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la difficulté est que musk veut construire des personnes, pas des machines.

texte 丨 he qianming li zinan
editeur : he qianming huang junjie

"même si je suis enlevé par des extraterrestres demain, tesla résoudra le problème de la conduite autonome. mais je ne sais pas comment tesla peut gagner sur optimus." lors de la réunion du rapport financier en avril de cette année, musk a déclaré qu'il devrait obtenir 500 $. une raison pour le salaire de 100 millions de dollars.

une personne qui a été en contact avec l'équipe tesla nous a dit que peu de temps avant que musk ne dise cela, il avait demandé à l'équipe de robots humanoïdes de faire une percée significative au cours de cette année - en permettant aux robots d'aller sur la chaîne de production pour terminer certains travaux. n'est pas atteint, d'autres licenciements seront effectués et "l'équipe sera soumise à une pression croissante".

nous avons appris que des centaines de robots humanoïdes optimus ont été produits, mais qu'ils ne sont pas encore prêts pour les chaînes de production. actuellement, ils ne peuvent être utilisés que pour collecter des données et tester différentes solutions de conception.

ce projet de robot humanoïde, qui sera promu en 2021, est diamétralement opposé à la logique de tesla de développer d'autres produits. dans la construction de voitures, tesla a commencé avec la voiture de sport électrique très rentable roadster, a progressivement amélioré l'efficacité de la production et a construit le modèle 3 bon marché. la conduite autonome passe également de bas en haut, s’améliorant lors de la vente.

quant aux robots humanoïdes, musk veut réussir en une seule étape, et la production de masse doit être dans sa forme ultime : le coût est aussi bas que moins de 20 000 dollars américains - inférieur au revenu annuel d'un ouvrier américain ; mais il est suffisamment intelligent pour remplacer les emplois de certains travailleurs.

au cours des trois dernières années, musk a parlé en public d’optimus autant que de la conduite autonome et de robotaxi. il le considère comme un espoir de soutenir la valorisation de tesla : « si nous avons un robot humanoïde doté de sensibilité, il peut effectuer les tâches requises. » , la productivité sera grandement améliorée et il n’y aura aucune limite à la croissance économique.

le marché boursier chinois a spéculé sur le concept de chaîne d'approvisionnement robotique de tesla pendant plusieurs tours, mais la grande histoire de musk n'a pas fait grand-chose pour faire grimper le cours de l'action de tesla. depuis le sommet de 2022,teslala valeur marchande a chuté de près de 40 %.

le défi auquel est confrontée l'équipe de robotique de tesla est qu'il est fondamentalement impossible de construire un robot qui se comporte comme un humain en une seule étape. à l'heure actuelle, ils ne peuvent adopter que certains compromis d'ingénierie, qui peuvent être ciblés sur des scénarios de travail spécifiques, tels que le serrage de vis, et spécifiquement des modèles de formation pour permettre aux robots humanoïdes de jouer un rôle en premier. quant à savoir si musk peut accepter le résultat du compromis, cela n’est toujours pas clair.

la plus grande difficulté : fabriquer des humains, et non des dispositifs mécaniques humanoïdes

selon "musk biography", début 2021, musk a diffusé une vidéo du robot humanoïde atlas de boston dynamics lors de la réunion de direction de tesla. sur la photo, le robot humanoïde peut effectuer des actions difficiles avec flexibilité comme un humain. "les robots humanoïdes sont là, que cela vous plaise ou non. nous devrions être dans le jeu", a-t-il déclaré aux dirigeants présents.

son objectif est clair : il doit s'agir d'un robot humanoïde ayant la même forme corporelle qu'un humain, plutôt que d'un appareil mécanique à quatre pattes ou à roues fabriqué par boston dynamics ou d'autres sociétés. de plus, le robot doit apprendre par l'observation visuelle comme un être humain et apprendre à terminer le travail avec ses mains, plutôt que de demander aux ingénieurs de saisir à l'avance chaque ligne d'instructions de travail comme boston dynamics ou les entreprises de bras robotiques traditionnelles.

boston dynamics publiera la vidéo du robot atlas fin 2020. source : boston dynamics.

les robots précédents étaient conçus pour des scénarios spécialisés, ce qui se traduisait par une polyvalence insuffisante et une capacité de production limitée. selon les données de la fédération internationale de robotique, en 2023, les ventes mondiales totales de robots industriels ne représenteront que 590 000 unités, soit environ la moitié de la production de montres rolex. ces 590 000 unités se présentent encore sous des dizaines de formes spécialisées qui ne sont pas communes entre elles. la plupart d'entre elles produisent quelques centaines d'unités par an, sans aucun effet d'échelle.

l’histoire du robot tesla que racontent actuellement toutes les entreprises de robotique humanoïde est que nos lieux de travail et nos outils sont conçus pour les gens. si les robots humanoïdes deviennent réalité, ils seront capables d’accomplir diverses tâches avec un ensemble de matériel sans nécessiter de développement personnalisé, et il sera possible de produire en série le même modèle. lorsque musk parle de projets de robots humanoïdes, il parle souvent d'échelle et souhaite en produire des millions, des dizaines de millions, voire des milliards d'unités. « la production de masse est tout aussi importante pour les robots humanoïdes afin qu'ils puissent être moins chers.

la différence est que peu d'entreprises de robots humanoïdes insistent pour fabriquer des humanoïdes. elles choisissent généralement une voie de compromis, en utilisant diverses pinces pour remplacer les mains humaines ou des roues pour remplacer les jambes. elles résolvent d'abord certains problèmes et génèrent une certaine valeur commerciale, puis passent à l'étape des humanoïdes. par étape.

mais musk s’est montré intransigeant. lors de la discussion hebdomadaire sur les robots humanoïdes, il a rejeté un grand nombre de propositions de conception qui ne ressemblaient pas à celles des humains, telles que l'installation de différents outils sur le bras du robot pour effectuer différentes tâches. il pensait que seule l'utilisation des mains suffirait.

les ingénieurs de tesla ont également estimé que le petit doigt du robot était inutile, mais comme le retirer était « trop effrayant » et trop inhumain, ils l'ont conservé. l'alternative était d'allonger la longueur du petit doigt afin qu'il puisse jouer plus de rôles. musk a également demandé très spécifiquement que les doigts du robot aient la forme effilée d'un doigt de femme. il a fixé la hauteur du robot à 5 pieds 8 pouces (près de 1,73 mètres), légèrement plus courte que la taille moyenne d'un homme adulte américain ; il a demandé au robot de ressembler à un elfe androgyne pour que « vous n'ayez pas l'impression qu'il pourrait vouloir ». pour te faire du mal."

un investisseur qui a été en contact avec l’équipe tesla a déclaré que l’insistance de musk sur la forme humaine visait à remplacer le dernier maillon qui restreint les travailleurs de la construction automobile. à cette époque, tesla avait complètement échappé à l'enfer de la production, vendant 500 000 véhicules l'année dernière, et le cours de ses actions en hausse continue a propulsé musk à devenir l'homme le plus riche du monde. mais l'usine automobile de tesla en californie produit 8 550 véhicules par semaine, ce qui se rapproche de sa limite de capacité. tesla s'est rendu compte que l'efficacité des travailleurs avait atteint ses limites. s'il voulait aller plus vite, il ne pouvait que construire des outils plus puissants que les humains.

la construction automobile est l’un des processus de production industrielle les plus automatisés. le bras robotique né dans les années 1960 a d’abord été utilisé dans les usines automobiles pour transporter et souder des pièces. dans l'usine automobile de tesla, seul le processus d'assemblage final nécessite la participation d'un grand nombre d'ouvriers. ils utilisent leurs jambes pour se déplacer dans une petite zone du poste de travail, assemblent des pièces à la main ou utilisent une perceuse électrique pour serrer les vis. la manière la plus fondamentale de les remplacer est de créer des personnes similaires.

si un robot peut « comprendre » comment travailler grâce à l'apprentissage automatique, marcher comme un humain et lever les mains pour terminer le travail dans l'usine automobile tesla, alors il devrait également être utilisé dans d'autres emplois et produire des effets d'échelle. il s’agit d’une dérivation logique naturelle, mais chaque prémisse est difficile. trois ans plus tard, l’équipe de tesla n’a même pas de chemin clair vers la mise en œuvre.

exploration floue : comment simuler des humains avec des pièces mécaniques

avant tesla, les scientifiques du monde entier recherchaient depuis près de 50 ans pour créer un robot humanoïde fonctionnel. la tâche à laquelle ils sont confrontés est facile à comprendre du début à la fin. ils utilisent du métal, du plastique, du silicium et d'autres matériaux pour simuler des os et de la chair humains et créer une machine capable de penser et de se déplacer comme un humain.

le robot humanoïde le plus célèbre de l'industrie est atlas, fabriqué par boston dynamics, qui peut effectuer des backflips, courir rapidement sur une herbe inégale et danser avec souplesse à l'intérieur. mais boston dynamics a renoncé dès le début à fabriquer les deux organes humains les plus uniques : les mains et le cerveau. atlas peut effectuer des mouvements difficiles, mais uniquement selon des mouvements prédéfinis. les extrémités de ses bras sont des boutons ronds comme doraemon.

lorsque tesla a développé un robot humanoïde, la première chose qu’il a construite était des mains humaines. la main humaine possède 27 degrés de liberté, des mouvements flexibles, des nerfs tactiles très sensibles et de fortes capacités de contrôle de la force.

dans le premier plan, tesla avait installé 6 moteurs d'entraînement sur la main du robot, permettant à optimus de tenir la plupart des objets, mais c'était loin d'être flexible. parmi les cinq doigts, seul le pouce est équipé de deux moteurs qui peuvent se plier vers l'intérieur et se balancer à gauche et à droite. les quatre doigts restants ne sont équipés que d'un seul moteur qui peut contrôler la flexion et le balancement. chaque actionneur dans la main est doté d'un fil métallique connecté au moteur. lorsque le moteur se rétracte et libère le fil métallique, les doigts se plient et s'étendent en conséquence.

les mains de l'optimus de deuxième génération n'ont actuellement que 11 degrés de liberté. en mai de cette année, musk a affirmé qu'optimus augmenterait cette année le degré de liberté de la main à 22, le rapprochant ainsi de la main humaine. tesla a désormais un plan pour une nouvelle génération de robots.

mais les mains humaines sont faites de chair et de sang, et non soudées ou rivetées à partir de différentes parties comme les mains robotiques. lorsque la main humaine bouge, le poignet n’entrera pas en collision avec la paume devant et la puissance ne sera pas perdue à l’intérieur de la main humaine. cependant, ces problèmes peuvent survenir dans les mains robotiques. l’intégrité de la structure de la main du robot est liée à la stabilité et à la cohérence des mouvements de la main. tesla a retiré de nombreux dispositifs de liaison de la main d'optimus et a utilisé un entraînement par corde composé de câbles pour imiter le tissu musculaire de la main humaine, dans l'espoir de minimiser la perte de puissance et le décalage lorsque la main du robot bouge.

les gens ressentent la pression par la déformation des membres et la compression des terminaisons nerveuses. optimus mesure la pression à travers le niveau actuel de l'actionneur. l'actionneur fournit à optimus la puissance nécessaire pour maintenir les objets. les mains humaines possèdent des dizaines de milliers de capteurs tactiles, mais la main d'optimus ne possède que 6 capteurs de pression et ne peut pas détecter la température.

pour les articulations des jambes, tesla utilise certains actionneurs linéaires. par rapport aux actionneurs rotatifs traditionnels, les actionneurs linéaires peuvent être disposés longitudinalement pour maximiser l'utilisation de l'espace interne des jambes, disposer des moteurs plus grands et plus longs et fournir une plus grande force de propulsion du second. les actionneurs de jambe d'optimus de nouvelle génération sont suffisamment puissants pour soulever un piano d'une demi-tonne. mais l'inconvénient est que l'équilibre des jambes du robot est plus difficile à contrôler et que le développement d'algorithmes de contrôle devient plus difficile.

avant de laisser optimus marcher, tesla a également mesuré le mécanisme de transmission de chaque articulation de la jambe humaine pendant la marche et le couple de chaque articulation pour rendre les mouvements d'optimus aussi humains que possible. d'un point de vue structurel, le genou humain est un dispositif de liaison efficace à quatre barres. les quatre os ainsi que l'articulation du genou sont capables de marcher, de sauter, de s'accroupir et d'autres actions, et peuvent contrôler avec précision le centre de gravité. maintenir l’équilibre et éviter de tomber. optimus n'est actuellement capable que de marcher lentement et est toujours incapable de mener à bien des actions telles que s'accroupir.

des centaines d'os et des dizaines d'articulations relient le corps humain à plus de 200 degrés de liberté, que tesla simplifie en 28 degrés de liberté d'optimus. ces degrés de liberté sont obtenus par trois tailles différentes d'actionneurs rotatifs et trois actionneurs linéaires. les actionneurs rotatifs sont répartis sur les épaules et les hanches qui nécessitent des rotations à grand angle, tandis que les actionneurs linéaires sont répartis sur les genoux, les coudes et autres parties présentant de petits angles de balancement.

chaque actionneur est équipé de composants tels qu'une vis mère, un réducteur, un moteur, un capteur et un codeur. le moteur alimente l'actionneur et la vis convertit la force de rotation du composant en force de traction pour contrôler la contraction et l'extension des articulations ; le réducteur fonctionne comme la connexion entre les os humains et les articulations et peut amplifier la force grâce à un effet de levier.

augmenter la liberté corporelle n’est que la première étape dans la simulation de personnes avec optimus. tesla continue également de réduire le poids d'optimus, ce qui lui permettra d'accomplir davantage de tâches avec la même puissance. l'optimus de deuxième génération pèse 56,6 kilogrammes, ce qui est plus léger qu'un humain adulte.

pour fabriquer un bon robot humanoïde, les composants matériels et les matériaux flexibles, durables, stables et dont les coûts sont contrôlables ne constituent que la base. par exemple, les gens peuvent attraper des objets en mouvement parce que le cerveau humain connaît les lois physiques telles que la gravité et l’accélération, ce qui lui permet de prédire la trajectoire, et le corps a la capacité de se déplacer pour accomplir cette action apparemment simple.

en 2022, tesla transplantera le réseau neuronal de vision industrielle du fsd (conduite entièrement autonome) de la voiture vers optimus. tout comme apprendre à conduire une voiture, laissez optimus comprendre le monde réel et réagir de manière appropriée, en lui permettant d'apprendre des actions et des progrès humains.

"la conduite autonome nécessite que la voiture évite d'entrer en collision avec n'importe quel objet dans un monde 2d, mais la tâche du robot est d'entrer en collision et de contacter activement des objets infinis dans le monde 3d. un investisseur qui a contacté l'équipe tesla a déclaré que l'ensemble du véhicule autonome. " la complexité technique requise pour la conduite est bien inférieure à celle d’une main de robot.

"le plus gros problème est qu'il n'y a pas de lois de mise à l'échelle dans le domaine de la robotique." un investisseur dans le domaine de la robotique a déclaré qu'il s'agit d'un problème auquel est confrontée l'ensemble de l'industrie des robots intelligents. former des modèles de robots ; d'autre part, il n'existe pas d'architecture de modèle appropriée capable de digérer des quantités massives de données.

tesla a commencé à recruter des humains pour devenir enseignants optimus l'année dernière, avec une exigence claire de mesurer entre 170 cm et 175 cm, semblable à celle d'un robot. ces personnes doivent porter des appareils de capture de mouvement dotés de capteurs sur tout le corps pour montrer au robot comment les gens utilisent leurs articulations pour bouger. certains analystes pensent que tesla pourrait à l'avenir extraire des données clés sur les mouvements humains à partir de vidéos massives et les transmettre à optimus pour l'apprentissage, ce qui pourrait accélérer son apprentissage.

selon les progrès actuels, les robots humanoïdes auront besoin d'une longue période d'apprentissage et de formation pour répondre aux exigences minimales de musk et remplacer certains travailleurs des usines automobiles de tesla. un analyste de tesla a déclaré qu'au milieu de cette année, optimus réussissait moins de 60 % des tests de marche de plus de 500 mètres.

ses adversaires sont des travailleurs horaires au texas qui gagnent 22 dollars de l'heure. ces travailleurs peuvent essentiellement accomplir une série de tâches complexes telles que ramasser des pièces, trouver la bonne position pour terminer l'assemblage et vérifier la qualité en 50 secondes. ces personnes ne peuvent pas marcher 500 mètres avant de tomber et d'attendre que quelqu'un les aide. elles peuvent accomplir des communications et des collaborations complexes avec d'autres personnes. cependant, elles sont loin d'être les travailleurs les plus efficaces et les moins bien payés au monde.

musk ne peut citer que deux choses qui rendent optimus meilleur que les humains. il est plus sérieux que les humains et ne déserte pas. il peut fonctionner en continu pendant 16 heures lorsqu'il est complètement chargé.

préparation préalable : envisagez la production de masse dès la phase de conception

"(les robots humanoïdes) sont extrêmement difficiles à produire en masse et sont sous-estimés." lors de la journée de l'ia en août 2021, le projet de robot humanoïde de tesla était encore un concept, et musk préfigurait les difficultés auxquelles il allait être confronté.

lors de la conception de robots humanoïdes, l'équipe de tesla cherchait des moyens de réduire le coût et la difficulté de la production de masse. selon "musk biography", un exemple typique est de savoir comment laisser la main du robot contrôler la pression exercée et ressentir la pression.

les ingénieurs ont proposé diverses solutions, telles que l'utilisation du courant provenant d'actionneurs dans l'articulation du doigt pour mesurer la pression, le placement de condensateurs sur le bout des doigts similaires à ceux utilisés dans les écrans tactiles des téléphones portables, ou l'intégration de capteurs ou de puces de pression atmosphérique et l'installation d'une petite caméra.

une pratique courante dans l’industrie robotique consiste à installer des capteurs de pression au niveau des articulations de la main humaine, ce qui est plus coûteux et plus difficile à fabriquer.

en voyant ces projets, le concepteur en chef de tesla, von holzhausen, n'a posé qu'une seule question : quelle est la différence de coût ? la solution finale consistait à utiliser du courant électrique dans le joint, car cela n’ajouterait pas de pièces – le coût est contrôlable et facile à produire.

l'expérience et les ressources accumulées par tesla dans la construction de voitures ont également été transférées au projet de robot humanoïde. les premières versions des moteurs, des batteries, des systèmes logiciels, etc. des robots humanoïdes sont toutes modifiées à partir de composants similaires sur les véhicules électriques. plus tard, l'infrastructure logicielle établie par tesla depuis de nombreuses années sera utilisée pour l'optimiser.

tout comme ils ont analysé la façon dont les moteurs conduisent les véhicules électriques à travers la ville, ils ont utilisé un système de simulation pour simuler les performances de chacune des 28 articulations du robot humanoïde lors de l'exécution de multiples actions, ont trouvé des points communs entre elles et les ont simplifiées en six types avec une unité inférieure. coûts et poids bas.

il existe de nombreux problèmes évidents avec optimus à ce stade. des personnes proches de tesla affirment que l'équipe logicielle travaille également sur des moyens de remplacer par code les deux capteurs de force tridimensionnels situés sur les chevilles d'optimus, qui sont encombrants et coûteux et n'offrent qu'une redondance partielle à la stabilité du robot.

pour tesla, le plus grand défi dans la production en série de robots humanoïdes est de les rendre utiles et suffisamment performants pour être utilisés. tesla n'a pas encore construit de chaîne d'assemblage de robots et ne peut l'assembler que manuellement. le coût d'un seul robot est d'environ 100 000 dollars, mais la valeur qu'il peut créer est désormais minime.

après avoir développé suffisamment de robots utiles, tesla devra construire une chaîne d’approvisionnement à faible coût à partir de zéro.

bien que l’ensemble du secteur possède une expérience en matière de production de diverses pièces utilisées dans les robots humanoïdes, celles-ci sont généralement utilisées dans des scénarios de fabrication haut de gamme et les prix restent élevés. par exemple, les vis à billes sont généralement utilisées dans des machines lourdes ou des équipements aérospatiaux coûteux. tesla a effectué des préparatifs préalables avant que la conception du robot ne soit finalisée, l'équipe a commencé à construire une chaîne d'approvisionnement à faible coût.

à partir de la mi-2022, tesla a commencé à demander aux fournisseurs de pièces détachées chinois d’envoyer des pièces pour tests. parmi les plus représentatifs figurent les fournisseurs de véhicules électriques tesla, tuopu et sanhua intelligent control, qui assemblent des actionneurs. ce sont des fournisseurs à long terme de tesla, fournissant des pièces structurelles en aluminium moulé pour la voiture. spécifiques au niveau des composants, il existe également des moteurs sans noyau utilisés dans les mains des robots envoyés par moons à tesla pour des échantillons, et des réducteurs d'harmoniques utilisés dans les actionneurs conjoints de greenland harmonics, etc.

de nombreuses incertitudes subsistent quant à savoir si ces fournisseurs de pièces détachées pourront éventuellement entrer dans la chaîne industrielle des robots tesla. le coût est l’avantage des fournisseurs chinois. un analyste dans le domaine de la robotique a déclaré que pour les mêmes pièces, les entreprises chinoises sont au moins 30 % moins chères que les entreprises étrangères bien connues, et certaines sont même 80 % moins chères. mais il existe encore un grand écart de performance entre les deux partis. nous avons appris que parmi le premier lot d’échantillons envoyés dans le cadre du cycle c qui a débuté au milieu de cette année, pratiquement aucun fournisseur de pièces détachées chinois n’a satisfait aux exigences de tesla.

un investisseur qui a été en contact avec l’équipe de tesla a déclaré que l’objectif interne de tesla était d’établir une chaîne d’approvisionnement de robots humanoïdes en dehors de la chine. cela signifie que si les entreprises chinoises souhaitent fournir des robots tesla, elles doivent d’abord investir à l’étranger et construire des usines.

tesla a assemblé un lot de robots humanoïdes pour les tester dans son usine d'austin aux états-unis. en juin de cette année, seuls deux transportaient des batteries dans l'usine. il n’y a aucune valeur à utiliser un robot humanoïde qui coûte plus de 100 000 dollars pour transporter des batteries au lithium. les usines de batteries utilisent généralement des véhicules mobiles sans pilote avec des palettes qui coûtent moins de 10 000 dollars pour charger les batteries et peuvent en déplacer des milliers à la fois.

musk a recommencé le cycle auquel il était habitué : utiliser des calendriers irréalistes, pousser les membres de l'équipe à dépasser leurs limites et s'approcher de l'objectif avec retard après retard. cependant, parfois, l’écart entre les attentes et la réalité est si grand que même une ou deux générations ne peuvent pas le combler, comme dans le cas de la voiture électrique promue par edison il y a cent ans.

photo de titre : visual china