一文解读特斯拉Optimus发展历程
4月23日,特斯拉公布了2026年Q1季度财报,总营收223.87亿美元,同比增长16%,GAAP净利润4.77亿美元,同比大幅增长17%。
会上,马斯克透露全年支出将显著增加,达到250亿美元以上,加码AI芯片、Optimus人形机器人、FSD以及全新车型。
对于Optimus,特斯拉透露今年Q2季度将会在弗里蒙特工厂启动第一代产线,年产能100万台,该产线曾用于生产现已停产的Model S、X车型。此外,特斯拉还在筹备得州超级工厂第二代产线,目标是实现1000万台机器人年产能。
同日,特斯拉微博发文称,旗下第三代人形机器人Optimus将于年中亮相,并计划在2026年7-8月正式投产。
下文笔者整理了Optimus的发展历程,看这款机器是如何从无到有诞生的。
1、PPT发布,机器人就是人形汽车
2021年8月,在首届特斯拉AI Day期间,马斯克首次对外展示了代号为Tesla Bot的机器人项目。
当时Tesla Bot只是作为一个小彩蛋出现,它还没有真正的原型,现场只展示了寥寥几页PPT。马斯克表示,特斯拉汽车就像是有着一定意识的轮子机器人,这种神经网络以及对于世界理解能力可以复用于机器人身上。另外,马斯克开始意识到,从长远来看,人形机器人的重要性会远超汽车业务。
当时机器人的规格与特斯拉汽车规格高度相似,比如配备FSD硬件,8颗感知摄像头,基于自研的Dojo超级计算机进行训练等。
如果回到大背景,这是特斯拉在自动驾驶取得巨大进展的一年,首届AI Day重点发布了专门用于自动驾驶训练的AI芯片D1以及Dojo超级计算机,这使得企业摆脱了对英伟达GPU的依赖。另外,会上还详细介绍了Vector Space技术,至此特斯拉汽车开始全面拥抱纯视觉路线。
2、原型亮相,机电系统初步成型
2022年4月,为庆祝德克萨斯超级工厂落成,特斯拉举办了Cyber Rodeo派对。会上展示了Tesla Bot的静态模型,马斯克当时放话第二年会生产Tesla Bot的第一个版本。
2022年8月,特斯拉举办第二届AI Day,现场终于出现了两款能动的机器人原型。其中Bumble C是一个开发平台,可以实现独立行走。此外,现场还出现了一款Optimus原型,不过它当时无法走路,需要由三个工作人员抬上场,仅能实现挥手等简单动作。
特斯拉在这年活动中对机器人介绍占比大幅度增加,详细对外介绍了机器人的硬件架构、仿真、执行器、灵巧手、运动规划与控制等。
硬件方面,机器人的躯干中心装有2.3kWh电池组,它的静坐功耗100w,快走功耗500w;全身拥有28个执行器,手部拥有11个自由度,拥有自锁功能,可抓取28磅重物。驱动芯片则直接套用了搭载于Model X的HW3。
为了满足性能需求,里面的执行器、电池组、芯片、视觉算法等特斯拉均选择了自研。
会上,特斯拉Autopilot工程总监Milan Kovac表示,团队正在利用其在自动驾驶视觉系统、神经网络导航和 AI 算法方面的深厚积累来加速人形机器人的研发,这种转变类似“从有轮子的机器人进化到有腿的机器人”。
当时的人形机器人市场已经不乏波士顿动力的Atlas机器人等设备,后者在编程任务上有着惊人的表现,但是他们无法面对开放世界的需求,也并非为量产而生。马斯克透露希望将Optimus打造成一款功能强大且具有极高量产性的机器,成本可能低于两万美元。
总的来说,这个阶段Optimus机电系统已经基本成型,只不过机器的行走、操作能力依然十分薄弱。
值得一提的是,也是在这一年,小米发布了旗下首款机器人CyberOne,宇树科技开始在四足机器人领域大放异彩。
3、Optimus 2代亮相,核心均选择自研
仅半年过后,2023年3月投资者日上,特斯拉首次以视频的形式展示了初代Optimus的工作能力。
作为对比,去年Optimus原型还需要搀扶,而今年它已经能够在工厂里面进行打螺丝等简单工作。马斯克强调,企业拥有全世界最好的Real-World AI。
2023年12月,特斯拉迭代了Optimus第二代。第二代在很多指标上都有显著提升,比如脖子配备2自由度执行器、整体重量减轻10公斤、行走速度提升30%、增加足部力/扭矩传感器,使得机器人能够完成深蹲等高难度动作。对于灵巧手,采用了全新设计,手指配备触觉传感器,能够感知抓握力度,下图展示了它抓握鸡蛋的精细操作。
外观方面,从下图可以看到,设备的赛博风味有所减轻,比如它的外壳不再是金属质感,关节处包裹感更强。此外,它的头盔处还多了一圈灯带。
软件方面,这一年Optimus的神经网络已经实现端到端化,即直接从视频输入处理并输出控制指令。此外,机器人能够仅凭视觉以及关节位置编码器实现四肢的定位以及校准。
也是在这一年,外界报道称特斯拉开始大规模招聘专门的遥控操作员,这些员工需要穿上动捕服以及VR设备,遥控机器人完成零件搬运等任务并收集数据。
4、引入特斯拉工厂,转变AI训练策略
到了2024-2025年,Optimus的实用性开始进一步提升。2024年4月,马斯克在财报会议上提到,Optimus将在今年年底开始执行“有用的任务”,并可能在“明年年底前对外销售”。
比较出圈的是2024年10月的特斯拉无人驾驶出租车CyberCab发布会,当时现场出现了一组Optimus机器人军团。这些机器人混迹在人群中,并充当着酒保一类的角色。不过,事后有人发现机器人有很多互动其实是基于人类远程操控实现的。
另外,Optimus在2024年以后开始小批量走入工厂,这是为了收集环境数据并测试机器人的泛化能力。下面是特斯拉Optimus官方2024年5月发布的一个机器人进厂打工的视频。
2024年6月的股东大会上,马斯克透露预计到2025年,特斯拉工厂将有超过1000 台(甚至可能达到数千台) Optimus机器人在执行任务。
起初特斯拉计划在2025年生产超过5000台Optimus,不过事后来看这一目标严重缩水,截至去年7月,机器人实际量产仅数百台。设备难产原因归咎于手部和前臂的设计问题,另外机器人在工作时暴露了电池续航低、电机积热、灵巧手负载能力不足等一系列问题。
软件方面,马斯克曾在去年提到Optimus训练的难度,它背后的训练数据需求可能是汽车的10倍。另外,去年中旬,有消息爆出特斯拉或将放弃模仿学习路线,未来主要聚焦于通过视频语料训练机器人。外界看来,纯视频训练更符合第一性原理,这一转变可能跟当时Optimus项目主管米兰·科瓦奇卸任有关。
5、团队超200人,V3版本即将开启量产计划
回顾Optimus整个发展历程,里面有激动人心的突破,也有一些团队难以预料的困难。不过特斯拉对于Optimus持续看好,并怀揣着机器人走入千家万户的愿景而努力着。目前Optimus团队规模超过了200人,另外特斯拉在对外宣传策略上,企业也更倾向于将自己定位为一家AI公司而非单纯的汽车公司。马斯克曾表示,后续Optimus营收有望达到集团的80%。
Optimus团队成员合影
去年年底,Optimus v3版本被爆出,这一版本也就是文章最开始提到的准备今年大规模投产的版本。
硬件方面,v3将会搭载专为具身智能设计的A15芯片,搭载 FSD HW4.0 硬件平台,配备 12 颗纯视觉摄像头,机器人本体可能会进一步减重。
机器人灵巧手大幅度升级,它的自由度将从11个跃升至22个。基于“腱绳传动”方案,制动器转移至前臂。此外,指尖集成了分辨率达0.08mm的高灵敏度触觉传感器。
Optimus的更多技术以及外观细节将在今年中旬公布。
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