《電子技術(shù)應(yīng)用》
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機器人「大時代」:奔跑的地平線

2022-06-30
來源: 雷鋒網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 機器人 地平線

  作者 | 高秀松

  編輯 | 余快

  產(chǎn)品型公司都在重復(fù)造輪子,技術(shù)公司則想著只造一個輪子。

  在1939年的世博會上,一個鐵皮人出現(xiàn)在展臺中央,它左膝彎曲著,右腿拖在后面,邁著機械的步伐,向前緩緩移動。

  不少參會者以為是真人cosplay,紛紛拍手表示歡迎,直到它開始停停頓頓地發(fā)出聲音:“女士們,先生們,我很高興站在這里和大家講我的故事。我比較聰明,因為我的腦袋比你們的大,里面裝有48個電氣繼電器?!?/p>

  接著,眾目睽睽之下,這個鐵皮人開始學(xué)人們“抽煙”:一旁的工作人員點上煙,送到它的嘴里,它會像人們一樣嘬幾口,但遺憾的是,它并不會“吐氣”,煙霧只能從它的頭顱里散發(fā)出來。

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  這個蹩腳的吸煙動作讓人們哈哈大笑,隨后,相關(guān)工作人員正式向大家介紹,這個鐵皮人名叫Elektro,是一個機器人。

  眾人這才意識到,這是一個類人的“新物種”。

  當時的《無線電工藝》雜志解釋了Elektro能走能說的原因:

  1、整個身體由電纜控制,兩條腿依靠輪子沿著軌道滑動;

  2、語音系統(tǒng)僅錄入了700個單詞,只能聽懂在時間上按照音節(jié)精心安排的語音指令。

  3、抽煙功能需要工作人員輔助完成。

  現(xiàn)在看來,Elektro的功能非常簡陋,運作原理也不高明,并且毫無美感,但在當時卻是非常新奇的事物,展會結(jié)束之后,媒體紛紛報道,尤其是其抽煙的動作,更是成為經(jīng)典。

  在Elektro的加持下,西屋電氣的產(chǎn)品大賣特賣,隨后,西屋電氣又開給Elektro開發(fā)了幾條機器狗,能夠坐下、轉(zhuǎn)頭、搖搖尾巴。

  如今,83年過去,機器人已經(jīng)迭代過無數(shù)次,集成了各種高新技術(shù),不僅能說會看,還能與人進行對話,并且擁有自學(xué)習(xí)的能力。

  以科沃斯地寶X1掃地機器人為例,X1不僅能夠識別家庭戶型、房間類型和多種家具的位置,快速構(gòu)圖;其語音系統(tǒng)還可以查天氣、進行簡單的數(shù)學(xué)計算問答。

  可以說,現(xiàn)在機器人的智能化水平,是Elektro的無數(shù)倍,但另一個事實是,相較于簡陋的Elektro,智能化機器人的開發(fā)流程也更為復(fù)雜,難度也更高。

  地平線AIoT&通用機器人事業(yè)部總經(jīng)理王叢告訴雷峰網(wǎng),就像人有大腦、心臟、肢體等器官一樣,機器人的器官則由芯片、傳感器、控制模塊等構(gòu)成;而根據(jù)機器人的復(fù)雜程度,接入的傳感器、需要的芯片、控制模塊等都各有差異,開發(fā)難度、周期也會隨之變化。

  譬如,人能夠看得見與聽得著,靠的是眼睛和耳朵與大腦的協(xié)作配合;機器人要完成這一行為,就需要在芯片上集成各種視覺、語音算法,單是算法開發(fā),工程量就不小。算法開發(fā)之后,還要與芯片適配,有足夠的算力,算法性能才能達到最優(yōu) ,而集成了算法的芯片,又要與其他傳感器、控制模塊進行優(yōu)化。

  “在傳統(tǒng)的開發(fā)流程中,從開發(fā)到成品,中間有數(shù)十上百個環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)都帶來較大的工作量?!蓖鯀脖硎?,這種模式的弊端在于,開發(fā)成本太高,并且機器人公司要做許多重復(fù)性工作。

  因而,平臺化開發(fā)模式,正成為機器人公司的新選擇。

  1、產(chǎn)品型公司的通病

  過去,機器人開發(fā)的流程可簡單復(fù)述為:

  拿到芯片之后,在開發(fā)板上裝開源的ROS(機器人操作系統(tǒng) ),接著在機器人上搭載不同的傳感器,做適配驅(qū)動;再做傳感器之間、傳感器與芯片之間的調(diào)優(yōu);這些基礎(chǔ)性工作完成后,還要開發(fā)算法,才能實現(xiàn)功能,整個鏈條非常長,有許多重復(fù)性的工作。

  王叢認為,出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因有兩個:

  一是業(yè)內(nèi)機器人種類多,沒有形成完全統(tǒng)一的標準;

  二是研發(fā)系統(tǒng)復(fù)雜,芯片、傳感器、電機模塊、操作系統(tǒng)、算法等融合并不容易,個別公司具備一體化設(shè)計的能力,但沒有做芯片的經(jīng)驗;而更多的公司無法獨立完成設(shè)計,很難把各模塊之間的聯(lián)合優(yōu)化做好。

  這些問題綜合在一起,便會導(dǎo)致機器人行業(yè)的一個普遍現(xiàn)象:高昂的研發(fā)成本和制造成本,與產(chǎn)品價值的不匹配。

  機器人硬件成本很高,一個高精度的機械臂要十幾萬,高精度的3d相機上千,芯片也不便宜;而在軟件方面,數(shù)據(jù)標注、算法開發(fā)以及GPU訓(xùn)練的成本也不可忽視。

  “如果不計投入,企業(yè)花了大量的人力物力財力去開發(fā)機器人,高昂的成本必然導(dǎo)致成品價格高,在機器人市場還沒有完全爆發(fā)的前提下,價格需求彈性大??蛻糁荒芡鴧s步?!蓖鯀脖硎?。

  實際上,這些重復(fù)勞動是可以避免的:從流程上削減研發(fā)成本、減少重復(fù)造輪子,即平臺化開發(fā)模式。

  所謂平臺化開發(fā),是把機器人開發(fā)涉及的芯片、操作系統(tǒng)、算法等核心環(huán)節(jié)做成模塊,把公共開發(fā)模塊提前優(yōu)化好,以減少開發(fā)者的重復(fù)工作。

  “芯片廠商無疑是最合適做機器人開發(fā)平臺的角色,因為芯片的連接作用很強?!蓖鯀脖硎?,智能機器人需要算力強、算法豐富的芯片,才可以開發(fā)出更多功能,像芯片與傳感器之間的調(diào)優(yōu)之類的工作,都是在SOC上做開發(fā),涉及到芯片底層,只能由芯片公司來搞。

  產(chǎn)品公司搞不定,主要有兩個原因 :

  1、芯片是技術(shù)、資金密集型產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品型公司的研發(fā)投入是有限的,本身很難支撐起造芯的高投入;

  2、在芯片上集成算法、芯片與傳感器之間的聯(lián)合優(yōu)化,涉及到芯片的底層技術(shù),產(chǎn)品型公司不懂也不會做。

  機器人產(chǎn)業(yè)鏈上的其他公司搞平臺,都只能解決少數(shù)環(huán)節(jié)存在的問題,而芯片公司基于其連接的定位與作用,能同時對傳感器、操作系統(tǒng)、算法廠商等提供賦能,可以從整個開發(fā)流程上來削減成本。

  這也是地平線做機器人開發(fā)平臺的原因:智能機器人所需要的環(huán)境感知、人際交互、控制決策等功能都要通過具備算力的芯片來計算、執(zhí)行,這與自動駕駛芯片在底層邏輯上是相通的。

  在平臺化開發(fā)模式下,芯片供應(yīng)商不再提供單一算力的芯片,而把相應(yīng)的算法適配、傳感器適配的底層邏輯打通,轉(zhuǎn)變成芯片服務(wù)商的角色,將基礎(chǔ)性工作模塊化,為開發(fā)者解決與芯片相關(guān)的問題;產(chǎn)品型公司根據(jù)市場需求在平臺上開發(fā)功能;二者通過分工合作,來解決以往機器人開發(fā)存在的問題。

  2、技術(shù)流公司的硬核解法

  在昨天的發(fā)布會上,地平線推出了國內(nèi)首個軟硬結(jié)合的機器人開發(fā)平臺“Horizon Hobot Platform”。

  之所以是國內(nèi)首個軟硬件機器人開發(fā)平臺,王叢解釋道,在機器人行業(yè),芯片、傳感器等公司的業(yè)務(wù)較為單一 ,很少做軟件優(yōu)化,缺少附加的軟件系統(tǒng),而機器人本身需要系統(tǒng)、芯片、主控平臺及傳感器等在內(nèi)的軟硬件緊密耦合。

  具體來看,Horizon Hobot Platform 包含了芯片、操作系統(tǒng)、參考算法、應(yīng)用實例及配套開發(fā)工具,涵蓋機器人開發(fā)的全流程,提供芯片底層優(yōu)化、加速,到云端訓(xùn)練,再到差異化算法賦能的機器人軟硬件開發(fā)服務(wù)。

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  該平臺的優(yōu)勢有三點:

  1、將機器人開發(fā)的公共環(huán)節(jié)模塊化,從芯片底層到操作系統(tǒng)、算法等做好聯(lián)合適配,減少開發(fā)者的重復(fù)性勞動;

  2、提供參考算法,讓開發(fā)者在面臨AI需求時,不需要再去了解芯片、摸索算法;

  3、提供場景處理工具,解決算法開發(fā)面臨的場景問題。

  以本末科技開發(fā)的“刑天”機器人為例,本末科技擅長做機器人的“骨骼”,讓機器人能夠“動”。通過地平線機器人開發(fā)平臺,在打通了芯片、軟件等底層接口之后,本末科技能夠開發(fā)出機器人的“小腦”和“肌肉”,而地平線硬件+算法的加持則負責“大腦”的部分。兩者結(jié)合,能夠讓機器人在動的同時,能夠進行更多的智能化操作,比如識別語音,執(zhí)行命令,完成動作等。

  除了提供芯片底層優(yōu)化、AI算法等機器人開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施,該平臺還提供應(yīng)用案例、開發(fā)教程等作為參考,解決開發(fā)者在使用過程中遇到的實用性難題。

  而在 Horizon Hobot Platform 之外,地平線還發(fā)布了“旭日?X3 派”開發(fā)板,直接對標樹莓派。

  樹莓派是傳統(tǒng)機器人開發(fā)需要用到的開發(fā)板,良好的穩(wěn)定性和生態(tài)能力,使其成為大部分開發(fā)者的生產(chǎn)力工具。但其不足之處在于,樹莓派不提供AI算力,僅僅是基于CPU做開發(fā),并且價格在近一年里暴漲。

  對于當下的智能機器人而言,缺少AI算力,就很難與智能掛鉤,畢竟人工智能所需要的算法,需要有足夠算力的芯片運行。如果開發(fā)時沒有算力支撐,就難免在后續(xù)開發(fā)中做更多的重復(fù)性勞動。

  “旭日?X3 派”的尺寸和接口與樹莓派完全一致,具備AI算力。在價格側(cè),旭日?X3派4G版本的價格為549元,同樣的版本,低于市面上主流開發(fā)板近50%。

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  除此之外,地平線還提供與機器人開發(fā)相適配的核心零部件,如雷達、RGB-D、IMU 等。同時,旭日?X3 派也與其他廠商適配了小車、輪足機器人等開發(fā)平臺,開發(fā)者既可以直接在旭日?X3 派上開發(fā),也可以使用其他平臺開發(fā)機器人。

  3、地平線開發(fā)者計劃

  從1939年至今,機器代替人力,在過去數(shù)十年時間里得到應(yīng)用??梢韵胍姷氖?,在人工智能、5G、云計算等技術(shù)發(fā)展之下,將會有更高智能水平機器人的出現(xiàn),機器人也將成為人們生活中的一個部分。

  在通往機器人時代的路上,聚焦前沿技術(shù)開發(fā)的公司已經(jīng)開始行動:特斯拉在年度AI開放日上,首次展示了雙足機器人 Optimus的計劃;英偉達則推出了Isaac 開發(fā)平臺,為開發(fā)者提供AI賦能。

  以英偉達Isaac 平臺為例,該平臺為機器人通過優(yōu)化機器人開發(fā)、模擬和部署環(huán)節(jié),為開發(fā)者提供算法、應(yīng)用程序開發(fā),機器人訓(xùn)練等功能,與地平線機器人開發(fā)平臺功能非常接近。

  但只有平臺是不夠的,機器人產(chǎn)業(yè)鏈很長,芯片公司也不過是其中一個環(huán)節(jié),整個產(chǎn)業(yè)的推動,需要行業(yè)內(nèi)公司、以及開發(fā)者的參與協(xié)同。

  為此,地平線公布了開發(fā)者福利及運營計劃。

  該計劃為開發(fā)者提供及時性的技術(shù)支持,并且通過組織開發(fā)者互動活動(機器人競賽、開發(fā)者面對面等),為開發(fā)者提供交流平臺。

  在此之前,地平線對開發(fā)者社區(qū)進行升級,提供包含TogetherROS在內(nèi)的 ROS 課程,既有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指南等理論課程,也有算法專家分享的實際案例。

  “機器人市場正處于爆發(fā)前夜,但這個市場上還存在很多技術(shù)問題,尤其是研發(fā)這一塊,是比較大的阻礙。因此推出開發(fā)平臺,為開發(fā)者提供幫助,正是地平線的長處?!?/p>

  作為產(chǎn)業(yè)鏈的一個組成部分,地平線將持續(xù)優(yōu)化開發(fā)平臺,提供更多的技術(shù)支撐,為機器人大時代的來臨做足“田間地頭的工作”。




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