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2024-09-26
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la difficoltà è che musk vuole costruire persone, non macchine.
testo丨he qianming li zinan
redattore丨he qianming huang junjie
"anche se domani venissi rapito dagli alieni, tesla risolverà il problema della guida autonoma. ma non so come tesla possa vincere su optimus. alla riunione del rapporto finanziario di aprile di quest'anno, musk ha detto che dovrebbe ottenerne 500." una ragione per lo stipendio di 100 milioni di dollari.
una persona che è stata in contatto con il team tesla ci ha detto che poco prima che musk dicesse questo, aveva chiesto al team di robot umanoidi di fare un passo avanti significativo entro quest'anno, consentendo ai robot di andare sulla linea di produzione per completare alcuni lavori non verrà raggiunto, verranno effettuati ulteriori licenziamenti e "la squadra sarà sempre più sotto pressione".
abbiamo appreso che sono stati prodotti centinaia di robot umanoidi optimus, ma non sono ancora pronti per le linee di produzione. attualmente possono essere utilizzati solo per raccogliere dati e testare diverse soluzioni di progettazione.
questo progetto di robot umanoide, che sarà promosso nel 2021, è diametralmente opposto alla logica di tesla nello sviluppo di altri prodotti. nella costruzione di automobili, tesla iniziò con l’auto sportiva elettrica altamente redditizia roadster, migliorò gradualmente l’efficienza produttiva e costruì l’economica model 3. anche la guida autonoma passa da basso ad alto, migliorando contemporaneamente alle vendite.
per quanto riguarda i robot umanoidi, musk vuole farlo bene in un solo passaggio, e la produzione di massa deve essere nella sua forma definitiva: il costo è pari a meno di 20.000 dollari usa – inferiore al reddito annuo di un operaio americano; ma è abbastanza intelligente da sostituire il lavoro di alcuni lavoratori.
negli ultimi tre anni, musk ha parlato in pubblico di optimus tanto quanto della guida autonoma e di robotaxi. lo considera la speranza di sostenere la valutazione di tesla: “se abbiamo un robot umanoide dotato di sensibilità, potrà svolgere i compiti richiesti”. , la produttività migliorerà notevolmente e non ci sarà alcun limite alla crescita economica”.
il mercato azionario cinese ha speculato sul concetto di catena di fornitura robotica di tesla per diversi round, ma la grande storia di musk non ha fatto molto per aumentare il prezzo delle azioni di tesla. dal massimo del 2022,teslail valore di mercato è sceso di quasi il 40%.
la sfida che deve affrontare il team di robotica di tesla è che è praticamente impossibile costruire un robot che si comporti come un essere umano in un solo passaggio. al momento, possono solo adottare alcuni compromessi ingegneristici, che potrebbero essere mirati a scenari di lavoro specifici, come il serraggio di viti, e modelli di addestramento specifici per consentire ai robot umanoidi di svolgere per primi un ruolo. per quanto riguarda se musk possa accettare il risultato del compromesso, non è ancora chiaro.
la difficoltà più grande: realizzare dispositivi meccanici umani e non umanoidi
secondo "musk biography", all'inizio del 2021, musk ha riprodotto un video del robot umanoide atlas della boston dynamics alla riunione esecutiva di tesla. nella foto, il robot umanoide può completare in modo flessibile azioni difficili come un essere umano. "i robot umanoidi sono qui, che vi piaccia o no. dovremmo essere della partita", ha detto ai dirigenti presenti.
il suo obiettivo è chiaro: deve essere un robot umanoide con la stessa forma corporea di un essere umano, piuttosto che un dispositivo meccanico a quattro zampe o con ruote realizzato dalla boston dynamics o da altre società. inoltre, il robot deve imparare attraverso l’osservazione visiva come un essere umano e imparare a completare il lavoro con le mani, invece di dover chiedere agli ingegneri di inserire in anticipo ogni riga di istruzioni di lavoro come boston dynamics o le tradizionali aziende di bracci robotici.
boston dynamics rilascerà il video del robot atlas alla fine del 2020. fonte: boston dynamics.
i robot precedenti erano progettati per scenari specializzati, con conseguente versatilità insufficiente e capacità di produzione limitata. secondo i dati della federazione internazionale di robotica, nel 2023, le vendite globali totali di robot industriali saranno di sole 590.000 unità, circa la metà della produzione di orologi rolex. queste 590.000 unità si trovano ancora in almeno dozzine di forme specializzate non comuni tra loro. la maggior parte di esse produce poche centinaia di unità all'anno, senza alcun effetto di scala.
la storia del robot tesla che ogni azienda di robotica umanoide sta raccontando in questo momento è che i nostri luoghi di lavoro e i nostri strumenti sono progettati per le persone. se i robot umanoidi diventeranno realtà, saranno in grado di completare una serie di compiti con un set di hardware senza la necessità di uno sviluppo personalizzato e sarà possibile produrre in serie lo stesso modello. quando musk parla di progetti di robot umanoidi, parla spesso di scala e vuole produrre milioni, decine di milioni o addirittura miliardi di unità. “la produzione di massa è altrettanto importante per i robot umanoidi in modo che possano essere meno costosi”.
la differenza è che poche aziende produttrici di robot umanoidi insistono nel creare umanoidi. di solito scelgono un percorso di compromesso, utilizzando vari morsetti per sostituire le mani umane o ruote per sostituire le gambe. prima risolvono alcuni problemi e generano un valore commerciale, quindi procedono verso il passaggio agli umanoidi per passo.
ma musk era intransigente. alla discussione settimanale sui robot umanoidi, ha rifiutato un gran numero di proposte di progettazione che non erano simili a quelle umane, come l'installazione di diversi strumenti sul braccio del robot per eseguire compiti diversi. credeva che solo l'uso delle mani sarebbe stato sufficiente.
anche gli ingegneri di tesla ritenevano che il mignolo del robot fosse inutile, ma poiché rimuoverlo era "troppo spaventoso" e troppo disumano, l'alternativa era estendere la lunghezza del mignolo in modo che potesse svolgere più ruoli. musk ha anche richiesto in modo molto specifico che le dita del robot avessero la conicità del dito di una donna. ha impostato l'altezza del robot a 5 piedi e 8 pollici (quasi 1,73 metri), leggermente inferiore all'altezza media di un maschio adulto americano; per farti del male."
un investitore che è stato in contatto con il team tesla ha affermato che l’insistenza di musk sulla forma umana è quella di sostituire l’ultimo anello che limita i lavoratori della produzione automobilistica. a quel tempo, tesla era completamente fuggita dall’inferno della produzione, vendendo 500.000 veicoli l’anno scorso, e il prezzo delle sue azioni in costante aumento ha spinto musk a diventare l’uomo più ricco del mondo. ma la fabbrica automobilistica tesla in california produce 8.550 veicoli a settimana, avvicinandosi al limite di capacità. tesla si rese conto che l’efficienza dei lavoratori aveva raggiunto il limite. se voleva andare più veloce, poteva solo costruire strumenti più forti delle persone.
la produzione automobilistica è uno dei processi di produzione industriale più automatizzati. il braccio robotico nato negli anni '60 fu utilizzato per la prima volta nelle fabbriche automobilistiche per trasportare e saldare parti. nella fabbrica di automobili di tesla, solo il processo di assemblaggio finale richiede la partecipazione di un gran numero di lavoratori. questi usano le gambe per spostarsi entro una piccola distanza dalla postazione di lavoro, assemblano le parti a mano o utilizzano un trapano elettrico per serrare le viti. il modo più fondamentale per sostituirli è creare persone simili.
se un robot può “capire” come lavorare attraverso l’apprendimento automatico, camminare come un essere umano e alzare le mani per completare il lavoro nella fabbrica di automobili tesla, allora dovrebbe essere utilizzato anche in altri lavori e produrre effetti di scala. questa è una derivazione logica naturale, ma ogni premessa è difficile. tre anni dopo, il team di tesla non ha nemmeno un percorso chiaro verso l’implementazione.
esplorazione fuzzy: come simulare gli esseri umani con parti meccaniche
prima di tesla, gli scienziati di tutto il mondo avevano effettuato ricerche per quasi 50 anni per creare un robot umanoide funzionale. il compito che devono affrontare è facile da comprendere dall'inizio alla fine. usano metallo, plastica, silicio e altri materiali per simulare ossa e carne umana e creare una macchina in grado di pensare e muoversi come un essere umano.
il robot umanoide più famoso del settore è atlas prodotto da boston dynamics, che può eseguire salti mortali all'indietro, correre velocemente su erba irregolare e ballare in modo flessibile all'interno. ma la boston dynamics rinunciò fin dall'inizio alla produzione dei due organi umani più singolari: le mani e il cervello. atlas può completare movimenti difficili, ma solo in movimenti preimpostati. le estremità delle sue braccia sono brufoli rotondi come doraemon.
quando tesla sviluppò un robot umanoide, la prima cosa che costruì furono le mani umane. la mano umana ha 27 gradi di libertà, movimento flessibile, nervi tattili altamente sensibili e forti capacità di controllo della forza.
nel piano iniziale, tesla installava 6 motori di azionamento sulla mano del robot, consentendo a optimus di sostenere la maggior parte degli oggetti, ma era tutt'altro che flessibile. delle cinque dita, solo il pollice è dotato di due motori che possono piegarsi verso l'interno e oscillare a destra e sinistra. le restanti quattro dita sono dotate di un solo motore che può controllare la flessione e l'oscillazione. ciascun attuatore nella mano ha un filo metallico collegato al motore. quando il motore ritrae e rilascia il filo metallico, le dita si piegano e si estendono di conseguenza.
le lancette dell'optimus di seconda generazione hanno attualmente solo 11 gradi di libertà. nel maggio di quest'anno, musk ha affermato che optimus avrebbe aumentato il grado di libertà della mano a 22 quest'anno, avvicinandolo alla mano umana. tesla ora ha un piano per una nuova generazione di robot.
ma le mani umane sono fatte di carne e sangue, non saldate o rivettate da parti diverse come le mani robotiche. quando la mano umana si muove, il polso non entrerà in collisione con il palmo anteriore e la potenza all'interno della mano umana non verrà persa. tuttavia, questi problemi potrebbero verificarsi nelle mani robotiche. l'integrità della struttura della mano del robot è correlata alla stabilità e alla coerenza dei movimenti della mano. tesla ha rimosso molti dei dispositivi di collegamento sulla mano optimus e ha utilizzato una fune composta da cavi per imitare il tessuto muscolare della mano umana, sperando di ridurre al minimo la perdita di potenza e il ritardo quando la mano del robot si muove.
le persone percepiscono la pressione attraverso la deformazione degli arti e la compressione delle terminazioni nervose. optimus misura la pressione attraverso il livello attuale dell'attuatore. l'attuatore fornisce a optimus la potenza per trattenere gli oggetti. le mani umane hanno decine di migliaia di sensori tattili, ma la mano di optimus ha solo 6 sensori di pressione e non può rilevare la temperatura.
per le articolazioni delle gambe, tesla utilizza alcuni attuatori lineari. rispetto ai tradizionali attuatori rotanti, gli attuatori lineari possono essere disposti longitudinalmente per massimizzare l'utilizzo dello spazio interno delle gambe, disporre motori più grandi e più lunghi e fornire una maggiore forza di propulsione del secondo. gli attuatori delle gambe di optimus di ultima generazione sono abbastanza potenti da sollevare un pianoforte da mezza tonnellata. ma lo svantaggio è che l'equilibrio delle gambe del robot è più difficile da controllare e lo sviluppo di algoritmi di controllo diventa più difficile.
prima di far camminare optimus, tesla ha anche misurato il meccanismo di trasmissione di ciascuna articolazione della gamba umana durante la deambulazione e la coppia di ciascuna articolazione per rendere i movimenti di optimus il più simili possibile a quelli umani. da un punto di vista strutturale, il ginocchio umano è un efficiente dispositivo di collegamento a quattro barre. le quattro ossa più l'articolazione del ginocchio delle ossa sono in grado di camminare, saltare, accovacciarsi e altre azioni e possono controllare accuratamente il centro di gravità. mantenere l'equilibrio ed evitare di cadere. optimus attualmente è in grado di camminare solo lentamente e non è ancora in grado di completare con successo azioni come accovacciarsi.
centinaia di ossa e dozzine di articolazioni collegano il corpo umano a più di 200 gradi di libertà, che tesla semplifica nei 28 gradi di libertà di optimus. questi gradi di libertà sono raggiunti da tre diverse dimensioni di attuatori rotanti e tre attuatori lineari. gli attuatori rotanti sono distribuiti su spalle e fianchi che richiedono rotazioni ad ampio angolo, mentre gli attuatori lineari sono distribuiti su ginocchia, gomiti e altre parti con angoli di oscillazione piccoli.
ogni attuatore è dotato di componenti quali vite madre, riduttore, motore, sensore ed encoder. il motore fornisce energia all'attuatore e la vite converte la forza di rotazione del componente in una forza di trazione per controllare la contrazione e l'estensione dell'articolazione; il riduttore funziona come la connessione tra le ossa e le articolazioni umane e può amplificare la forza tramite la leva.
aumentare la libertà del corpo è solo il primo passo nella simulazione delle persone con optimus. tesla continua inoltre a ridurre il peso di optimus, cosa che gli consentirà di completare più compiti con la stessa potenza. l'optimus di seconda generazione pesa 56,6 chilogrammi, ovvero più leggero di un essere umano adulto.
per realizzare un buon robot umanoide, componenti hardware e materiali flessibili, durevoli, stabili e a costi controllabili sono solo la base. ad esempio, le persone possono catturare oggetti in movimento perché il cervello umano conosce le leggi fisiche come la gravità e l’accelerazione, quindi può prevederne la traiettoria, e il corpo ha la capacità di muoversi per completare questa azione apparentemente semplice.
nel 2022, tesla trapianterà la rete neurale di visione artificiale nel fsd (guida completamente autonoma) dell'auto su optimus. proprio come insegnare a guidare un'auto, lascia che optimus comprenda il mondo reale e risponda in modo appropriato, lasciando che impari dalle azioni e dal progresso umani.
"la guida autonoma richiede che l'auto eviti la collisione con qualsiasi oggetto in un mondo 2d, ma il compito del robot è quello di entrare attivamente in collisione con infinite cose nel mondo 3d." un investitore che ha contattato il team tesla ha affermato che l'intero sistema autonomo la complessità tecnica richiesta per la guida è di gran lunga inferiore a quella di una mano robotica.
"il problema più grande è che non esistono leggi di scala nel campo della robotica." un investitore nel campo della robotica ha affermato che questo è un problema che riguarda l'intera industria dei robot intelligenti. da un lato, non riescono a trovare dati sufficienti addestrare modelli di robot; d'altra parte, non esiste un'architettura modello adatta in grado di digerire enormi quantità di dati.
tesla ha iniziato a reclutare esseri umani come insegnanti optimus lo scorso anno, con il chiaro requisito di essere alti tra 170 cm e 175 cm, simili a quelli di un robot. queste persone devono indossare dispositivi di acquisizione del movimento con sensori su tutto il corpo per dimostrare al robot come le persone usano le articolazioni per muoversi. alcuni analisti ipotizzano che tesla possa in futuro estrarre dati chiave sui movimenti umani da enormi video e trasmetterli a optimus per l'apprendimento, il che potrebbe accelerarne l'apprendimento.
secondo i progressi attuali, i robot umanoidi avranno bisogno di un lungo periodo di apprendimento e formazione per soddisfare i requisiti minimi di musk e sostituire alcuni lavoratori nelle fabbriche automobilistiche di tesla. un analista di tesla ha affermato che entro la metà di quest’anno, optimus aveva superato meno del 60% dei test di camminata su distanze superiori a 500 metri.
i suoi avversari sono i lavoratori orari del texas che guadagnano 22 dollari l’ora. questi lavoratori possono sostanzialmente completare una serie di compiti complessi come raccogliere parti, trovare la posizione giusta per completare l’assemblaggio e controllare la qualità entro 50 secondi. queste persone non possono camminare per 500 metri prima di cadere e aspettare che qualcuno le aiuti. possono completare comunicazioni e collaborazioni complesse con altre persone. tuttavia, non sono i lavoratori più efficienti e meno pagati del mondo.
musk può nominare solo due cose che rendono optimus migliore degli umani. è più serio degli umani e non diserta. può funzionare ininterrottamente per 16 ore quando è completamente carico.
preparazione anticipata: considerare la produzione di massa sin dalla fase di ideazione
"(i robot umanoidi) sono estremamente difficili da produrre in serie e sono sottovalutati." quando si è tenuto l'ai day nell'agosto 2021, il progetto del robot umanoide di tesla era ancora un concetto e musk prefigurava le difficoltà che avrebbe dovuto affrontare.
durante la progettazione dei robot umanoidi, il team di tesla stava cercando modi per ridurre i costi e le difficoltà della produzione di massa. secondo "musk biography", un tipico esempio è come lasciare che la mano del robot controlli la pressione esercitata e senta la pressione.
gli ingegneri hanno proposto una varietà di soluzioni, come utilizzare la corrente proveniente dagli attuatori nell'articolazione delle dita per misurare la pressione, posizionare condensatori sulla punta delle dita simili a quelli utilizzati nei touch screen dei telefoni cellulari o incorporare sensori o chip di pressione dell'aria e posizionare una piccola fotocamera.
una pratica comune nel settore della robotica è quella di installare sensori di pressione sulle articolazioni della mano umana, che è più costosa e difficile da produrre.
vedendo questi piani, il capo progettista di tesla von holzhausen ha posto solo una domanda: qual è la differenza di costo? la soluzione finale è stata quella di utilizzare la corrente elettrica nel giunto, perché non aggiungerebbe parti: il costo è controllabile ed è facile da produrre.
l'esperienza e le risorse accumulate da tesla nella costruzione di automobili sono state trasferite anche al progetto del robot umanoide. le prime versioni di motori, batterie, sistemi software, ecc. nei robot umanoidi sono tutte modificate da componenti simili sui veicoli elettrici. successivamente, l'infrastruttura software creata da tesla per molti anni verrà utilizzata per ottimizzarli.
proprio come analizzavano il modo in cui i motori guidano i veicoli elettrici attraverso la città, hanno utilizzato un sistema di simulazione per simulare le prestazioni di ciascuna delle 28 articolazioni del robot umanoide nell'esecuzione di azioni multiple, hanno trovato punti in comune tra loro e li hanno semplificati in sei tipi con unità inferiore costi e pesi.
ci sono molti problemi evidenti con optimus in questa fase. persone vicine a tesla affermano che il team del software sta anche lavorando su modi per codificare le sostituzioni dei due sensori di forza a sei dimensioni sulle caviglie di optimus, che sono ingombranti e costosi e forniscono solo una ridondanza parziale alla stabilità del robot.
per tesla, la sfida più grande nella produzione di massa di robot umanoidi è renderli utili e sufficientemente buoni da essere utilizzati. tesla non ha ancora costruito una catena di montaggio di robot e può assemblarli solo manualmente. il costo di un singolo robot è di circa 100.000 dollari, ma il valore che può creare ora è minimo.
dopo aver sviluppato robot abbastanza utili, tesla dovrà costruire da zero una catena di approvvigionamento a basso costo.
sebbene l’intero settore abbia esperienza nella produzione di varie parti utilizzate nei robot umanoidi, queste vengono solitamente utilizzate in scenari di produzione di fascia alta e i prezzi rimangono elevati. ad esempio, le viti a ricircolo di sfere vengono generalmente utilizzate in costosi macchinari pesanti o apparecchiature aerospaziali. tesla ha effettuato i preparativi anticipati prima che la progettazione del robot fosse finalizzata, il team ha iniziato a costruire una catena di fornitura a basso costo.
a partire dalla metà del 2022, tesla ha iniziato a chiedere ai fornitori cinesi di componenti di inviare componenti per i test. tra i più rappresentativi ci sono i fornitori di veicoli elettrici tesla, tuopu e sanhua intelligent control, che assemblano attuatori. sono fornitori a lungo termine di tesla, fornendo parti strutturali in alluminio pressofuso sull'auto. specifici a livello di componente, ci sono anche motori senza nucleo utilizzati nelle mani robotiche inviate da moons a tesla per campioni e riduttori armonici utilizzati negli attuatori congiunti della greenland harmonics, ecc.
ci sono ancora molte incertezze sulla possibilità che questi fornitori di componenti possano eventualmente entrare nella catena industriale dei robot tesla. il costo è il vantaggio dei fornitori cinesi. un analista nel campo della robotica ha affermato che per gli stessi componenti le aziende cinesi costano almeno il 30% in meno rispetto alle note aziende straniere, e alcune addirittura l’80% in meno. ma c’è ancora un grande divario nelle prestazioni tra i due partiti. abbiamo appreso che nel primo lotto di campioni inviati nel round c a partire dalla metà di quest’anno, praticamente nessun fornitore cinese di componenti ha superato i requisiti di tesla.
un investitore che è stato in contatto con il team di tesla ha affermato che l’obiettivo interno di tesla è quello di stabilire una catena di fornitura di robot umanoidi al di fuori della cina. ciò significa che se le aziende cinesi vogliono fornire robot tesla, devono prima investire all’estero e costruire fabbriche.
tesla ha assemblato un lotto di robot umanoidi per i test nella sua fabbrica di austin, negli stati uniti. a giugno di quest'anno, solo due trasportavano batterie nella fabbrica. non ha alcun valore l’utilizzo di un robot umanoide che costa più di 100.000 dollari per trasportare batterie al litio. le fabbriche di batterie generalmente utilizzano veicoli mobili senza pilota con pallet che costano meno di 10.000 dollari per caricare le batterie e possono spostarne migliaia alla volta.
musk ha avviato ancora una volta il ciclo a cui era abituato: utilizzare orari non realistici, spingere i membri del team a superare i propri limiti e avvicinarsi all'obiettivo con ritardo dopo ritardo. tuttavia, a volte, il divario tra aspettative e realtà è così grande che nemmeno una o due generazioni non riescono a colmarlo, come nel caso dell’auto elettrica promossa da edison cento anni fa.
immagine del titolo: cina visiva