jié)自由度的數(shù)量和布局,決定了機(jī)器人能不能做出細(xì)膩的小動作。

目前,行業(yè)量產(chǎn)的人形機(jī)器人整機(jī)自由度大多在 41-60 個。

超維動力 KAI 選擇另辟蹊徑,在 1.73 米的機(jī)身里布置了 115 個全身自由度,肩頸、腰椎、手腕這些常被簡化的部位都做了冗余設(shè)計,完整復(fù)刻人體活動范圍。

從學(xué)界共識來看,自由度提高到 115 個,意味著控制算法要解決的數(shù)學(xué)計算量呈指數(shù)級暴增。

如何讓 115 個電機(jī)實時、不卡頓地協(xié)同工作,對中央處理器和 AI 算法是極大的考驗。

超維動力正是目前全球范圍內(nèi),率先在這個超高自由度硬件平臺上引領(lǐng)具身大小腦發(fā)展的公司,這也是它主打家庭場景的核心優(yōu)勢。

如果想讓機(jī)器人安心走進(jìn)家庭,那么觸覺感知是安全底線。

這也是緩解恐怖谷效應(yīng)的一類方法,有了靈敏的觸覺,機(jī)器人能精準(zhǔn)控制力度,避免碰傷人、打碎物品。

目前多數(shù)機(jī)器人只在指尖裝了傳感器,身體其他部位完全沒有感知能力。

超維動力 KAI 搭載了全身分布式電子皮膚,擁有 18000 個獨立觸覺點,感知精度達(dá)到 0.1N,和人手觸感接近。

抓雞蛋、玻璃杯時能實時調(diào)整握力,碰到人也會立刻收力,徹底解決了居家近距離互動的安全問題。

外觀設(shè)計同樣影響人機(jī)相處體驗。裸露的機(jī)械金屬會天然帶有距離感,而柔軟的織物外殼能弱化機(jī)械的冰冷感,拉近心理距離。

從先前 1X 的 NEO,到現(xiàn)在 F.03、KAI 都全面采用織物包覆,不難看出,家用機(jī)器人做擬人化外觀已經(jīng)是一種行業(yè)風(fēng)向。

高擬人化硬件還有一個被低估的優(yōu)勢,它和數(shù)據(jù)采集之間形成了正向循環(huán)。

高度仿生的機(jī)身搭配動作采集設(shè)備,可以直接錄制真人居家行為數(shù)據(jù),不用額外換算就能拿去訓(xùn)練 AI。

硬件越貼近人體,數(shù)據(jù)利用率就越高,機(jī)器人動作也越自然;落地使用后產(chǎn)生的新數(shù)據(jù),又能反過來優(yōu)化算法。

這樣一來,就會形成一個高擬人化硬件→高效率數(shù)據(jù)遷移→更自然行為表現(xiàn)→更多真實交互數(shù)據(jù)的閉環(huán)。

而縱觀整個行業(yè),兩種路線分野的趨勢已經(jīng)逐漸清晰。

路線 A 以工業(yè)效率優(yōu)先,將擬人化視作一個可選模塊,先把機(jī)器人的力量、速度和重復(fù)精度拉到極值,優(yōu)先解決工廠、倉庫等結(jié)構(gòu)化場景中的剛需問題。

路線 B 則以擬人化先行,先構(gòu)建與人類高度一致的硬件基座,再逐步發(fā)展人工智能和場景泛化能力。

家庭場景屬于典型的非結(jié)構(gòu)化交互場景,環(huán)境不確定、任務(wù)不固定、交互對象復(fù)雜多元,只有當(dāng)硬件足夠像人,上層智能才有發(fā)揮的空間。

從這個角度看,路線 B 雖然在短期內(nèi)看似不如工業(yè)路線那樣能夠快速產(chǎn)生營收和規(guī)模效應(yīng),但它押注的恰恰是全尺寸人形機(jī)器人最稀缺的東西:一副足夠像人的身體,以及一個足夠靈敏的感知網(wǎng)。

全尺寸是行業(yè)給出的一個共識選擇,但這個共識背后的意義遠(yuǎn)不止于尺寸、參數(shù)本身,它是工程理性與場景需求的共同選擇。

而當(dāng)所有頂尖團(tuán)隊都在同一條起跑線上起步時,真正的競爭才剛剛開始。

從尺寸到形態(tài)、從自由度到觸覺、從感知到交互,那些選擇在擬人化深度上走得更遠(yuǎn)、更慢、更深的企業(yè),會在回答家庭服務(wù)這個終極命題的時候擁有難以復(fù)制的護(hù)城河。

歸根結(jié)底,人形機(jī)器人作為人類給自己造出的另一種身體,它的最終形態(tài)應(yīng)該看的是它夠不夠像人。

       原文標(biāo)題 : 特斯拉 Optimus,并不是全尺寸人形機(jī)器人的最優(yōu)解

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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