特斯拉机器人带来全球首秀 未来人形机器人数量将会达到百万台量级

　　美国当地时间9月30日，特斯拉举办了2022 AI Day活动，马斯克与特斯拉工程师团队现身会场，带来了Tesla Bot人形机器人“Optimus”原型机的全球首秀。

　　“今天是我们第一次将Tesla Bot展现给世人，准备好了吗?”在马斯克的话音中，Optimus原型机重磅登场，转身、停止、挥手问候等流畅动作引得观众欢呼。这是Optimus第一次在无人操作的情况下自主行走，特斯拉没有为它安装外壳，而是直接将内部构造呈现出来，关节、骨骼、电缆等设备清晰可见，直观展示每个动作细节。

　　据悉，特斯拉在机器人的内部结构设计上，基于对人体特征的洞察，深度思考各执行器与电力系统布局。Optimus机器人躯干处搭载了2.3kWh、52V电池包，高度集成了充电管理、传感器和冷却系统。这意味着从传感到融合、再到充电管理，都汇集到这一系统内，这也是借鉴了特斯拉在汽车设计方面的经验。

　　同时Optimus身体共有28个自由度，采用了更加灵活的弹簧负载设计与6种类型执行器，关节采用仿生学关节设计，模拟人类关节与肌腱形态，手部则采用人体工程学设计，拥有11个自由度。而在“感官”上，在经过完全自动驾驶能力系统的实际应用验证后，特斯拉强大的计算机视觉已可直接应用于机器人。

　　此外，Optimus还搭载与特斯拉车辆相同的FSD电脑以及Autopilot相关神经网络技术，自动驾驶技术的研究成果也帮助特斯拉在人形机器人领域打下了坚实基础。特斯拉工程师表示，特斯拉车辆已经安装了FSD电脑，希望可以将自动驾驶经验与人形平台相结合，但机器人的实际需求和形式都与汽车存在差异，所以还需要适当调整。

　　目前，Optimus已经可以完成行走、上楼梯、下蹲、拿取物体等动作，也能在少量外部干扰的情况下依旧保持平衡。现场视频中，特斯拉还展示了擎天柱被工作人员用木棍戳刺上半身，但并未摔倒或长时间摇晃，仅稍微前倾后便稳住姿态，出色地应对了挑战。

　　据马斯克透露，Optimus机器人产量应该可以达到数百万台，预估机器人最终价格将在2万美元以下，3-5年间Optimus即可量产上市。预计机器人业务的价值最终可能超过特斯拉的汽车收入。

　　擎天柱背后都有哪些技术加持？

　　人形机器人主要有人机交互、环境感知、运动控制这三大核心技术。特斯拉智能汽车≈自动驾驶+轮式机器人——电动车自动驾驶赋能Optimus人机交互、环境感知相关技术，背后是传感器方案、FSD芯片及核心算法平台等；

　　例如特斯拉机器人使用了单颗特斯拉自研SoC芯片，不同于特斯拉在汽车上使用的双芯片自动驾驶方案。

　　再如，为了保护机器人，研发人员对其结构基础进行了优化，在人形机器人摔倒时不会把变速器和胳膊弄坏，就可以将这一技术应用到机器人之上。毕竟一台机器人的维修成本很高。

　　研发人员还采用了与汽车相同的底层技术，让机器人在所有组件中产生压力，使得其行走控制变得更加容易，也不会那么僵硬。

　　“擎天柱”的关节驱动器共有6种，包括三种不同规格的舵机、三种不同规格类似重量秤一样的牵引执行器等。

　　在极限范围内进行测试，其关节驱动器抬起一架半吨重的钢琴，这也是人形机器人必须具备的功能。

　　但从“轮式机器人”到高达40个自由度（关节）的人形机器人，机电硬件（主要是电机及其驱动器+减速机）、运动软件算法待突破&迭代。根据专业人士的分析，具体来说：

　　1、下肢运动

　　马斯克选择自主研制电机驱动的思路是合理的，也是特斯拉公司的强项。但是从驱动关节到下肢运动能力，特斯拉机器人还是相对落后，阿西莫机器人在平衡运动能力和波士顿动力的超强运动能力显然更为先进。

　　研发人员将人类的膝盖和其运动过程中所受的力线性化，从而学习如何让机器人膝盖使用更少的力来构建，让其能实现更好的力度控制，并让相关结构紧密的包裹在膝盖周围。

　　在执行器的具体配置上，针对不同载荷和运动精细程度的要求，采用了不同的内部结构和轴承装备方案。

　　比如左侧的交叉滚子轴承，右侧的四点接触轴承和球轴承等。

　　另外，机器人能源的电池技术和驱动电机结合也是特斯拉的优势。“擎天柱”身体中间有2.3kWh的电池组能支持人形机器人工作一整天。这个电池组的独特之处在于，它把所有的电池电子都集成到了一起，传感器融合电荷管理等，利用汽车和机能源产品将其融合到一起。这也是特斯拉流线型制造的高效之处。

　　2、上肢操作

　　特斯拉机器人的仿人手设计应该说很常规。6个主动自由度，11个关节自由度。宣传说既可以完成大口径物体抓取，同时也能满足抓取精巧物体的需求，并搭载了能够驱动手指并进行感知的传感器，但是也没有给出更具体的技术参数。

　　从上肢操作展示看，能力应该很普通。并且上肢手臂操作中重要的末端腕力传感器和触觉传感器，从宣讲会看，马斯克团队还没开始考虑。

　　3、智能程度

　　（1）智能感知

　　特斯拉公司利用计算机视觉识别高频特征，让人形机器人能够快速找到最近的充电站。目前只是具备了一定的视觉感知能力。

　　在软硬件配置上，特斯拉汽车和机器人采用了同款视觉感知。Tesla Bot 的导航系统就是一个很有意思的3D路径导航。

　　开发人员强调，特斯拉机器人的AI技术跟FSD是同源的！也就是说它会自己识别环境，自己找到需要的东西，并自己做要做的事。

　　特斯拉机器人还支持室内路径规划，不仅会走路，还会像人一样走路，还能通过视觉识别判断物体。

　　（2）智能交互

　　在宣讲后的记者交流会上，也有问及是否考虑集成自然语言交互技术，马斯克也说到未来会考虑这方面。至少目前Optimus机器人状态还不算有智能交互的能力。

　　（3）智能操作

　　Optimus机器人为能快速实现拟人操作，设计了基于穿戴式示教的操作学习方法。通过捕获人体操作的关键帧，并将其映射到机器人上，以此解决机器人在抓取物体时手应该放在哪里，如何进行搬运放置等操作。