人形机器人能耗是关键,保证8小时续航需在芯片电机节能方面不断提升,特斯拉采用腱绳驱动结构显著降低能耗表现优异

人形机器人能耗是关键,保证8小时续航需在芯片电机节能方面不断提升,特斯拉采用腱绳驱动结构显著降低能耗表现优异

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我一直觉得,这个能效两个字,其实说白了,就是在尽可能多用少耗。尤其是人形机器人,想真走入家庭,能耗就成了第一大难题。你不可能设计出一个每天充一次电,每次充电还得考虑能耗的系统吧。续航时间才是真硬指标,8小时的持续工作时间,看似简单,背后可是涉及到无数细节的优化。

人形机器人能耗是关键,保证8小时续航需在芯片电机节能方面不断提升,特斯拉采用腱绳驱动结构显著降低能耗表现优异-有驾

说到细节,先不得不提激光雷达。这东西我一向觉得麻烦。当年我在实验室调激光雷达,都觉得它挺耗能的。家用的机器人,要是一直盯着房间天花板扫来扫去,不仅会让人觉得像个镭射眼。而且,激光雷达扫描的也意味着不停地放射强光,调整感应距离,耗电简直是常规操作。我曾经翻查过相关数据,激光雷达的能耗占了整机的15%-20%,而且还不算高频率使用的情况下。这个比例未必大,但一旦长期运行,那也是一笔不小的能耗负担。其实我觉得,家庭环境里,更多情况下是静态待机,偶尔运动,这样的小角度调节,激光雷达用不上那么频繁。除非一些高端安防或自动驾驶需求,但对于家庭伴侣的机器人来说,并不那么刚需。

再说芯片和电机。这里的提升空间太大了。特斯拉的AI芯片我一直很关注。AI5的能效比就亮眼:以我个人经验,AI4那块一共160W能带来大约500TOPS的算力,这是个人估算(样本有限,不能太较真),其实挺合理的。AI5跑到250W,竟然可以提升到2000TOPS,能效比由2.9TOPS/W直线飙升到6.7TOPS/W。这次跃升,技术的硬实力真是飞了。你这个比例的提升,直接意味着用更小的芯片,能处理更多的算法任务,不会因为算力不足反复跑硬件,耗能还少。

其实我一直期待说,能不能用些更节能的芯片方案。就像手机那样,做极致的功耗控制。毕竟家庭用的机器人,没有必要用特斯拉那样强大无比的芯片。大部分时间,平时只是陪伴、观察、学。偶尔活动一下,算力大点,电流多点,不就是多消耗。

电机部分,特斯拉的腱绳驱动我觉得绝对是个亮点。腱绳,本质上就是人造肌腱,通过拉动长绳达成关节运动。这和传统的电机直接驱动,简直是天壤之别。我曾经试过用传统电机驱动手指,每个指头都配一台微型电机,看上去繁琐不堪,重量还偏大。用腱绳的话,脑袋里就像把电机藏在前臂里,轻巧很多,也更容易改造。最关键的是,它能把动力集聚在前臂关节那一块,避免末端手指灌满电机,不仅节省空间,还提高效率。

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我查了点资料,腱绳驱动的机械零件,比传统分散式电机驱动减少了大约70%的零件数量,机械传动的能量损耗也相应降低。再加上用丝杠替代蜗杆的传动方式,效率提升还不止一点点。说白了,就是机械结构简化+驱动效率提升两手硬。其实我一直觉得,未来的机器人设计会朝着极简化发展,越少的零件,越少能耗,也更可靠。

有人可能会问:这和家庭机器人的关系有多大?其实很大。家庭机器人,最怕的就是电池容量和续航。我记得我看过一份调研,小米的养老型智能机器人,电池容量大概在3000毫安时左右,正常任务下来,能坚持3-4小时都算不错。如果每天要跑8小时,除非它能像特斯拉那样用省电芯片、创新驱动结构,否则,设备就得不停充电,非常折腾。

说到充电,我还想说,很多人都忽略了充电的便利性。家庭里的机器人,能不能设计成自动回到充电座不停充电,像猫咪一样就寝,这样就不用每天折腾充电器。这个倒不难,但对续航和能耗要求更高。你手里有个机器人,正常日常不用它跑激光雷达猛扫,而是静静待着陪伴,那能耗哪儿去了?

现在一些硬核公司,比如科沃斯、小米,在做家庭机器人时,也逐渐采用了低能耗方案。我的猜测是,未来人形机器人的市场,实际上是以能耗为门槛的市场。谁能在续航和能效上做到极致,谁就能赢得用户信赖。这也是为什么我一直觉得,小鹏在自动驾驶和机器人这块,其技术其实很赢面——他们对硬件的理解和成本把控很纯粹。

你是不是还在想,激光雷达看起来那么炫,实际上用起来就那么锅巴吗?我倒觉得,这还要看应用场景。在家庭自动化、养老看护、陪伴方面,不一定非得追求全景扫描,很多时候,只要感知到人的位置、动作就行。这个话题我们稍后再说。

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(这个话题我还挺感兴趣,毕竟,能耗低的方案,未来不仅关系到家庭使用成本,更直接影响到人形机器人的实用性。如果一个机器人每天能用一整天不摘充电器,那才是真成功。)

其实我还在琢磨:未来能不能用基于新材料的电机或微型高效电池进一步突破,这个我还没有深入探讨,可能性挺多的,只是不知道商业化要多久。我个人估算,下一波能耗突破点,可能会在创新驱动结构上——比如特斯拉的腱绳驱动,未来或许会成为标准。

你有没有想过,未来家庭机器人还会走哪里?我觉得,除了技术之外,还有成本和制造工艺。这两者隐隐联系着能耗。越复杂的结构,不但制造难度大,还意味着更高的能耗。而极简设计,一方面加快量产,另一方面又可以极大降低用料和能耗。

我是觉得,机器人最后的生命力,还是要落在那些用得少、用得省的方案上。我们现在看到,很多厂商都在拼硬核技术,激光雷达、超算芯片,但最实用的,还是能省则省——尤其是在家庭应用场景里。人家养老、陪伴、日常,根本不需要全景扫描。反倒是,简洁、耐用、能省电,才是真正的硬指标。

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我还记得我和一位工程师聊天,他说:未来家庭机器人,其实就是个‘低能耗、易维护的家庭伴侣’,别看它高尖尖,省电才是王道。我当时还调侃他说:那你是不是还得研究个‘秒充快充’的充电站?不过这话题又跑偏了。(这个我们以后可以深聊)

能耗这事,我觉得才是最后的胜负手。你想让人形机器人在家里长时间陪伴、持续工作,不光靠硬件算力和智能程度,更重要的,还是怎么让它坚持得更久、更省能。

这让我想到,最近看的一篇文章里有人说:未来的机器人要像老式收音机一样,能省电到极致。没想到,不是我一个人有这个想法。

也许,我们还未真正走到那省电的极致,但我相信,像特斯拉这种不走激光雷达,专注能耗优化的策略,可能才是真正的开山祖师。

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我倒觉得,未来家庭人形机器人,要么像那个无声的老人陪护者,睡觉、吃饭、看电视,赚的不是多多的繁复操作,而是最低的能耗,最长的续航。这种场景,是真的看得见的未来。

(这话题我还可以接着跑,但现在就留个悬念吧——低能耗和极简设计,究竟还能再突破几层?)

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