uutiset

vaikeus on siinä, että musk haluaa rakentaa ihmisiä, ei koneita.

teksti丨he qianming li zinan
toimittaja丨he qianming huang junjie

"vaikka avaruusoliot sieppaavat minut huomenna, tesla ratkaisee autonomisen ajamisen ongelman. mutta en tiedä, kuinka tesla voi voittaa optimuksella." tämän vuoden huhtikuussa pidetyssä talousraporttikokouksessa musk sanoi, että hänen pitäisi saada 500." syy 100 miljoonan dollarin palkkaan.

henkilö, joka on ollut yhteydessä tesla-tiimiin, kertoi meille, että vähän ennen kuin musk sanoi tämän, hän pyysi humanoidirobottitiimiä tekemään merkittävän läpimurron tämän vuoden aikana - sallien robottien mennä tuotantolinjalle suorittamaan työtä ei saavuteta, tehdään lisää lomautuksia ja "tiimiin kohdistuu yhä enemmän paineita".

saimme tietää, että optimus-humanoidirobotteja on valmistettu satoja, mutta ne eivät ole vielä valmiita tuotantolinjoille. tällä hetkellä niitä voidaan käyttää vain tiedon keräämiseen ja erilaisten suunnitteluratkaisujen testaamiseen.

tämä vuonna 2021 edistettävä humanoidirobottiprojekti on täysin päinvastainen kuin teslan logiikka muiden tuotteiden kehittämisessä. autojen rakentamisessa tesla aloitti erittäin kannattavalla sähköurheiluautolla roadsterilla, paransi vähitellen tuotantotehokkuutta ja rakensi halvan model 3:n. autonominen ajo muuttuu myös matalalta korkealle, mikä parantaa myynnin aikana.

mitä tulee humanoidirobotteihin, musk haluaa saada sen kuntoon yhdellä askeleella, ja massatuotannon on oltava lopullisessa muodossaan: kustannukset ovat niinkin alhaiset kuin 20 000 dollaria - pienempi kuin amerikkalaisen sinikaulustyöläisen vuositulot; mutta se on tarpeeksi fiksua korvaamaan joidenkin työntekijöiden työpaikat.

viimeisen kolmen vuoden aikana musk on puhunut niin paljon kuin itseohjautuvasta ajamisesta ja robotaxista. hän pitää sitä toivona tukea teslan arvostusta "jos meillä on tunnollinen humanoidirobotti, se voi toimia tarpeen mukaan." , tuottavuus paranee huomattavasti, eikä talouskasvulla ole rajoja."

kiinan osakemarkkinat ovat spekuloineet teslan robottitoimitusketjukonseptilla useiden kierrosten ajan, mutta muskin mahtava tarina ei ole juurikaan nostanut teslan osakekurssia. vuoden 2022 huipulta lähtienteslamarkkina-arvo on pudonnut lähes 40 %.

teslan robotiikkatiimin kohtaama haaste on, että ihmisen tavoin käyttäytyvän robotin rakentaminen yhdessä vaiheessa on periaatteessa mahdotonta. tällä hetkellä he voivat hyväksyä vain joitain teknisiä kompromisseja, jotka voidaan kohdistaa tiettyihin työskenaarioihin, kuten ruuvien kiristämiseen, ja erityisesti koulutusmalleihin, jotta humanoidirobotit voivat osallistua ensin. mitä tulee siihen, voiko musk hyväksyä kompromissituloksen, on edelleen epäselvää.

suurin vaikeus: ihmisten, ei humanoidimekaanisten laitteiden valmistaminen

musk biographyn mukaan vuoden 2021 alussa musk esitti videon boston dynamicsin humanoidirobotista atlasista teslan johtajien kokouksessa. kuvassa humanoidirobotti voi suorittaa vaikeita toimia ihmisen tavoin. "humanoidirobotit ovat täällä, halusitpa siitä tai et. meidän pitäisi olla pelissä", hän kertoi läsnäoleville johtajille.

hänen tavoitteensa on selvä: sen on oltava humanoidirobotti, jolla on sama kehon muoto kuin ihmisellä, eikä boston dynamicsin tai muiden yritysten valmistama nelijalkainen tai pyörillä varustettu mekaaninen laite. lisäksi robotin on opittava ihmisen tavoin visuaalisella havainnolla ja opittava suorittamaan työ käsin sen sijaan, että insinöörit syöttävät jokaisen työohjeen etukäteen kuten boston dynamics tai perinteiset robottikäsivarsiyritykset.

boston dynamics julkaisee atlas-robottivideon vuoden 2020 lopussa. lähde: boston dynamics.

aiemmat robotit suunniteltiin erikoisskenaarioihin, mikä johti riittämättömään monipuolisuuteen ja rajoitettuun tuotantokapasiteettiin. kansainvälisen robotiikan liiton tietojen mukaan vuonna 2023 teollisuusrobottien maailmanlaajuinen kokonaismyynti on vain 590 000 yksikköä - noin puolet rolex-kellojen tuotannosta. nämä 590 000 yksikköä ovat edelleen ainakin kymmenissä erikoismuodoissa, jotka eivät ole toisilleen yhteisiä. suurin osa niistä tuottaa muutaman sadan yksikön vuodessa ilman mittakaavavaikutusta.

teslan robottitarina, jota jokainen humanoidirobotiikkayritys kertoo juuri nyt, on se, että työpaikkamme ja työkalumme on suunniteltu ihmisiä varten. jos humanoidirobotit toteutuvat, ne pystyvät suorittamaan erilaisia ​​tehtäviä laitteistosarjalla ilman räätälöityä kehitystä, ja saman mallin massatuotanto on mahdollista. kun musk puhuu humanoidirobottiprojekteista, hän puhuu usein mittakaavasta ja haluaa tuottaa miljoonia, kymmeniä miljoonia tai jopa miljardeja yksiköitä "massatuotanto on yhtä tärkeää humanoidiroboteille, jotta ne voivat olla halvempia."

erona on, että harvat humanoidirobottiyritykset vaativat humanoideja. he valitsevat yleensä kompromissireitin käyttämällä erilaisia ​​​​puristimia korvatakseen ihmisen kädet tai renkaat jalkojen vaihtamiseksi vaiheittain.

mutta musk oli tinkimätön. viikoittaisessa humanoidirobottikeskustelussa hän hylkäsi suuren joukon suunnitteluehdotuksia, jotka eivät olleet ihmisen kaltaisia, kuten erilaisten työkalujen asentaminen robottivarteen eri tehtävien suorittamiseen. hän uskoi, että pelkkä käsien käyttö riittäisi.

teslan insinöörit katsoivat myös, että robotin vaaleanpunainen sormi oli hyödytön, mutta koska vaaleanpunaisen sormen poistaminen oli "liian pelottavaa" ja liian epäinhimillistä, he pitivät sen vaihtoehtona pidentää vaaleanpunaisen sormen pituutta, jotta se voisi toimia enemmän. musk pyysi myös erittäin tarkasti, että robotin sormissa olisi naisen sormen suippeneminen. hän asetti robotin korkeudeksi 5 jalkaa, 8 tuumaa (lähes 1,73 metriä), joka on hieman lyhyempi kuin amerikkalaisen aikuisen miehen keskimääräinen korkeus, hän pyysi robottia näyttämään androgyyniltä tontulta, jotta "et tunne, että se saattaa haluta." satuttaa sinua."

tesla-tiimiin yhteydessä ollut sijoittaja sanoi, että muskin vaatimuksena ihmismuodosta on korvata viimeinen lenkki, joka rajoittaa autonvalmistajien työntekijöitä. tuolloin tesla oli paennut kokonaan tuotantohelvetistä, myi viime vuonna 500 000 ajoneuvoa, ja sen jatkuvasti nouseva osakekurssi ajoi muskin maailman rikkaimmaksi mieheksi. mutta teslan autotehdas kaliforniassa tuottaa 8 550 ajoneuvoa viikossa, mikä lähestyy kapasiteettirajaansa. tesla tajusi, että työntekijöiden tehokkuus oli saavuttanut rajansa, jos hän halusi edetä nopeammin, hän voisi rakentaa vain ihmisiä vahvempia työkaluja.

autojen valmistus on yksi automatisoiduimmista teollisista tuotantoprosesseista. 1960-luvulla syntynyttä robottivartta käytettiin ensimmäisen kerran autotehtaissa osien kuljettamiseen ja hitsaukseen. teslan autotehtaalla vain loppukokoonpano vaatii suuren määrän työntekijöitä. he liikkuvat jaloillaan pienellä työaseman alueella, kokoavat osia käsin tai kiristävät ruuveja sähköporalla. perimmäisin tapa korvata heidät on luoda samanlaisia ​​ihmisiä.

jos robotti osaa "ymmärtää" työskennellä koneoppimisen kautta, kävellä ihmisen lailla ja nostaa kätensä suorittaakseen työn teslan autotehtaalla, niin sitä tulisi käyttää myös muissa töissä ja tuottaa mittakaavaefektejä. tämä on luonnollinen looginen johtopäätös, mutta sen jokainen lähtökohta on vaikea kolmen vuoden kuluttua teslan tiimillä ei ole edes selkeää polkua toteutukseen.

fuzzy exploration: kuinka simuloida ihmisiä mekaanisilla osilla

ennen teslaa tiedemiehet ympäri maailmaa olivat tutkineet lähes 50 vuoden ajan toimivan humanoidirobotin luomista. heidän edessään oleva tehtävä on helppo ymmärtää alusta loppuun he käyttävät metallia, muovia, piitä ja muita materiaaleja simuloimaan ihmisen luita ja lihaa ja luovat koneen, joka voi ajatella ja liikkua kuin ihminen.

alan tunnetuin humanoidirobotti on boston dynamicsin valmistama atlas, joka pystyy tekemään takaperinnyksiä, juoksemaan nopeasti epätasaisella nurmikolla ja tanssimaan joustavasti sisätiloissa. mutta boston dynamics luopui kahden ainutlaatuisimman ihmiselimen - käsien ja aivojen - valmistamisesta alusta alkaen. atlas voi suorittaa vaikeita liikkeitä, mutta vain esiasetettuja liikkeitä käsivarsien päät ovat pyöreitä näppylöitä, kuten doraemon.

kun tesla kehitti humanoidirobotin, ensimmäinen asia, jonka hän rakensi, olivat ihmiskädet. ihmisen kädessä on 27 vapausastetta, joustava liike, erittäin herkät tuntohermot ja vahva voimanhallintakyky.

varhaisessa suunnitelmassa tesla asensi robottikäteen kuusi käyttömoottoria, jolloin optimus pystyi pitämään useimpia esineitä, mutta se oli kaukana joustavasta. viiden sormen joukosta vain peukalo on varustettu kahdella moottorilla, jotka voivat taipua sisäänpäin ja heilua vasemmalle ja oikealle. jokaisessa kädessä olevassa toimilaitteessa on metallilanka, joka on kytketty moottoriin. kun moottori vetäytyy sisään ja vapauttaa metallilangan, sormet taipuvat ja ulottuvat vastaavasti.

toisen sukupolven optimuksen käsissä on tällä hetkellä vain 11 vapausastetta. tämän vuoden toukokuussa musk väitti, että optimus nostaisi käden vapauden asteen tänä vuonna 22:een, mikä lähentää sen ihmisen kättä. tesla suunnittelee nyt uuden sukupolven robotteja.

mutta ihmisten kädet on tehty lihasta ja verestä, eikä niitä ole hitsattu tai niitattu eri osista, kuten robottikäsistä. kun ihmiskäsi liikkuu, ranne ei törmää edessä olevaan kämmenensä, eikä voima katoa ihmisen käden sisällä. näitä ongelmia voi kuitenkin esiintyä robottikäsissä. robotin käden rakenteen eheys liittyy käden liikkeiden vakauteen ja johdonmukaisuuteen. tesla poisti monia optimus-käden kytkentälaitteita ja käytti kaapeleista valmistettua köysikäyttöä jäljittelemään ihmisen käden lihaskudosta toivoen minimoivan tehohäviön ja viiveen robotin käden liikkuessa.

ihmiset aistivat painetta raajojen muodonmuutoksen ja hermopäätteiden puristamisen kautta. toimilaite antaa optimukselle voiman pitää esineitä. ihmiskäsissä on kymmeniä tuhansia tuntoantureita, mutta optimuksen kädessä on vain 6 paineanturia, eikä se pysty havaitsemaan lämpötilaa.

jalkojen nivelissä tesla käyttää joitain lineaarisia toimilaitteita perinteisiin pyöriviin toimilaitteisiin verrattuna lineaaritoimilaitteet voidaan järjestää pitkittäin jalkojen sisäisen tilan maksimoimiseksi, suurempien ja pidempien moottoreiden järjestämiseksi ja toisen työntövoiman lisäämiseksi. -sukupolven optimuksen jalkatoimilaitteet ovat riittävän vahvat nostamaan puolitonnia painavan pianon. mutta tämän haittapuolena on, että robotin jalkojen tasapainoa on vaikeampi hallita ja ohjausalgoritmien kehittäminen vaikeutuu.

ennen kuin antoi optimuksen kävellä, tesla mittasi myös ihmisen jalan jokaisen nivelen voimansiirtomekanismin kävelyn aikana ja kunkin nivelen vääntömomentin, jotta optimuksen liikkeet olisivat mahdollisimman ihmismäisiä. rakenteellisesti ihmisen polvi on tehokas nelitankoinen kytkentälaite. luiden neljä luuta ja polvinivel pystyvät kävelemään, hyppäämään, kyykkymään ja muuhun toimintaan ja hallitsemaan painopistettä tarkasti. säilyttää tasapaino ja välttää putoamista. optimus pystyy tällä hetkellä vain kävelemään hitaasti, eikä silti pysty suorittamaan onnistuneesti toimintoja, kuten kyykkyä.

sadat luut ja kymmenet nivelet yhdistävät ihmiskehon yli 200 vapausasteeseen, jonka tesla yksinkertaistaa optimuksen 28 vapausasteeseen. nämä vapausasteet saavutetaan kolmella erikokoisella pyörivällä toimilaitteella ja kolmella lineaaritoimilaitteella. pyörivät toimilaitteet on jaettu hartioille ja lantiolle, jotka vaativat suuria kulmakiertymiä, kun taas lineaaritoimilaitteet polville, kyynärpäille ja muille osille, joilla on pieni kääntökulma.

jokainen toimilaite on varustettu komponenteilla, kuten johtoruuvi, supistus, moottori, anturi ja anturi. moottori antaa tehon toimilaitteelle, ja ruuvi muuntaa komponentin pyörimisvoiman vetovoimaksi nivelen supistumisen ja venymisen ohjaamiseksi.

kehon vapauden lisääminen on vasta ensimmäinen askel ihmisten simuloinnissa optimuksella. tesla jatkaa myös optimuksen painon vähentämistä, mikä antaa sille mahdollisuuden suorittaa useampia tehtäviä samalla teholla. toisen sukupolven optimus painaa 56,6 kiloa, mikä on aikuista ihmistä kevyempi.

hyvän humanoidirobotin tekemiseksi joustavat, kestävät, vakaat ja kustannustehokkaat laitteistokomponentit ja materiaalit ovat vain perusta. esimerkiksi ihmiset voivat saada kiinni liikkuvia esineitä, koska ihmisaivoilla on kognitiiviset fysikaaliset lait, kuten painovoima ja kiihtyvyys, joten ne voivat ennustaa liikeradan, ja keholla on kyky liikkua suorittaakseen tämän näennäisen yksinkertaisen toiminnon.

vuonna 2022 tesla siirtää konenäköhermoverkon auton fsd:ssä (täysin autonominen ajo) optimukseen. aivan kuten auton opettaminen ajamaan, anna optimuksen ymmärtää todellista maailmaa ja reagoida asianmukaisesti antaen sen oppia ihmisten toimista ja edistymisestä.

"autonominen ajo edellyttää, että auto välttää törmäystä mihinkään esineeseen 2d-maailmassa, mutta robotin tehtävänä on törmätä aktiivisesti äärettömiin asioihin ja ottaa niihin yhteyttä tesla-tiimiin." ajamiseen vaadittava tekninen monimutkaisuus on paljon pienempi kuin robottikäden.

"suurempi ongelma on, että robotiikan alalla ei ole skaalauslakeja." robotiikka-alan sijoittaja sanoi, että tämä on ongelma, jota koko älykäs robottiteollisuus kohtaa. toisaalta he eivät löydä tarpeeksi tietoa toisaalta, ei ole sopivaa malliarkkitehtuuria, joka pystyisi sulattamaan valtavia tietomääriä.

tesla aloitti viime vuonna rekrytoimaan ihmisiä optimus-opettajiksi. vaatimuksena oli olla 170–175 senttimetriä, mikä vastaa robotin pituutta. näiden ihmisten on käytettävä liikkeensieppauslaitteita, joissa on anturit koko kehossaan, jotta he voivat osoittaa robotille, kuinka ihmiset käyttävät nivelitään liikkumiseen. jotkut analyytikot spekuloivat, että tesla saattaa tulevaisuudessa poimia avaintietoja ihmisten liikkeistä massiivisista videoista ja syöttää ne optimukselle oppimista varten, mikä saattaa nopeuttaa sen oppimista.

tämänhetkisen edistyksen mukaan humanoidirobotit tarvitsevat pitkän oppimis- ja koulutusjakson täyttääkseen muskin vähimmäisvaatimukset ja korvatakseen osan työntekijöistä teslan autotehtailla. teslan analyytikko sanoi, että tämän vuoden puoliväliin mennessä optimus läpäisi alle 60 prosenttia yli 500 metrin pituisista kävelytesteistä.

sen vastustajat ovat tuntityöntekijöitä texasissa, jotka ansaitsevat 22 dollaria tunnissa. nämä työntekijät voivat periaatteessa suorittaa useita monimutkaisia ​​tehtäviä, kuten osien poimimista, oikean asennon löytämistä kokoonpanon suorittamiseksi ja laadun tarkistamista 50 sekunnissa. nämä ihmiset eivät pysty kävelemään 500 metriä ennen kuin he kaatuvat ja odottavat jonkun auttavan heitä. he voivat kuitenkin tehdä monimutkaisen kommunikoinnin ja yhteistyön muiden ihmisten kanssa.

musk voi nimetä vain kaksi asiaa, jotka tekevät optimuksesta ihmisiä paremman, eikä se toimi yhtäjaksoisesti 16 tuntia täyteen ladattuna.

ennakkovalmistelut: harkitse massatuotantoa konseptivaiheessa

"(humanoidirobotteja) on äärimmäisen vaikea tuottaa massatuotantona ja niitä aliarvioitiin."

humanoidirobotteja suunniteltaessa teslan tiimi etsi keinoja vähentää massatuotannon kustannuksia ja vaikeutta. "musk biographyn" mukaan tyypillinen esimerkki on, kuinka robotin käden annetaan hallita kohdistuvaa painetta ja tuntea paine.

insinöörit ovat ehdottaneet erilaisia ​​ratkaisuja, kuten paineen mittaamiseen sormiliitoksessa olevien toimilaitteiden virran käyttöä, kondensaattoreiden sijoittamista sormenpäille, jotka ovat samanlaisia ​​kuin matkapuhelimen kosketusnäytöissä, tai ilmanpaineanturien tai sirujen upottamista ja pienen kameran sijoittamista.

robottiteollisuudessa yleinen käytäntö on asentaa paineantureita ihmisen käden niveliin, mikä on kalliimpaa ja vaikeampaa valmistaa.

nähdessään nämä suunnitelmat teslan pääsuunnittelija von holzhausen esitti vain yhden kysymyksen: mikä on kustannusero? lopullinen ratkaisu oli käyttää liitoksessa sähkövirtaa, koska se ei lisäisi osia - hinta on hallittavissa ja se on helppo valmistaa.

teslan autojen rakentamisesta kertynyt kokemus ja resurssit on siirretty myös humanoidirobottiprojektiin. humanoidirobottien moottoreiden, akkujen, ohjelmistojärjestelmien jne. varhaiset versiot on muunnettu vastaavista komponenteista sähköajoneuvoissa. myöhemmin teslan useiden vuosien ajan kehittämää ohjelmistoinfrastruktuuria käytetään sen optimointiin.

aivan kuten analysoidessaan, kuinka moottorit ajavat sähköajoneuvoja kaupungin halki, he käyttivät simulaatiojärjestelmää simuloimaan humanoidirobotin jokaisen 28 nivelen suorituskykyä useiden toimien suorittamisessa, löysivät niille yhteisiä piirteitä ja yksinkertaistivat ne kuuteen tyyppiin, joissa on pienempi yksikkö. kustannukset ja painot.

optimuksen kanssa on tässä vaiheessa monia ilmeisiä ongelmia. teslan läheiset ihmiset sanovat, että ohjelmistotiimi työskentelee myös tapojen koodaamiseksi optimuksen nilkkojen kahdelle kuusiulotteiselle voimatunnistimelle, jotka ovat tilaa vieviä ja kalliita ja tarjoavat vain osittaisen redundanssin robotin vakaudelle.

teslan suurin haaste humanoidirobottien massatuotannossa on tehdä niistä hyödyllisiä ja riittävän hyviä käytettäväksi. tesla ei ole vielä rakentanut robotin kokoonpanolinjaa ja voi koota sen vain manuaalisesti. yhden robotin hinta on noin 100 000 dollaria, mutta sen luoma arvo on nyt minimaalinen.

kehitettyään tarpeeksi hyödyllisiä robotteja, teslan on rakennettava edullinen toimitusketju tyhjästä.

vaikka koko toimialalla on tuotantokokemusta erilaisista humanoidiroboteissa käytettävistä osista, niitä käytetään yleensä huippuluokan valmistusskenaarioissa ja hinnat pysyvät korkeina. esimerkiksi kuularuuveja käytetään yleensä kalliissa raskaissa koneissa tai ilmailulaitteissa. tesla teki ennakkovalmisteluja ennen kuin robottisuunnittelu saatiin päätökseen, tiimi alkoi rakentaa edullista toimitusketjua.

vuoden 2022 puolivälistä lähtien tesla on alkanut pyytää kiinalaisia ​​varaosien toimittajia lähettämään osia testattavaksi. edustavampia ovat teslan sähköautotoimittajat tuopu ja sanhua intelligent control, jotka kokoavat toimilaitteita. he ovat teslan pitkäaikaisia ​​toimittajia, jotka toimittavat valettua alumiinia auton rakenneosia. komponenttitasolla on myös moonsin teslalle näytteitä varten lähettämissä robottikäsissä käytettäviä ytimettömiä moottoreita ja greenland harmonicsin niveltoimilaitteissa käytettyjä harmonisia vähennyksiä jne.

on edelleen monia epävarmuutta siitä, pääsevätkö nämä osien toimittajat lopulta teslan robottiteollisuuden ketjuun. kustannukset ovat kiinalaisten toimittajien etu. robotiikka-alan analyytikko sanoi, että kiinalaiset yritykset ovat samoilla osilla vähintään 30 % halvempia kuin tunnetut ulkomaiset yritykset, ja jotkut jopa 80 % halvempia. mutta näiden kahden osapuolen välillä on edelleen suuri ero suorituskyvyssä. saimme tietää, että tämän vuoden puolivälissä alkavalla c-kierroksella lähetetyistä ensimmäisistä näyteeristä yksikään kiinalainen osatoimittaja ei läpäissyt teslan vaatimuksia.

teslan tiimiin yhteydessä ollut sijoittaja sanoi, että teslan sisäinen tavoite on perustaa humanoidirobotin toimitusketju kiinan ulkopuolelle. tämä tarkoittaa, että jos kiinalaiset yritykset haluavat toimittaa tesla-robotteja, niiden on investoitava ulkomaille ja rakennettava ensin tehtaita.

tesla on koonnut erän humanoidirobotteja testattavaksi austinin tehtaalla yhdysvalloissa. tämän vuoden kesäkuussa tehtaalla oli vain kaksi akkua. ei ole mitään arvoa käyttää humanoidirobottia, joka maksaa yli 100 000 dollaria litiumakkujen kuljettamiseen. akkutehtaat käyttävät akkujen lataamiseen yleensä miehittämättömiä liikkuvia ajoneuvoja lavoilla, jotka maksavat alle 10 000 dollaria akkujen lataamiseen ja voivat siirtää niitä tuhansia kerralla.

musk aloitti jälleen syklin, johon hän oli tottunut: epärealististen aikataulujen käyttäminen, tiimin jäsenten työntäminen yli rajojen ja tavoitteen lähestyminen viiveellä toisensa jälkeen. joskus kuilu odotusten ja todellisuuden välillä on kuitenkin niin suuri, ettei sitä pysty täyttämään edes yksi tai kaksi sukupolvea, kuten edisonin sata vuotta sitten mainostama sähköauto.

otsikkokuva: visual china