具身智能落地難:卡在「算控分離」的開發(fā)困局
作者|向欣
編輯|白雪
具身智能的熱度,正在和其技術(shù)實用性產(chǎn)生割裂感。
不少人形機器人宣布進(jìn)廠上班,但實則是在「訓(xùn)練」完成任務(wù),反應(yīng)遲緩、效率有限,距離真正替代人工還有很大差距。企業(yè)也因無法實現(xiàn)實現(xiàn)真正落地,產(chǎn)生商業(yè)價值而遭受質(zhì)疑。
具身智能機器人應(yīng)用落地為什么這么難?
一個在開發(fā)環(huán)節(jié)就存在的困局是,沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、沒有可復(fù)用組件,不同企業(yè)不得不重走一遍基礎(chǔ)設(shè)施的搭建流程,消耗大量資源,卻難以真正落地。
地瓜機器人 CEO 王叢指出,當(dāng)前機器人領(lǐng)域存在大量「重復(fù)造輪子」的現(xiàn)象,這些重復(fù)行為并不會帶來額外價值,問題根源在于市場缺乏好用、通用的工具。
要讓具身智能機器人動起來干活,需要打通從認(rèn)知到執(zhí)行的全鏈條。
而這一切的前提,是能否構(gòu)建出一套高效、靈活、可復(fù)用的機器人開發(fā)體系。
對產(chǎn)業(yè)來說,開發(fā)平臺不僅是技術(shù)落地的橋梁,更決定了具身智能能否走出實驗室,真正進(jìn)入工廠、園區(qū)和家庭。
開發(fā)機器人,像在拼一套碎片化的積木
對于尚未形成規(guī);木呱碇悄軝C器人行業(yè)來說,做機器人開發(fā),每次都要從 0 到 1 進(jìn)行構(gòu)建。
在機器人進(jìn)入各類真實場景前,開發(fā)者們面臨三大痛點:開發(fā)過程復(fù)雜、缺乏工具鏈、泛化能力弱。
機器人要完成「感知-決策-控制」三個核心環(huán)節(jié),傳統(tǒng)開發(fā)中常需多個處理器,如主控 MCU+邊緣 AI 板+運動控制器等,各個環(huán)節(jié)相對獨立,而不同廠商提供的模塊標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,接口適配難、調(diào)試成本高、開發(fā)周期長,一般初創(chuàng)團隊難以承受。
在機器人開發(fā)環(huán)節(jié),多數(shù)廠商僅提供個別軟硬件,沒有完善的開發(fā)者工具鏈和仿真驗證環(huán)境,缺乏模型倉庫和一站式部署支持,導(dǎo)致產(chǎn)品更新、迭代困難。
目前多數(shù)機器人開發(fā)方案針對特定硬件平臺或特定機器人形態(tài)定制,難以跨平臺或復(fù)用。適配不同形態(tài)、不同場景代價巨大。
面對開發(fā)復(fù)雜、控制鏈路斷裂、算力分散等問題,目前機器人開發(fā)者主要依賴以下三種主流方案,各有優(yōu)劣。
第一類方案是使用 NVIDIA Jetson 系列開發(fā)板,主要適配巡檢、配送、工業(yè)視覺檢測等高性能機器人。
Jetson 系列開發(fā)板集成了英偉達(dá) SoC 芯片、DDR 芯片、PMIC 芯片等核心芯片,產(chǎn)品算力覆蓋 20~275TOPS。
它的優(yōu)點是 AI 推理能力強大,尤其擅長視覺處理,可部署深度學(xué)習(xí)模型。但由于其本質(zhì)上是為 AI 而非控制場景優(yōu)化,Jetson 在實時性與控制精度上存在明顯短板,難以勝任精細(xì)的運動控制或快速響應(yīng)的多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)任務(wù)。
第二類方案是將控制計算分拆為多個模塊,由 MCU+ FPGA + 運動控制板分別完成控制、信號處理等任務(wù)。
MCU(微控制器單元):負(fù)責(zé)邏輯控制和實時任務(wù);
FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列):通過硬件編程實現(xiàn)高速并行計算,延遲可低至微秒級;
運動控制板:連接 MCU 與 FPGA,形成「決策 - 執(zhí)行」閉環(huán)。
這種方案的優(yōu)點是具備較高的實時性、控制精度,常用于工業(yè)自動化中的固定流程或精密機械控制中,如傳統(tǒng)的工業(yè)機械臂、協(xié)作機器人與醫(yī)療手術(shù)機器人等。
然而這種方案原生不支持深度學(xué)習(xí)框架,難以直接運行視覺與 AI 算法、不擅長承載復(fù)雜感知與規(guī)劃,也就不適合需要持續(xù)算法迭代的具身智能機器人。
同時,模塊化設(shè)計導(dǎo)致系統(tǒng)集成難度大、維護(hù)成本高,開發(fā)周期長、調(diào)試不友好。
最后一類是樹莓派/STM32 等通用開發(fā)板+ROS 的方案。
多數(shù)通用開發(fā)板功耗較低,價格親民,幾十到幾百元就能解決,ROS 則是一個開源的機器人操作系統(tǒng)。
這種方案在教育與科研領(lǐng)域很常見,具有良好的開源生態(tài)和入門門檻低的優(yōu)勢,適合學(xué)生和初創(chuàng)團隊快速做原型驗證。
但通用開發(fā)板與 ROS 兩者的科研教育定位,也決定了他們均未針對工業(yè)級實時性、可靠性進(jìn)行優(yōu)化,更多適用于非關(guān)鍵任務(wù)原型開發(fā)。
這種方案下開發(fā)的機器人不適合大規(guī)模部署或商用機器人產(chǎn)品化。若開發(fā)者想進(jìn)一步升級迭代機器人,則需要更換別的開發(fā)方案以適應(yīng)性能要求。
三類方案雖然各有亮點,但要同時滿足「算力強、控制準(zhǔn)、開發(fā)快、生態(tài)全」的要求,仍然存在瓶頸。
行業(yè)需要的,是一種集成度高、算控協(xié)同、工具鏈完整的新一代開發(fā)平臺。
業(yè)內(nèi)首款 SoC 算控一體計算平臺:RDK S100
地瓜機器人新推出的 RDK S100,成為行業(yè)中的新解法。
RDK S100 是地瓜機器人面向具身智能領(lǐng)域推出的一款機器人開發(fā)套件,擁有 80/128TOPS 兩種算力規(guī)格。
地瓜機器人開發(fā)者生態(tài)副總裁胡春旭介紹,如果人的大腦是整個計算中心,RDK S100 就相當(dāng)于大腦的物理部分。
大模型、算法等 AI 技術(shù)與機器人數(shù)據(jù)的傳輸都需要硬件作為載體。
RDK S100 就可以充當(dāng)這個硬件載體。除此之外,它還集成了相應(yīng)的軟件、文檔及開發(fā)工具。RDK S100 在機器人開發(fā)方面具備三大優(yōu)勢。
首先,RDK S100 是算控一體的,采用大小腦協(xié)同的設(shè)計,單個開發(fā)套件就能實現(xiàn)具身智能機器人「感知-決策-執(zhí)行」的閉環(huán)。
算,指的是大腦的感知決策;控,則指的是小腦的運動控制。
以往的機器人開發(fā)平臺是算控分離的,大小腦由不同的開發(fā)板控制,需要通過外接的線連接,由于硬件堆疊,需要額外布線,開發(fā)成本上升,難度也變大。
RDK S100 最大的亮點在于 CPU+BPU+MCU 的異構(gòu)架構(gòu),充分釋放了不同計算單元的算力,將大腦的計算推理與小腦的控制功能都集成到一塊開發(fā)板上,解決了軟硬件分離導(dǎo)致的集成與成本難題,部署更為簡單快速,性能效率也更高。
具體來看,RDK S100 中的架構(gòu)分為兩個板塊:
CPU+BPU:共同組成大腦。
6 核 CPU:負(fù)責(zé)通信與邏輯推理;
BPU:針對 Transformer 優(yōu)化的全新一代納什架構(gòu),是提供核心算力的硬件引擎,負(fù)責(zé)模型推理;
MCU:小腦。
4 核 MCU 為運控核心,負(fù)責(zé)底層高頻運動控制。
RDK S100 的第二大優(yōu)勢是軟硬一體,提供了機器人開發(fā)的相應(yīng)算法模型以及全鏈路工具鏈,生態(tài)資源豐富。
在算法模型方面,RDK S100 支持部署多種主流 AI 模型,地瓜機器人既提供官方調(diào)優(yōu),適用于 RDK S100 的 AI 模型倉庫 ModelZoo,也通過機器人算法中心 NodeHub 為客戶提供 200+開源算法和應(yīng)用示例,幫助用戶快速完成算法部署。
算法要部署到硬件上,通常需要進(jìn)行適配才能高效運行,即模型轉(zhuǎn)換。
在工具鏈方面,地瓜機器人一方面提供完善的模型轉(zhuǎn)換工具鏈,通過多種模型轉(zhuǎn)換輔助工具與仿真環(huán)境加速算法落地;另一方面提供基于 ROS2 的硬件加速功能包 TogetheROS.Bot,提升機器人應(yīng)用開發(fā)的易用性。
RDK S100 的第三大優(yōu)勢,是跨場景與多形態(tài)的通用適配能力。
RDK S100 能夠針對不同場景需求,高效切換多種模型,應(yīng)對園區(qū)巡檢、末端配送、商業(yè)清潔等場景,并適配四足機器人、半人形機器人與全尺寸人形機器人等不同形態(tài),滿足多樣化機器人形態(tài)的實時推理需求。
RDK S100 的部署速度也很快。將 RDK S100 部署到逐際動力的 TRON1 雙足機器人上僅需 1 小時。
三重優(yōu)勢,使得 RDK S100 既具備科研的開發(fā)性,也具備場景的應(yīng)用性。
例如,以宇樹科技的 G1 人形機器人為載體,開發(fā)者在 RDK S100 成功部署了優(yōu)化后的 ASAP 框架(由英偉達(dá)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的框架),讓 G1 能夠跳舞,并且大幅降低部署工程的資源占用,BPU 推理占用率僅 2%,CPU 占用降 250%,為復(fù)雜任務(wù)釋放算力。
在智能交通、工業(yè)檢測、果園檢測等檢測場景,RDK S100 支持多種攝像頭接入與多路視頻流并行處理,可實現(xiàn)微小目標(biāo)的精準(zhǔn)識別,提供極其細(xì)膩的圖像感知信息。
不過,產(chǎn)品做得好只是第一步,如何推動下游產(chǎn)品應(yīng)用與落地,還要看開發(fā)生態(tài)如何構(gòu)建,以及產(chǎn)業(yè)趨勢如何演進(jìn)。
誰能定義下一代開發(fā)平臺?
機器人開發(fā)正在成為一片快速升溫的「藍(lán)海」。
中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示,中國具身智能市場規(guī)模不斷擴大,預(yù)計 2027 年有望達(dá)到 1.25 萬億元。
國信證券預(yù)測,人形機器人是有望超過智能手機、新能源汽車市場規(guī)模的兆億元級賽道,應(yīng)用潛力巨大。
與此同時,面向機器人應(yīng)用的開發(fā)平臺卻鳳毛麟角,能夠貫通從底層硬件到上層應(yīng)用的完整體系更是稀缺。
目前機器人開發(fā)領(lǐng)域的玩家大致可以分為兩類。
一類是芯片企業(yè)。代表企業(yè)主要是英偉達(dá)、地平線(地瓜機器人)。它們的策略是從開發(fā)工具切入,構(gòu)建底層標(biāo)準(zhǔn)。
英偉達(dá)強在仿真平臺與生成式 AI 生態(tài),優(yōu)勢偏向云端部署;
地瓜機器人更聚焦端側(cè),強調(diào)控制能力。
英偉達(dá)在 2018 年開始就向機器人方向布局,以開發(fā)平臺(計算中心)、硬件產(chǎn)品、基礎(chǔ)模型三大類產(chǎn)品為主,圍繞仿真、開發(fā)與訓(xùn)練環(huán)境打通「云端機器人!,適合云訓(xùn)練、大模型推理等場景。
地瓜機器人則從地平線孵化而來,雖然同樣具備云端協(xié)同能力,但產(chǎn)品布局重心明顯偏向端側(cè)——它更關(guān)注機器人真實運行過程中的控制精度、實時響應(yīng)與系統(tǒng)閉環(huán)能力。
地瓜機器人產(chǎn)品布局
地瓜機器人在端側(cè)布局了芯片、RDK 開發(fā)套件、機器人操作系統(tǒng),在云側(cè)提供云端開發(fā)環(huán)境、NodeHub 機器人算法中心。
目前芯片為地瓜機器人的主要營收核心,迄今出貨量已超過 500 萬片,搭載于科沃斯、云鯨等行業(yè)頭部客戶的熱銷產(chǎn)品中。
在具身智能領(lǐng)域,地瓜機器人基于 RDK S100,已與 20+具有行業(yè)影響力的具身智能領(lǐng)域頭部客戶建立合作,包括樂聚機器人、逐際動力、維他動力等。
此外,RDK S100 還獲超過 50 家客戶開展測評。
背靠地平線芯片能力,疊加地瓜機器人在服務(wù)機器人賽道積累的實踐經(jīng)驗,它正試圖打造一條適用于科研、教學(xué)、產(chǎn)業(yè)多場景的通用開發(fā)平臺路徑。
另一類機器人開發(fā)的玩家,是人形機器人整機廠商,它們主要從上往下反哺生態(tài)。
這類玩家的代表有智元機器人、宇樹科技、眾擎機器人等。
它們通過提供完整的機器人本體,以及與機器人產(chǎn)品配套的開發(fā)資料來完成商業(yè)化。
相比芯片企業(yè),它們更擅長將軟硬件系統(tǒng)打包成工程化產(chǎn)品,開發(fā)者可基于本體接口快速部署視覺識別、動作模仿等任務(wù)。
兩類機器人開發(fā)市場的主要玩家,發(fā)展路徑有明顯差異:
芯片企業(yè)提供「硬標(biāo)準(zhǔn)」——即面向開發(fā)者的標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺和工具體系,需要開發(fā)者自行搭建機器人系統(tǒng);
整機企業(yè)提供「軟接口」——即將本體搭建好,開發(fā)者只需調(diào)用其預(yù)設(shè)接口進(jìn)行功能二次開發(fā)。
它們之間并非直接競爭關(guān)系,而是構(gòu)成一種協(xié)同共生的生態(tài)網(wǎng)絡(luò):芯片企業(yè)打通底層、整機企業(yè)提供功能開發(fā),未來有希望連接場景。
這些企業(yè)不約而同瞄準(zhǔn)了機器人開發(fā),而非場景應(yīng)用,主要原因有兩個。
一方面,開發(fā)平臺對應(yīng)的科研與教學(xué)市場是當(dāng)前最明確、可持續(xù)的商業(yè)化通路。
另一方面,一旦開發(fā)者習(xí)慣在某平臺上完成從建模到部署的全過程,這個平臺就具備了對下游廠商、整機商甚至操作系統(tǒng)層的向上影響力。
做機器人開發(fā)平臺,不僅意味著短期內(nèi)的產(chǎn)品出貨機會,還有望主導(dǎo)下一代機器人產(chǎn)業(yè)格局。
這種路徑已經(jīng)在消費電子和 PC 產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被反復(fù)驗證成功。地瓜機器人的定位,可類比手機時代的高通、安卓,或是 PC 時代的英特爾、英偉達(dá)。
手機時代,高通提供統(tǒng)一的硬件能力,安卓和蘋果建立開發(fā)生態(tài),共同撐起移動互聯(lián)網(wǎng)十年黃金期;
PC 時代,英特爾、英偉達(dá)在底層制訂標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)工具和操作系統(tǒng)則推動整個行業(yè)走向規(guī);。
具身智能時代,也將誕生類似的「生態(tài)型企業(yè)」:既有控制底層的芯片和平臺能力,又能搭建上層的開發(fā)工具和應(yīng)用生態(tài)。
機器人產(chǎn)業(yè)的第一批贏家,可能就是那個既能降低開發(fā)門檻、又能定義開發(fā)范式的平臺型企業(yè)。
原文標(biāo)題 : 具身智能落地難:卡在「算控分離」的開發(fā)困局

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