Tesla Bot的到来或将开启AI新纪元。
撰文 | shanshan
日前，马斯克在推特上表示，人形机器人Tesla Bot Optimus(擎天柱)原型机即将现身9月30日的特斯拉人工智能（AI）日，并且暗示这次的特斯拉AI日将是令人震撼的。
Tesla Bot的发布更多展现出特斯拉已经成为了一家由“自研芯片+自研算法”驱动的人工智能公司。
01 “擎天柱”即将发布
在2021年的Tesla AI Day上，马斯克公布了人形机器人Tesla Bot(Optimus)的概念。近期，马斯克又将原计划8月19日举办的特斯拉AI日，改为9月30日举办，因为届时将发布Optimus(“擎天柱”)原型机。
“擎天柱”（Optimus）最早将于2023年开始生产，将用来填补劳动力缺口，执行危险、重复或太无聊而人们不愿意从事的工作。
从公布的参数看，特斯拉Optimus人形机器人主要配置:
身高5尺8寸(约1.73米)，头部带有显示屏，用以展示信息
采用Autopilot的摄像头作为视觉感知传感器，共八个摄像头
采用FSDComputer作为计算核心
脖子、胳膊、手、腿、躯干累计搭载了40个机电传动器
搭载多相机神经网络、基于神经网络的规化、自动标记、算法训练等
以轻量材料打造，最高时速达5英里/小时
据称，这款机器人将复用特斯拉在自动驾驶领域的技术，有望采用特斯拉FSD的计算模组和方案。根据马斯克的说法，想要解决自动驾驶问题，需要先解决真实世界的人工智能，因此从产品的角度来看，在人形机器人上，其运用了特斯拉最先进的AI技术也不足为奇。
特斯拉自研了服务于自动驾驶的超级计机—Dojo，以及自研的AI训练芯片D1。作为Dojo架构的重要组成部分，D1芯片采用7纳米制造工艺，处理能力为每秒1024亿次。由于每个D1芯片之间都是无缝连接在一起，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块最大程度上实现了带宽的保留，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs(9000万亿次)。
特斯拉的FSD无论是在感知还是在认知决策的过程中，均需要用到人工智能算法的辅助。在感知方面，FSD搭载了基于神经网络的Telsa Vision视觉处理工具，实现对行车环境的解构分析。在分析决策方面，特斯拉也引入了强化学习的算法，利用性能的提升。
随着特斯拉人形机器人预期发布原型机，未来特斯拉有望升级为两大核心产品线:Model系列电动车和Optimus系列机器人，马斯克表示“擎天柱的价值将超越特斯拉的电动汽车和全自动驾驶汽车业务”。
可以预见的是，人形机器人的高适配性可以打通工业、商用、家用场景限制，整合各类应用的市场空间，有望成为继PC、手机、智能电动车之后的新一代智能终端。
02 人机交互进入新时代
人形机器人的发展历史可以追溯到15世纪末的达·芬奇时代，那是由达·芬奇绘制的一份古老“类人机器人设计草图”——一个靠风能和水力驱动的“机器武士”，由此启发了人类对于研制“人形机器人”的幻想。
1927年，美国西屋公司制造了世界上第一台人形机器人“Televox”，虽不能走动，但可以抬起接收器以接听电话，并根据接收到的信号通过操作开关来控制简单的过程，此外其还能回答一些问题。
1937年，西屋公司在此基础上制造出“摩托人Elektro”，被认为是真正的第一个类人机器人。Elektro身高210厘米，体重超过120公斤，能够执行26种不同的日常活动，包括醒来，交谈，计数和吸烟。
1961年，第一台数字化和可编程的机器人Unimate被安装在通用电机装配线上，成为当今仍在装配线中使用的许多工业机器人的基础。
1972年，早稻田大学研制出WABOT-1机器人，是世界上第一台全尺寸人形机器人。它能够用日语交流，导航房间并抓握和运输物体。后来的WABOT-2能够读取乐谱并弹奏电子键盘。
2000年以来，人形机器人的发展方向逐步成熟。从技术及产品的成熟来看，波士顿动力是行业内的领导者。
2005年，波士顿动力为美国军队研究设计了四足机器人BigDog，此后，其又研发出适用于物流场景的HANDLE，以及机器狗SpotMINI。2019年其展示的最新版本的人形机器人Atlas已经具备相当成熟度，能够在有限的空间内完成较为复杂的工作。
我国的第一台人形机器人问世于2000年，国防科技大学成功研制了我国第一台仿人型机器人“先行者”，有一定的语言功能，可以动态步行。
发展至今，国内在人形机器人的研发已有长足进步。2021年，优必选发布了中国首款可商业化的大型双足仿人型服务机器人Walker X，应用场景包括科技展馆、影视综艺、商演活动、政企展厅等。同年3月，北京钢铁侠科技中标国家机器人宇航员项目——北京控制工程研究所空间仿人智能操控系统，将双足大仿人机器人的应用场景拓展到航天领域。
我国机器人产业目前正处于快速发展阶段，但由于国内相关科研理论与制造工艺起步较晚，相对于发达国家仍存在一定的差距。此外，在行业标准的制定、相关配套设施的建设以及本土品牌竞争力的提升等方面，我国机器人产业仍有较大的发展空间。
03 核心零部件是机器人的关键
在所有机器人的研发中，人形机器人的挑战难度是业界公认最高的。
从目前特斯拉公布的应用范围来看，人形机器人为服务机器人的技术升级，涉及到自动驾驶、视觉导航、传感器技术等多种技术融合，机械产业链方面主要涉及到伺服电机、减速机、控制系统、驱动器与机器视觉等方面。
机器人产业链主要分为上游核心零部件研发与生产、中游本体制造和系统集成，以及下游各行各业的具体应用等三方面。
其中，减速器、伺服电机、控制器等核心零部件是整个机器人产业的核心壁垒，也是产业链中成本占比、附加价值最高的部分。
减速器主要用于机器人各个关节，负责将伺服电机输出的高速运转动力转化为低转速、高转矩的运动。因此人形机器人若要实现接近人体的活动自由度，则减速器用量将数量级增长。
按照传动原理的不同，机器人专用减速器可分为RV减速器和谐波减速器两种。当前，我国精密减速器严重依赖进口，国产厂商仍处于生产技术不断成熟完善的阶段。根据MIR DATABANK数据显示，目前全球约75%的精密减速器市场被日本的纳博特斯克和哈默纳科占领。其中，纳博特斯克生产RV减速器，约占60%的份额;哈默纳科生产谐波减速器，约占15%的份额。
伺服系统是机器人的动力系统，负责驱动机器人的运动，由伺服驱动器和伺服电机组成。其中，伺服驱动器负责位置、速度、转矩等各项控制；伺服电机是伺服系统中控制机械元件运转的发动机，将接收到的电压信号转化为转矩和转速，以驱动控制对象。国产伺服厂商在产品性能、尺寸等指标上正在努力赶超国际先进水平，同时国产品牌拥有更低的销售价格，性价比优势不断凸显。
控制器作为机器人的心脏，负责规划机器人的运动方式，通过硬件和软件发布并传递动作指令，控制机器人的运动位置、姿态、轨迹和操作顺序等，保证机器人系统的正常运行，使机器人达到所要求的技术指标。目前，ABB、KUKA、新松、新时达等国内外各大机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发。
机器人常被各国视作衡量国家创新水平、产业能力的标志，人形机器人更被誉为机器人皇冠上的明珠。特斯拉人形机器人的推出，有望促使全球服务机器人产业加速发展。
04 市场空间可达百万级别
特斯拉Optimus价格有望步入量产级，人形机器人打开全球万亿级蓝海市场。根据马斯克在2022年4月的TED演讲中透露，Optimus单价将“不会高得恐怖，或许会比一辆车的价格更低”，与马斯克对话的主持人Chris Anderson以2.5万美金左右(约16.75万人民币)价格为例进行讨论，给出了一个可供参考的价格区间。
考虑到特斯拉汽车在中国的售价最低为30万元左右，Optimus机器人的单体价格大体将位于17-30万元之间。这一价格区间相对波士顿机器人显著更低，Optimus有望进入家务、快递、工业生产等各类消费级与商用级场景。
根据麦肯锡全球研究院发布报告，预计到2030年，全球将有15%的劳动力比率将被机器人替代。其中印度、中国、美国、德国替代比率分别为9%、16%、23%、24%。然而，并非所有机器人均需要做成人形。根据应用场景，服务机器人、特种机器人中部分机器人适合制造成人形。
按照单个机器人价格16.72万元人民币计算，预计到2023年全球人形机器人年市场规模将达到365亿元，到2025年、2030年分别达到3908亿元、1.9万亿元。其中，预计我国人形机器人年市场规模到2025年、2030年将分别达到754亿元、3762亿元。
当前，机器人在工业生产与日常生活中肩负起越来越多的工种、承担起越来越多的角色，其重要性不言而喻，未来机器人产业会继续快速发展，但要达到大规模商用，还有诸多痛点需要解决。
资料来源：
华安证券系列报告：Teslabot概念风起，问道机器人视觉感知技术进化史
开源证券机械设备行业深度报告：特斯拉机器人风起，国产供应链远航
银河证券机械设备周报：特斯拉人形机器人催生智能机器人新变革，光伏设备迎
安信证券计算机行业周报：视角解读特斯拉人形机器人
中信建投：特斯拉人形机器人产业链投资机会分析
国盛证券人形机器人深度二：TESLA BOT硬件拆解。
