机器人「大时代」:奔跑的地平线

在1939年的世博会上,一个铁皮人出现在展台中央,它左膝弯曲着,右腿拖在后面,迈着机械的步伐,向前缓缓移动。

不少参会者以为是真人cosplay,纷纷拍手表示欢迎,直到它开始停停顿顿地发出声音:

“女士们,先生们,我很高兴站在这里和大家讲我的故事。我比较聪明,因为我的脑袋比你们的大,里面装有48个电气继电器。”

接着,众目睽睽之下,这个铁皮人开始学人们“抽烟”:一旁的工作人员点上烟,送到它的嘴里,它会像人们一样嘬几口,但遗憾的是,它并不会“吐气”,烟雾只能从它的头颅里散发出来。

机器人「大时代」:奔跑的地平线

这个蹩脚的吸烟动作让人们哈哈大笑,随后,相关工作人员正式向大家介绍,这个铁皮人名叫Elektro,是一个机器人。

众人这才意识到,这是一个类人的“新物种”。

当时的《无线电工艺》杂志解释了Elektro能走能说的原因:

1、整个身体由电缆控制,两条腿依靠轮子沿着轨道滑动;

2、语音系统仅录入了700个单词,只能听懂在时间上按照音节精心安排的语音指令。

3、抽烟功能需要工作人员辅助完成。

现在看来,Elektro的功能非常简陋,运作原理也不高明,并且毫无美感,但在当时却是非常新奇的事物,展会结束之后,媒体纷纷报道,尤其是其抽烟的动作,更是成为经典。

在Elektro的加持下,西屋电气的产品大卖特卖,随后,西屋电气又开给Elektro开发了几条机器狗,能够坐下、转头、摇摇尾巴。

如今,83年过去,机器人已经迭代过无数次,集成了各种高新技术,不仅能说会看,还能与人进行对话,并且拥有自学习的能力。

以科沃斯地宝X1扫地机器人为例,X1不仅能够识别家庭户型、房间类型和多种家具的位置,快速构图;其语音系统还可以查天气、进行简单的数学计算问答。

可以说,现在机器人的智能化水平,是Elektro的无数倍,但另一个事实是,相较于简陋的Elektro,智能化机器人的开发流程也更为复杂,难度也更高。

地平线AIoT&通用机器人事业部总经理王丛告诉小编,就像人有大脑、心脏、肢体等器官一样,机器人的器官则由芯片、传感器、控制模块等构成;而根据机器人的复杂程度,接入的传感器、需要的芯片、控制模块等都各有差异,开发难度、周期也会随之变化。

譬如,人能够看得见与听得着,靠的是眼睛和耳朵与大脑的协作配合;机器人要完成这一行为,就需要在芯片上集成各种视觉、语音算法,单是算法开发,工程量就不小。算法开发之后,还要与芯片适配,有足够的算力,算法性能才能达到最优 ,而集成了算法的芯片,又要与其他传感器、控制模块进行优化。

“在传统的开发流程中,从开发到成品,中间有数十上百个环节,每个环节都带来较大的工作量。”王丛表示,这种模式的弊端在于,开发成本太高,并且机器人公司要做许多重复性工作。

因而,平台化开发模式,正成为机器人公司的新选择。

1、产品型公司的通病

过去,机器人开发的流程可简单复述为:

拿到芯片之后,在开发板上装开源的ROS(机器人操作系统 ),接着在机器人上搭载不同的传感器,做适配驱动;再做传感器之间、传感器与芯片之间的调优;这些基础性工作完成后,还要开发算法,才能实现功能,整个链条非常长,有许多重复性的工作。

王丛认为,出现上述现象的原因有两个:

一是业内机器人种类多,没有形成完全统一的标准;二是研发系统复杂,芯片、传感器、电机模块、操作系统、算法等融合并不容易,个别公司具备一体化设计的能力,但没有做芯片的经验;而更多的公司无法独立完成设计,很难把各模块之间的联合优化做好。

这些问题综合在一起,便会导致机器人行业的一个普遍现象:高昂的研发成本和制造成本,与产品价值的不匹配。

机器人硬件成本很高,一个高精度的机械臂要十几万,高精度的3d相机上千,芯片也不便宜;而在软件方面,数据标注、算法开发以及GPU训练的成本也不可忽视。

“如果不计投入,企业花了大量的人力物力财力去开发机器人,高昂的成本必然导致成品价格高,在机器人市场还没有完全爆发的前提下,价格需求弹性大。客户只能望而却步。”王丛表示。

实际上,这些重复劳动是可以避免的:从流程上削减研发成本、减少重复造轮子,即平台化开发模式。

所谓平台化开发,是把机器人开发涉及的芯片、操作系统、算法等核心环节做成模块,把公共开发模块提前优化好,以减少开发者的重复工作。

“芯片厂商无疑是最合适做机器人开发平台的角色,因为芯片的连接作用很强。”王丛表示,智能机器人需要算力强、算法丰富的芯片,才可以开发出更多功能,像芯片与传感器之间的调优之类的工作,都是在SOC上做开发,涉及到芯片底层,只能由芯片公司来搞。

产品公司搞不定,主要有两个原因 :

1、芯片是技术、资金密集型产业,产品型公司的研发投入是有限的,本身很难支撑起造芯的高投入;

2、在芯片上集成算法、芯片与传感器之间的联合优化,涉及到芯片的底层技术,产品型公司不懂也不会做。

机器人产业链上的其他公司搞平台,都只能解决少数环节存在的问题,而芯片公司基于其连接的定位与作用,能同时对传感器、操作系统、算法厂商等提供赋能,可以从整个开发流程上来削减成本。

这也是地平线做机器人开发平台的原因:智能机器人所需要的环境感知、人际交互、控制决策等功能都要通过具备算力的芯片来计算、执行,这与自动驾驶芯片在底层逻辑上是相通的。

在平台化开发模式下,芯片供应商不再提供单一算力的芯片,而把相应的算法适配、传感器适配的底层逻辑打通,转变成芯片服务商的角色,将基础性工作模块化,为开发者解决与芯片相关的问题;产品型公司根据市场需求在平台上开发功能;二者通过分工合作,来解决以往机器人开发存在的问题。

2、技术流公司的硬核解法

在昨天的发布会上,地平线推出了国内首个软硬结合的机器人开发平台“Horizon Hobot Platform”。

之所以是国内首个软硬件机器人开发平台,王丛解释道,在机器人行业,芯片、传感器等公司的业务较为单一 ,很少做软件优化,缺少附加的软件系统,而机器人本身需要系统、芯片、主控平台及传感器等在内的软硬件紧密耦合。

具体来看,Horizon Hobot Platform 包含了芯片、操作系统、参考算法、应用实例及配套开发工具,涵盖机器人开发的全流程,提供芯片底层优化、加速,到云端训练,再到差异化算法赋能的机器人软硬件开发服务。

机器人「大时代」:奔跑的地平线

该平台的优势有三点:

1、将机器人开发的公共环节模块化,从芯片底层到操作系统、算法等做好联合适配,减少开发者的重复性劳动;

2、提供参考算法,让开发者在面临AI需求时,不需要再去了解芯片、摸索算法;

3、提供场景处理工具,解决算法开发面临的场景问题。

以本末科技开发的“刑天”机器人为例,本末科技擅长做机器人的“骨骼”,让机器人能够“动”。通过地平线机器人开发平台,在打通了芯片、软件等底层接口之后,本末科技能够开发出机器人的“小脑”和“肌肉”,而地平线硬件+算法的加持则负责“大脑”的部分。两者结合,能够让机器人在动的同时,能够进行更多的智能化操作,比如识别语音,执行命令,完成动作等。

机器人「大时代」:奔跑的地平线

除了提供芯片底层优化、AI算法等机器人开发的基础设施,该平台还提供应用案例、开发教程等作为参考,解决开发者在使用过程中遇到的实用性难题。

而在 Horizon Hobot Platform 之外,地平线还发布了“旭日®X3 派”开发板,直接对标树莓派。

树莓派是传统机器人开发需要用到的开发板,良好的稳定性和生态能力,使其成为大部分开发者的生产力工具。但其不足之处在于,树莓派不提供AI算力,仅仅是基于CPU做开发,并且价格在近一年里暴涨。

对于当下的智能机器人而言,缺少AI算力,就很难与智能挂钩,毕竟人工智能所需要的算法,需要有足够算力的芯片运行。如果开发时没有算力支撑,就难免在后续开发中做更多的重复性劳动。

“旭日®X3 派”的尺寸和接口与树莓派完全一致,具备AI算力。在价格侧,旭日®X3派4G版本的价格为549元,同样的版本,低于市面上主流开发板近50%。

机器人「大时代」:奔跑的地平线

除此之外,地平线还提供与机器人开发相适配的核心零部件,如雷达、RGB-D、IMU 等。同时,旭日®X3 派也与其他厂商适配了小车、轮足机器人等开发平台,开发者既可以直接在旭日®X3 派上开发,也可以使用其他平台开发机器人。

3、地平线开发者计划

从1939年至今,机器代替人力,在过去数十年时间里得到应用。可以想见的是,在人工智能、5G、云计算等技术发展之下,将会有更高智能水平机器人的出现,机器人也将成为人们生活中的一个部分。

在通往机器人时代的路上,聚焦前沿技术开发的公司已经开始行动:特斯拉在年度AI开放日上,首次展示了双足机器人 Optimus的计划;英伟达则推出了Isaac 开发平台,为开发者提供AI赋能。

以英伟达Isaac 平台为例,该平台为机器人通过优化机器人开发、模拟和部署环节,为开发者提供算法、应用程序开发,机器人训练等功能,与地平线机器人开发平台功能非常接近。

但只有平台是不够的,机器人产业链很长,芯片公司也不过是其中一个环节,整个产业的推动,需要行业内公司、以及开发者的参与协同。

为此,地平线公布了开发者福利及运营计划。

该计划为开发者提供及时性的技术支持,并且通过组织开发者互动活动(机器人竞赛、开发者面对面等),为开发者提供交流平台。

在此之前,地平线对开发者社区进行升级,提供包含TogetherROS在内的 ROS 课程,既有神经网络指南等理论课程,也有算法专家分享的实际案例。

“机器人市场正处于爆发前夜,但这个市场上还存在很多技术问题,尤其是研发这一块,是比较大的阻碍。因此推出开发平台,为开发者提供帮助,正是地平线的长处。”

作为产业链的一个组成部分,地平线将持续优化开发平台,提供更多的技术支撑,为机器人大时代的来临做足“田间地头的工作”。

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