機(jī)器人技術(shù)發(fā)展主要階段

早在2017年，中國信息通信研究院、IDC國際數(shù)據(jù)集團(tuán)和英特爾共同發(fā)布了《人工智能時代的機(jī)器人3.0新生態(tài)》白皮書，把機(jī)器人的發(fā)展歷程劃分為機(jī)器人1.0、機(jī)器人2.0、機(jī)器人3.0三個時代：J73esmc

• 機(jī)器人1.0 (1960-2000)，機(jī)器人對外界環(huán)境沒有感知，只能單純復(fù)現(xiàn)人類的示教動作，在制造業(yè)領(lǐng)域替代工人進(jìn)行機(jī)械性的重復(fù)體力勞動。
• 機(jī)器人2.0 (2000-2015)，通過傳感器和數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建起機(jī)器人的感覺能力，并模擬部分人類功能，不但促進(jìn)了機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，也逐步開始向商業(yè)領(lǐng)域拓展應(yīng)用。
• 機(jī)器人3.0 (2015-2020），伴隨著感知、計算、控制等技術(shù)的迭代升級和圖像識別、自然語音處理、深度認(rèn)知學(xué)習(xí)等新型數(shù)字技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的深入應(yīng)用，機(jī)器人領(lǐng)域的服務(wù)化趨勢日益明顯，逐漸滲透到社會生產(chǎn)生活的每一個角落。在機(jī)器人2.0的基礎(chǔ)上，機(jī)器人3.0實現(xiàn)從感知到認(rèn)知、推理、決策的智能化進(jìn)階。

到了2019年，在英特爾、達(dá)闥科技、新松機(jī)器人、科沃斯商用機(jī)器人共同發(fā)布的《機(jī)器人4.0白皮書》中，4.0時代的機(jī)器人被描述為“除了具有感知能力實現(xiàn)智能協(xié)作，還具有理解和決策的能力，達(dá)到自主的服務(wù)。“、 ”在90%，甚至 95%的情況可以自主完成任務(wù)“。而要達(dá)到這一目標(biāo)，人工智能、5G、自適應(yīng)人機(jī)交互能力成為了關(guān)鍵技術(shù)。J73esmc

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機(jī)器人4.0時代(圖源：英特爾)J73esmc

如上圖所示，類似互聯(lián)網(wǎng)的三級火箭發(fā)展模式，第一階段——關(guān)鍵場景，把握垂直應(yīng)用，提高場景、任務(wù)、能力的匹配，提高機(jī)器人在關(guān)鍵應(yīng)用場景的能力，擴(kuò)大用戶基礎(chǔ)；第二階段——人工增強(qiáng)，通過加入持續(xù)學(xué)習(xí)和場景自適應(yīng)的能力，延伸服務(wù)能力，取代部分人力，逐步實現(xiàn)對人的替代，讓機(jī)器人的能力滿足用戶預(yù)期；第三階段——規(guī)模化，通過云-邊-端融合的機(jī)器人系統(tǒng)和架構(gòu)，讓機(jī)器人達(dá)到數(shù)百萬千萬級水平，從而降低價格成本，實現(xiàn)大規(guī)模商用。J73esmc

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實現(xiàn)機(jī)器人跳躍式發(fā)展J73esmc

智能機(jī)器人開發(fā)平臺哪家強(qiáng)？

盡管不同行業(yè)中使用的機(jī)器人類型不同，目標(biāo)和任務(wù)不同，但它們對低延時、確定性、計算效率、尺寸功耗、功能安全、信息安全等關(guān)鍵特性卻有著共同的要求。考慮到控制算法、通信標(biāo)準(zhǔn)、人工智能、傳感器日新月異的變化，“一個由軟硬件協(xié)同定義的機(jī)器人”，正成為機(jī)器人行業(yè)的剛需。為此，全球領(lǐng)先的芯片廠商近期也紛紛展示了各自最新的機(jī)器人開發(fā)平臺，我們也由此可以一探機(jī)器人市場的新動向。J73esmc

• NVIDIA: AI掀起機(jī)器人技術(shù)革命

在剛剛結(jié)束的COMPUTEX技術(shù)大會上，NVIDIA宣布全球30多家領(lǐng)先的合作伙伴將推出首批基于NVIDIA Jetson AGX Orin套件的生產(chǎn)系統(tǒng)，廣泛分布于邊緣AI、AIoT、機(jī)器人和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。J73esmc

Jetson AGX Orin采用包含2048個CUDA內(nèi)核的NVIDIA Ampere架構(gòu)GPU和12個Arm Cortex-A78AE CPU，以及新一代深度學(xué)習(xí)和視覺加速器、高速接口、更快的存儲帶寬和對多模態(tài)傳感器的支持，可提供每秒275萬億次運(yùn)算性能。在針腳兼容性與外形尺寸相同的情況下，其處理能力超過前代產(chǎn)品NVIDIA AGX Xavier 8倍。J73esmc

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NVIDIA Jetson AGX Orin開發(fā)套件(圖源：NVIDIA)J73esmc

而Jetson AGX Orin加上強(qiáng)大的傳感器套件，就組成了NVIDIA新一代機(jī)器人硬件平臺—Isaac Nova Orin，這是一個用于自主移動機(jī)器人(AMR)的計算和傳感器的參考設(shè)計，并包含了DeepMap、CuOpt和Metropolis等技術(shù)。J73esmc

“打造一個機(jī)器人不能只關(guān)心硬件，智能機(jī)器人首先需要感知世界，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行決策并采取行動。“NVIDIA嵌入式和邊緣計算業(yè)務(wù)副總裁Deepu Talla 以Isaac機(jī)器人平臺為例，解釋了NVIDIA機(jī)器人開發(fā)平臺的四大支柱：J73esmc

第一個支柱是創(chuàng)建AI。Talla表示，“這個過程非常耗時且困難“，但NVIDIA正在通過用于合成數(shù)據(jù)生成的Isaac Replicator、NGC上提供的NVIDIA預(yù)訓(xùn)練模型以及NVIDIA TAO工具套件等工具讓這個過程變得快速而簡單。J73esmc

第二個支柱是先在虛擬世界中模擬機(jī)器人的運(yùn)行，然后在現(xiàn)實世界使用Issac Sim進(jìn)行部署。J73esmc

第三個支柱是構(gòu)建物理機(jī)器人。J73esmc

第四個支柱是關(guān)于在其生命周期內(nèi)管理已部署的機(jī)器人隊伍，這個生命周期通常是許多年，有的甚至超過十年。J73esmc

• 高通：旗艦級平臺迭代革新

在2022年度高通5G峰會上，高通面向自主移動機(jī)器人(AMR)、配送機(jī)器人、高度自動化制造機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、城市空中移動(UAM)飛行器、工業(yè)無人機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施和自主安防領(lǐng)域，推出了旗艦級機(jī)器人RB6平臺和RB5 AMR參考設(shè)計。J73esmc

“5G+AI”始終是高通所堅持的發(fā)展路線，RB6平臺自然也不例外。該平臺支持每秒70至200萬億次運(yùn)算(70-200 TOPS，INT8)，可通過擴(kuò)展卡讓RB6平臺在未來支持3GPP Release 15、16、17和18特性。同時，RB6平臺還提供了全面、可定制且易于使用的豐富硬件及軟件開發(fā)工具組合，包括全集成的AI SDK、高通智能多媒體SDK等，可融合多媒體、AI與ML、計算機(jī)視覺(CV)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊，支持端到端機(jī)器人應(yīng)用部署。J73esmc

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高通旗艦級機(jī)器人RB6平臺J73esmc

目前，包括凌華科技、Akasha Imaging、Cyngn、靈動科技、創(chuàng)屹科技、現(xiàn)代機(jī)器人、inVia Robotics、LG電子、微軟Azure 專用多接入邊緣計算(MEC)）、ModalAI、Naver Labs、普渡科技、三星電子、Teraki、美國菲力爾公司(Teledyne FLIR)和創(chuàng)通聯(lián)達(dá)在內(nèi)的合作伙伴均已采用該平臺。J73esmc

• AMD：從設(shè)置到應(yīng)用，一小時搞定

作為AMD Kria自適應(yīng)系統(tǒng)模塊(SOM)和開發(fā)者套件產(chǎn)品組合的最新成員，Kria KR260機(jī)器人入門套件日前亮相2022年嵌入式視覺峰會。J73esmc

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面向機(jī)器視覺的Kria KR260機(jī)器人入門套件(圖源：AMD)J73esmc

SOM的準(zhǔn)確定義是“位于系統(tǒng)核心的小尺寸嵌入式PCB(包括處理器、DDR、外設(shè))”，屬于板卡級而非芯片級設(shè)計，直接插入最終產(chǎn)品即可進(jìn)行生產(chǎn)部署。AMD工業(yè)、視覺、醫(yī)療和科學(xué)市場高級總監(jiān)Chetan Khona表示，與芯片縮減設(shè)計(chip-down design)相比，Kria SOM允許開發(fā)者從設(shè)計周期中更為成熟的節(jié)點入手，進(jìn)而將部署時間縮短多達(dá)9個月。J73esmc

支持原生的ROS 2系統(tǒng)是Chetan Khona強(qiáng)調(diào)的重點。眾所周知，機(jī)器人是“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”，大量異構(gòu)計算集群在此協(xié)同工作，而機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)則是一種專為機(jī)器人架構(gòu)開發(fā)的開源中間件/框架。ROS 2的出現(xiàn)，解決了將ROS用于下一代實時機(jī)器人時面臨的局限。J73esmc

• 英特爾：打造“機(jī)器人英雄薈”

HERO系統(tǒng)平臺是英特爾專為智能機(jī)器人打造的一套低功耗、高性能、體積小的異構(gòu)系統(tǒng)平臺。它采用了英特爾酷睿系列CPU，并搭載英特爾Arria 10 GX系列FPGA作為異構(gòu)加速器，CPU和FPGA之間通過8通道PCIe高速接口進(jìn)行通信。同時，考慮到機(jī)器人空間有限，整套系統(tǒng)板卡的尺寸控制在17×17×9cm范圍內(nèi)。可以看出，面向機(jī)器人4.0時代的HERO平臺，更強(qiáng)調(diào)如何實現(xiàn)自適應(yīng)人機(jī)交互、三維語義環(huán)境理解和個性化知識圖譜。J73esmc

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英特爾HERO系統(tǒng)平臺(圖源：英特爾)J73esmc

大規(guī)模商用的痛點

地平線AIoT總經(jīng)理王叢日前在出席“2022中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)大會”，并發(fā)表題為《賦能機(jī)器，讓人類生活更安全更美好》的演講時指出，“機(jī)器人發(fā)展的階段核心問題，是高昂的研發(fā)成本和制造成本與產(chǎn)品價值的不匹配。”J73esmc

首先是硬件成本高。以機(jī)械臂為例，一個高精度機(jī)械臂成本約為十幾二十萬元，如果加上力控、高精度3D相機(jī)、高算力芯片，硬件成本將直線上升；其次是軟件成本，算法、AI數(shù)據(jù)的標(biāo)注、GPU等人力和軟件成本也非常高；最后，從系統(tǒng)層面考慮，機(jī)器人研發(fā)涉及機(jī)械選型、系統(tǒng)定制、算法開發(fā)、數(shù)據(jù)閉環(huán)多個環(huán)節(jié)，每個過程都要付出高昂的成本。J73esmc

圖源：地平線J73esmc

《機(jī)器人4.0白皮書》中其實也闡述了相近的觀點，并將機(jī)器人大規(guī)模商用的難點歸結(jié)為以下三方面：J73esmc

第一，缺少令人矚目和必不可少的應(yīng)用場景。機(jī)器人除了要具備感知能力，還要能夠理解和決策。機(jī)器人需要有記憶、場景理解的能力，擁有知識，才能夠優(yōu)化決策，自主實施工作，并進(jìn)行個性化演進(jìn)。如果機(jī)器人提高自身能力，完成特定和復(fù)雜問題的進(jìn)度緩慢，大規(guī)模商用的比例將維持低水平。J73esmc

第二，價格高，不成規(guī)模。傳感器和硬件的價格一直在下降，但是機(jī)器人的價格依然很高，不能被廣泛的市場用戶接受，沒有形成市場規(guī)模。掃地機(jī)器人由于較低的價格，目前快速的進(jìn)入大眾家庭。但是對于大多數(shù)類別的機(jī)器人，特別是具有更強(qiáng)功能、高精度移動底盤、機(jī)械臂的機(jī)器人，價格依然是一個痛點。J73esmc

第三，隱私、安全和數(shù)據(jù)保護(hù)問題亟待解決。隨著機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，其物理安全和用戶的數(shù)據(jù)安全問題更加凸顯。在與機(jī)器人的交互過程中，機(jī)器人會不斷收集用戶的圖像、語音、行動數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航和決策，這些數(shù)據(jù)有的在本地處理，有的在云端處理，人們對這些數(shù)據(jù)的安全抱有疑慮。對于能夠自由移動的服務(wù)機(jī)器人和擁有機(jī)械臂的工業(yè)機(jī)器人，保證機(jī)器人自身的物理安全，不被惡意攻擊，避免造成人身傷害也至關(guān)重要。J73esmc

“行百里者半九十，機(jī)器人研發(fā)這條路不好走主要是因為研發(fā)成本過高。“王叢說，當(dāng)下，智能機(jī)器人市場面臨著產(chǎn)業(yè)早期問題，機(jī)器人系統(tǒng)，主控平臺及各類傳感器等軟硬件各自為戰(zhàn)，這是產(chǎn)業(yè)生態(tài)不成熟的必然結(jié)果，導(dǎo)致整體開發(fā)者整合成本高，資源投入大，消費者也不愿意為之付出溢價。而要解決這個問題，則需要包括機(jī)器人系統(tǒng)，主控平臺及各類傳感器等在內(nèi)的軟硬件緊密耦合，借助生態(tài)的力量降低綜合成本。J73esmc

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2022年6月29日，全球領(lǐng)先的專業(yè)電子機(jī)構(gòu)媒體AspenCore將與深圳市新一代信息通信產(chǎn)業(yè)集群聯(lián)合主辦【2022國際AIoT生態(tài)發(fā)展大會】，同期將舉辦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧家庭、智慧機(jī)器人、智慧可穿戴、智慧兩輪車等多場分論壇，多家企業(yè)將在論壇現(xiàn)場探討AIOT領(lǐng)域的前景機(jī)遇。 【一鍵報名】現(xiàn)場與行業(yè)資深人士交流與互動！點擊這里了解大會詳情。J73esmc