來源：天下車智 侯宇婷
導(dǎo)語：特斯拉將汽車工業(yè)的 “制造哲學(xué)” 注入機器人領(lǐng)域
文/天下車智 侯宇婷
當(dāng)?shù)貢r間4月2日，馬斯克在社交媒體上發(fā)布了特斯拉人形機器人“擎天柱第二代”（Optimus Gen-2 ）的最新運動視頻，稱其機器人再次更新， “精準(zhǔn)執(zhí)行器加速自動化”。“步態(tài)更穩(wěn)，擺臂更輕盈，AI 技術(shù)與車同源，持續(xù)進化”。同時，特斯拉未來將實現(xiàn)“不到5秒就生產(chǎn)出一臺無人駕駛電動車”，并最終達到無人駕駛車的行駛安全水平比人類駕駛安全10倍的目標(biāo)。
馬斯克表示Optimus 機器人將于今年開啟試生產(chǎn)，預(yù)測今年產(chǎn)能可達5000~10000個。特斯拉目標(biāo)是在2026 年生產(chǎn)5萬個，售價或低于2萬美元，方向為 “家庭服務(wù)機器人” 市場。據(jù)悉，離特斯拉首次公開展示Optimus 第一代機器人經(jīng)過一年多的時間。
特斯拉人形機器人發(fā)展時間線
據(jù)了解， 2021年8月的 AI Day，馬斯克首次提出Tesla Bot概念，目標(biāo)是替代人類執(zhí)行危險或重復(fù)性任務(wù)。2022年10月，第一代Optimus 原型機亮相，全身28個自由度，能完成澆花、搬運等基礎(chǔ)動作，展示了FSD技術(shù)移植到機器人領(lǐng)域的可行性。
從2023年2月開始，他們啟動了首個人形機器人項目，即大黃蜂Bumblebee。2023年9月,Optimus 通過端到端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)視覺分類和單腿瑜伽動作，同年 12 月發(fā)布的Gen-2版本減重10公斤至63公斤，步行速度提升30%，新增22自由度靈巧手和觸覺傳感器，可完成 “二指拿雞蛋” 等精細(xì)操作。
2024年4月，Optimus進入特斯拉工廠執(zhí)行電池分揀任務(wù)，人工干預(yù)率從30%降至5%；10月在 Robotaxi Day 活動中展示聊天、倒飲料等交互功能，盡管部分動作仍需遠程操控，但標(biāo)志著向家庭場景邁進。
2025 年 3 月，特斯拉宣布 Optimus 量產(chǎn)目標(biāo)為5000臺，零部件儲備可支持 1 萬至 1.2 萬臺產(chǎn)能，中國供應(yīng)鏈貢獻 40% 核心部件，包括長坂科技的反向式行星滾柱絲杠，成本降低 60%，推動售價低于 2 萬美元。Optimus的核心突破包括反向式行星滾柱絲杠提升關(guān)節(jié)負(fù)載能力 3 倍、端到端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自主糾錯、多模態(tài)大模型支持自然語言交互，以及影子模仿學(xué)習(xí)大幅縮短技能訓(xùn)練周期。其應(yīng)用場景從工廠擴展至家庭服務(wù)、醫(yī)療和教育領(lǐng)域，預(yù)計 2030 年全球人形機器人數(shù)量將超 200 億臺。
特斯拉Optimus Gen1與Optimus Gen2的主要區(qū)別
查詢資料了解到兩者的區(qū)別，主要有以下幾點
(1) 速度和敏捷性。Gen1：最初的型號行走速度緩慢，步態(tài)機械感強，可完成抓取、搬運等簡單動作。 Gen2：步行速度提高 30%(2024年2月達到 0.6 米/秒，較2024年1月提升30%)，可完成深蹲、瑜伽、跳舞等平衡動作。
(2) 重量和平衡。Gen1：最初的型號缺乏實際應(yīng)用所需的精細(xì)平衡，沒有特別關(guān)注減輕重量。 Gen2：重量減輕了 10 公斤，改善了平衡性，保留了性能和耐力，新增 2 個自由度頸部、腳部力/扭矩感應(yīng)和模仿人腳的鉸接式腳趾。
(3) 手和傳感。Gen1：最初的型號只能揮手，無法完成精細(xì)化動作。 Gen2：設(shè)計了全新的靈巧手，所有手指都具有觸覺感應(yīng)功能，可以完成拿取和放下雞蛋等精細(xì)動作。
人形機器人的總體架構(gòu)主要包括感知層、決策層和執(zhí)行層，感知層主要通過各類型傳 感器實時感知機器人的狀態(tài)和環(huán)境信息，將信息流傳遞給決策層后，經(jīng)過大模型及算法等處理分析后得出決策方案，進而由執(zhí)行層的執(zhí)行機構(gòu)完成對應(yīng)的動作。
（圖源：未來智庫）
根據(jù) 2022年特斯拉AI DAY披露，Optimus Gen 1 的執(zhí)行器數(shù)量為28 個(線性和旋轉(zhuǎn)各 14 個)，包括有6種設(shè)計類型(三類絲杠和三類無框力矩電機)，總體上左右對稱，自上而下分別為肩部6個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、大臂2個線性執(zhí)行器、腕部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、小臂4個線性執(zhí) 行器、腰部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、大腿4個線性執(zhí)行器、小腿4個線性執(zhí) 行器。
特斯拉 Optimus 線性執(zhí)行器的配置為：無框力矩電機+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼 器+驅(qū)動器+球軸承+四點接觸球軸承。其中 1)電機：使用特斯拉自主研發(fā)的永磁電機。2)絲杠：使用反向式行星滾柱絲杠，具有較強剛性。3)編碼器：使用一個位置傳感器。4)力傳感器：由于絲杠沒有反驅(qū)性，配置力傳感器。5)軸承：使用深溝球軸承、四點接觸球軸承。
特斯拉 Optimus 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的配置為：無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編 碼器+驅(qū)動器+交叉滾子軸承+角接觸球軸承。其中 1)電機：使用特斯拉自主研發(fā)的永磁電機。 2)減速器：使用諧波減速器，結(jié)構(gòu)簡單，減速比大，傳動精度和傳動效率較高。3)位置傳感器：使用兩個，即雙編碼器，包括輸入位置編碼器、輸出位置編碼器。4)力傳感器：使用一 個非接觸式扭矩傳感器。5)軸承：使用角接觸軸承、交叉滾子軸承。
特斯拉 Optimus 靈巧手單手配置為：執(zhí)行6個空心杯關(guān)節(jié)+傳動5個蝸輪蝸桿/繩驅(qū)+若 干個傳感器。特斯拉Optimus 每只靈巧手使用了6只空心杯關(guān)節(jié)，在靈巧手中相應(yīng)的傳動配 置是：空心杯關(guān)節(jié)+蝸輪蝸桿+繩傳動，在空心杯關(guān)節(jié)之后引入了一級蝸輪蝸桿：一方面是針對線傳動做旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)換，另一方面是利用蝸輪蝸桿的自鎖特性去提升靈巧手的負(fù)載(自鎖)能力。在空心杯關(guān)節(jié)內(nèi)，空心杯電機具備高速低扭矩的特點，一般要配合減速箱以實現(xiàn) 較小空間獲得較大手指抓握力，此外還包括編碼器和驅(qū)動器等。此外，靈巧手是末端感知和執(zhí)行的關(guān)鍵部位，預(yù)計觸覺和力等類型的傳感器將大量使用。
為何扎堆布局人形機器人和 AI 領(lǐng)域兩大領(lǐng)域
今年的deepseek和亮相春晚的宇樹科技機器人，引起國內(nèi)和國外關(guān)注浪潮。也絕非偶然，而是早有布局，必然勢頭。分析無疑有三個原因：賺錢、技術(shù)突破、政策支持。
資料顯示，全球人形機器人市場2024年才20億美元，但到2029年預(yù)計暴增到132億美元，相當(dāng)于五年翻6倍。也許未來工廠里的機器人能分揀電池、裝配零件，家里的機器人能做飯、帶娃，醫(yī)院里的機器人能護理病人，甚至太空探索都需要它們當(dāng) “先鋒”。
特斯拉算過一筆賬：一個機器人能頂3個工人，按美國平均年薪5萬美元算，買一臺1.5萬美元的 Optimus Gen2，半年就能回本。這太賺錢了吧！而引發(fā)的一系列如股市市值也隨之攀升誰不想分一杯羹呢！或?qū)⒊蔀槲磥眍^部的科技企業(yè)。
以前的機器人像 “木頭人”，只能按程序干活。現(xiàn)在 AI 大模型給它們裝了個 “超級大腦”。端到端學(xué)習(xí)：例如：特斯拉Optimus Gen2不用分步驟處理任務(wù)，直接看視頻就能生成動作指令。觸覺感知：例如：波士頓動力Atlas手指有六維力傳感器，能像人類一樣 “摸” 出物體的軟硬，拿雞蛋不會捏碎，搬箱子不會打滑。自主糾錯：例如：Optimus Gen2摔倒后0.3秒內(nèi)就能調(diào)整重心站起來，而第一代必須人工扶。
這些技術(shù)讓機器人從 “工具” 變成 “智能助手”效率比工人高 50%。
除了賺錢和技術(shù)的突破，少不了政策支持不然也不會成功。目前來看前期的布局是很多國家把人形機器人當(dāng) “戰(zhàn)略武器”。比如能在戰(zhàn)場上搬運彈藥、排雷，甚至和士兵并肩作戰(zhàn)。覆蓋家庭服務(wù)（清潔、護理）、柔性制造、教育等領(lǐng)域，甚至探索情緒交互（如通過姿態(tài)傳遞意圖）。
人形機器人的未來充滿了無限的可能性，隨著逐步的發(fā)展將深刻地影響我們的社會、經(jīng)濟、文化乃至我們自身的存在。面對這一挑戰(zhàn)，我們需要的不僅是技術(shù)的智慧，更需要人文的關(guān)懷和倫理的思考。
