智东西（公众号：zhidxcom）
作者 | 程茜
编辑 | 心缘
智东西 10 月 1 日报道，北京时间 9 点 19 分，一个全身裸露电线的人形机器人缓缓走上特斯拉 AI Day 2022 的舞台，向现场观众挥手打招呼。
今天，" 擎天柱 " 终于从一个身着白衣、头戴黑面纱的真人扮演者变成了真的机器人，马斯克的 " 造人梦 " 照进了现实。
按其说法，擎天柱最初会从事一些枯燥或危险的工作，比如在特斯拉工厂周围移动部件，或用扳手给汽车安装螺栓。按照马斯克的设想，未来机器人还可以用于家庭、做饭、修剪草坪和照顾老人，乃至成为人类的 " 伙伴 " 或伴侣。
同时马斯克谈道，要完善并证明擎天柱，还有很多工作要做。
他还在活动期间发推文，透露擎天柱机器人将会有 " 猫女版 "。
完全体的特斯拉人形机器人 " 擎天柱 " 体重 73kg，用电功率在静坐时为 100W，快走时 500W，全身有 200 多个自由度，手部 27 个自由度。马斯克称，一个人形机器人的成本大概在 2 万美元之内，远低于一辆汽车。
在现场，马斯克展示了工程版 " 擎天柱 "，全身裸露天线的 " 擎天柱 " 初始版走下台后，一段视频中展示了人形机器人的才艺。
现阶段，特斯拉人形机器人项目从去年 2021 年 AI Day 上的概念图，到今年 2 月，短短六个月就推出了原型机，现在已经有近似完全体的新一代 " 擎天柱 " 亮相。
二、以汽车设计过程为基础，优化调参至机器人平台
擎天柱的设计是以特斯拉此前积累的车辆设计过程为基础。
人类可以吃少量的食物来维持能量，因此为了减少机器人上消耗的能力，特斯拉将人形机器人在空闲时消耗的能量降到最低，只需要按下开关就可以调节其处于低电量或者正常工作的状态。
1、电动和控制系统：28 个驱动器 +2.3kWh 的电池组，可工作一整天
从其概念图中可以看到，整个机器人包含了 28 个电动驱动器（橙色）和电池及控制模块（蓝色）。
除技术外，当然也离不开特斯拉强大的基础设施和供应链。
与汽车不同，机器人需要处理视觉数据做出迅速反应、基于多种感官输入和通讯，因此装有无线电连接、音频支持以及需要保护机器人本体和人类的安全特性。
2、基础结构设计：量化人体运动轨迹、力度，机器人行动更灵活
特斯拉有能力完成高度复杂的系统。如人们在驾驶时遇到的突然撞击，汽车做出相应反应的过程。因此，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。
汽车和机器人在动力设计上有很多相似之处，因此，特斯拉在动力设计上的经验可以应用到机器人上。
汽车的驱动单元是为了让汽车加速，机器人有28 个关节驱动器，和汽车的驱动器在数量上相比差异并不明显，但人形机器人要做的任务则更为复杂，它们需要走路或者攀岩，因此研发人员用模型生成机器人的连接转矩速度轨迹，随后输入其优化模型来运行。
不过，机器人的每个关节都是特定的，28 个关节都需要定制规格。因此，研发人员需要减少定制的执行器设计，解析它们上传的云并采取共性研究。
人手能以每秒 300 度的速度移动，拥有成千上万的触觉传感器。特斯拉机械手的设计灵感就来自于生物学，和人手一样同样使用五个手指来驱动，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。
5、视觉导航系统：采用汽车同款神经网络，自主识别行驶区域
在机器人的行动方面，" 擎天柱 " 使用特斯拉电动车同样的神经网络—— " 占用网络 " 来识别可行驶区域，研究人员称，他们正在研发如何改善 " 占用网络 "，来使得机器人更快、更精准到达目的地。他们最近在训练人形机器人的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。
从人体步行的过程来看，机器人有身体上的自我意识很重要，如能意识到自己四肢的长度是多少、脚有多大，并且如何保持平衡，如何协调四肢运动。人类很容易就能做到这些，但对于机器人来说很难。
在运动训练中，运动规划式是一个理想情形，但实际上将其放到现实世界上是不显示的。在这个过程中缺少几个关键动作，将其放置到现实世界中，会对模型动力学造成影响，特别是像两足动力学这样稳定的系统。
研发人员利用相应的传感器以及他们在现实世界中的观察来解决机器人的控制难题，机器人的骨盆位置、重心位置，使用更好的机器人模型来进行训练。
7、手部控制系统：人类模拟视频映射运动参考，掌握抓握物体位置
为了解决人形机器人在观察的同时操纵真实的物体世界的难题，研发人员将这一步骤分成了两个，首先生成一个自然运动参考系统，然后再将其进行优化推广。
假设有一个人类对某一动作进行了演示，然后研发人员通过视频对其动作设置关键帧，并将其映射到机器人上。这样只需要一个演示视频，研发人员就可以将其推广到机器人的现实操纵应用上。
人形机器人这一新物种自诞生起就引发了热烈讨论，今年已经有多家知名科技公司发布了人形机器人，前有小米" 铁大 "，现在特斯拉 " 擎天柱 " 在概念版亮相一年后，终于公布了可以走起来的工程版，同时在这次 AI Day 上，公布了十分完整的技术路线。
人形机器人因其技术集成度及难度都很高，被视作 AI 领域的终极形态，也将成为未来智能机器人的重点发展方向之一。
现如今，服务、工业、特种机器人已经深入到社会生活的方方面面，小至家庭中的扫地机器人，大到工厂配送、机械臂等。而人形机器人仍然是一个新鲜事物。
从其技术难度而言，人形机器人不同于其他机器人形态，代表了人们脑海中机器人的理想形态，其研发难度也可想而知。
特斯拉作为第一家将其摆上台面并在控制、步行方面都较为稳定的企业，离不开这家公司在自动驾驶领域的多年技术积累。事实上，自动驾驶技术中的神经网络架构、AI 算法、激光雷达等都可以迁移至人形机器人研究中。
马斯克在第一届 "AI Day" 上曾说过：" 我们的汽车是带轮子的半感知机器人——用神经网络识别世界，了解如何在世界中导航。"
再加上随着 AI 技术不断进步，伴随着人机交互能力加强，其具备的人形相比于其他机器人形态来说，能够更好的满足情感和陪伴需求，这也为人形机器人的发展带来了更多可能性。
谈及马斯克研发人形机器人的初衷，要追溯到四年前。马斯克认为特斯拉的工厂 " 过度依赖机器人 "，并且在很多任务上，机器人的表现并不如人类。因此，" 擎天柱 " 的初始应用场景也被他放到了代替人们从事枯燥、危险性的工作上。
结语：马斯克让人形机器人商业化之路可期
等了一年之久的 " 擎天柱 "，终于出现在了大众视野中，这也成为特斯拉 "AI Day" 最受瞩目的环境。不过，其新奇的外观与性能并不是关键，对于人形机器人而言，其真正量产落地才是衡量这一新物种是否真正有价值的关键。
但从其能浇花、搬东西这些更为细致的功能来看，马斯克仍一直坚持着向拟人形态机器人不断进阶，从手部动作、步态调整、控制系统等，依托于特斯拉在汽车领域的强大技术积累，和基础设施及供应链。再加上马斯克在人形机器人领域的野心和他强大的行动力，为这一产业带来了无限憧憬。
此前曾有爆料称特斯拉 " 擎天柱 " 预计 2023 年实现量产，计划在德州工厂部署数千台人形机器人，最终可能会扩展到全球数百万台。如果特斯拉的人形机器人能最终量产，并真正解决其落地难题，有望促进人形机器人的产业发展向前迈进一大步。
