Tóm tắt do AI tạo: Hồ sơ IPO của Yuyu Technology trên Khoảng科创板 đã được thông qua, robot đã tiến bộ từ việc xoay khăn tay sang thực hiện các động tác nhào lộn và võ thuật trong Gala Tết Nguyên Đán, và robot do các nhà sản xuất điện thoại di động phát triển đã phá vỡ kỷ lục bán marathon của con người. Bài viết phân tích chi tiết bốn hệ thống phần cứng chính của robot: khung xương, khớp, cảm biến và hệ thống điện - tính toán. Vật liệu khung xương đã phát triển từ thép sang hợp kim nhôm, hợp kim magie và hợp kim titan, cần cân bằng giữa việc giảm trọng lượng và khả năng chịu va đập; bộ truyền động là bộ phận có chi phí cao nhất, chiếm khoảng 51%, bao gồm bộ truyền động quay và bộ truyền động tịnh tiến, chứa các linh kiện tinh vi như bộ giảm tốc, động cơ, trục vít me và mã hóa cơ; cảm biến bao gồm IMU, camera, lidar và hệ thống cảm ứng xúc giác; chip sử dụng kiến trúc “bộ não + tiểu não”. Bài viết chỉ ra rằng, mặc dù mức độ trùng lặp với chuỗi cung ứng của điện thoại di động và ô tô vượt quá 80%, nhưng thách thức thực sự nằm ở việc tích hợp hệ thống, cân bằng kỹ thuật và tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt, trong đó sự trưởng thành của chuỗi cung ứng là yếu tố then chốt thúc đẩy sự tiến hóa của robot.

Tác giả bài viết, nguồn: 36氪

Nỗi khó khăn về “thân xác” của robot hình người

Ngày 1 tháng 6, đơn đăng ký IPO của Unitree Technology trên thị trường Khoa học và Công nghệ cao đã được Ủy ban審核 niêm yết của Sở Giao dịch Chứng khoán Thượng Hải thông qua. Và mới đây, Unitree còn ra mắt chiếc máy bay biến hình chở người đầu tiên. Chúng ta còn cách thời điểm robot thực sự được ứng dụng bao xa?

Năm ngoái, tại Gala Xuân, robot vẫn còn đang quay khăn tay và múa lân, năm nay đã tiến thẳng lên các động tác khó như lộn ngược và võ thuật. Hiện nay, ngay cả những robot do các nhà sản xuất điện thoại di động chế tạo cũng có thể phá vỡ kỷ lục của con người trên lưng ngựa. Vì sao sự tiến hóa của robot trong hai năm qua lại nhanh đến vậy?

Để hiểu sâu hơn về sự tiến hóa của robot, chúng tôi đã thăm hỏi một số doanh nghiệp robot hàng đầu và trao đổi với một số chuyên gia trong ngành: Những khó khăn thực sự khi chế tạo robot là gì? Rào cản gia nhập ngành robot có thật sự thấp không? Vậy lợi thế cạnh tranh cốt lõi của các công ty robot thực chất là gì?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích chi tiết từng bộ phận trên robot, tin rằng sau khi đọc xong, bạn cũng có thể tự lắp ráp một con robot.

01 Vật liệu khung: Cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và khả năng chống va đập

Robot có nhiều loại thiết bị phần cứng khác nhau, chúng ta có thể chia sơ bộ thành 4 hệ thống: khung xương nâng đỡ toàn bộ cấu trúc, các khớp nối điều khiển chuyển động của khung xương, các cảm biến nhận biết môi trường, và hệ thống điện tử cùng tính toán điều khiển cơ thể. Chúng ta sẽ bắt đầu từ khung xương.

Nếu một chiếc xe đang chạy với tốc độ 60 km/h đâm vào một người giả, do lực va chạm lớn, người giả sẽ bị bay ra và vỡ nát. Nhưng đối với robot hình người, việc chịu đựng lực va chạm như vậy đã trở thành “hàng ngày”.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Mỗi lần robot thực hiện cú nhào lộn và chạm đất, nó chịu gia tốc hàng chục g, có thể cao hơn cả ô tô và tàu vũ trụ, tương đương với gia tốc khi ô tô va vào tường.

Điều này đặt ra thách thức đối với vật liệu cấu tạo của robot: để thực hiện cú lật, cơ thể phải đủ nhẹ, đồng thời vẫn đủ bền để chịu được lực tác động lớn như vậy, nếu không, chỉ một cú lật cũng có thể khiến các bộ phận văng ra ngoài. Do đó, thách thức đầu tiên của robot là khám phá vật liệu làm khung xương.

Chiếc robot kích thước đầy đủ đầu tiên trên thế giới, WABOT-1, chủ yếu được làm từ thép, nặng khoảng 160 kg, có thể chỉ cần nhảy một cái đã đủ làm hỏng sàn nhà, huống chi là lộn vòng.

Sau đó, từ ASIMO của Honda, phiên bản thủy lực đầu tiên của Atlas của Boston Dynamics đến Optimus thế hệ đầu tiên của Tesla, hợp kim nhôm đã trở thành tiêu chuẩn, có mật độ chỉ bằng một phần ba thép.

Ngành hiện đang bắt đầu khám phá thêm nhiều vật liệu khác, chẳng hạn như hợp kim magie, có mật độ thấp hơn 1/3 so với nhôm, và một số bộ phận sẽ sử dụng hợp kim titan có độ bền cao hơn, ví dụ như các khớp gối, mắt cá chân thường xuyên phải chịu tác động.

Điều thú vị là những bộ xương cứng cáp này đã chịu được tác động cho robot, nhưng nhà cung cấp dường như chỉ kiếm được một khoản “lao động vất vả”.

Cựu giám đốc mua sắm của một công ty robot

Giá bán cuối cùng của khung xương, sau khi trừ đi hàm lượng kim loại bản thân và phế liệu loại bỏ, thì tỷ lệ thực sự rất thấp. Khung xương cuối cùng vẫn là chi phí kim loại + chi phí gia công, phần lớn chi phí vẫn nằm ở kim loại bên trong, không thể giảm giá được. Chi phí gia công của nó vẫn nằm trong mức hợp lý; nếu sản lượng tăng lên, chi phí gia công sẽ tiến gần đến mức rất thấp, vì không có rào cản kỹ thuật lớn.

Ngoài những bộ xương cốt chính này, các bộ phận ngoại quan của robot có thể được chia thành hai loại:

Một loại là các phụ kiện trang trí và bảo vệ, chủ yếu được sử dụng ở ngực, lưng và đầu, chất liệu đa dạng từ nhựa, TPU giả da đến vải, chủ yếu nhằm giảm mài mòn và tạo cảm giác mềm mại hơn. Mặc dù một số robot trông có vẻ thân kim loại, nhưng thực tế là vỏ nhựa được phủ một lớp sơn kim loại.

Một loại khác là da sinh học mô phỏng con người cho robot, loại da này không chỉ cần có cảm giác giống da người mà còn phải được cài đặt cảm biến xúc giác dưới da.

Ngoài khung xương và da, những khớp nối mới là yếu tố thực sự giúp robot thực hiện các động tác siêu khó, đồng thời cũng là phần có chi phí cao nhất, công nghệ dày đặc nhất và nhiều câu chuyện nhất trong toàn bộ phần cứng của robot.

02 Phân tích bộ thực thi: Khớp là bộ phận đắt nhất và khó nhất

Bạn chắc hẳn đã xem nhiều video về robot nhảy múa, lộn ngược, đây là quá trình ghi lại chuyển động của con người, sau đó huấn luyện mô hình và ánh xạ vào các hành động của cơ thể.

Vài năm trước, khi chúng ta xem Atlas của Boston Dynamics thực hiện động tác nhào lộn, chúng ta vẫn cảm thấy rất ngạc nhiên, nhưng bây giờ có lẽ mọi người đều đã coi đó là điều bình thường, nguyên nhân đằng sau điều này chính là sự chuyển đổi từ hệ thống thủy lực sang động cơ trong các khớp của robot.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Trước đây chúng ta không thể chế tạo được những khớp như vậy, lúc đó toàn bộ hiệu suất của các khớp đều rất kém, việc thực hiện động tác lộn ngược rất khó khăn, nhưng trong hai năm gần đây, công nghệ khớp đã tiến bộ rất nhiều.

Các khớp trong ngành được gọi là bộ truyền động, chủ yếu chia thành bộ truyền động quay và bộ truyền động tịnh tiến. Chúng ta sẽ lấy ví dụ về vai để xem chúng vận động cơ thể như thế nào.

Vai có ba bậc tự do: lắc trước-sau, nâng lên-xuống, xoay trong-ngoài, được gọi là pitch (ngửa nghiêng), roll (lăn), yaw (lệch hướng); về bản chất, tất cả các chuyển động này đều là xoay, do đó thông qua sự kết hợp của ba bộ phận thực hiện xoay, cánh tay có thể di chuyển tự do theo ba hướng X, Y, Z.

Đến khớp gối, thông thường chỉ cần một bậc tự do, nên chỉ cần sử dụng một bộ chấp hành quay hoặc bộ chấp hành tịnh tiến. Bộ chấp hành tịnh tiến giống như cơ bắp của cơ thể người, thông qua việc kéo giãn để điều khiển chuyển động lên xuống của xương chính.

Để thực hiện một động tác cực hạn, cần sự phối hợp chặt chẽ của hàng chục bộ phận chấp hành trên toàn bộ cơ thể; bất kỳ chỗ nào phản ứng không kịp hoặc lực lượng lệch một chút, hậu quả sẽ là ngã.

Các bộ chấp hành này có cấu trúc như thế nào? Cả bộ chấp hành quay và bộ chấp hành tịnh tiến đều có một hệ thống servo gồm motor, mã hóa, bộ điều khiển và cảm biến, sự khác biệt lớn nhất giữa hai loại này là bộ chấp hành quay sử dụng motor servo kèm hộp giảm tốc, trong khi bộ chấp hành tịnh tiến sử dụng motor servo kèm trục vít.

Chúng ta hãy bắt đầu từ bộ giảm tốc.

Có thể bạn đã nghe về thiết bị này: khi bánh răng thứ nhất quay 10 vòng, bánh răng thứ hai chỉ quay 1 vòng, bánh răng thứ ba chỉ quay 0.1 vòng, tổng cộng có 100 bánh răng, cứ như vậy, để cho bánh răng cuối cùng quay một vòng, bánh răng đầu tiên cần quay một googol vòng, tức là số 1 theo sau là 100 chữ số 0, năng lượng cần thiết vượt quá tổng năng lượng của toàn bộ vũ trụ.

Đây là một bộ giảm tốc lớn, về bản chất là một đòn bẩy khổng lồ, hy sinh tốc độ để đổi lấy lực. Tại sao các khớp của robot lại cần bộ giảm tốc?

Vì động cơ vốn có đặc tính “tốc độ cao, mô-men xoắn thấp”: tốc độ có thể dễ dàng đạt đến hàng vạn vòng mỗi phút, nhưng mô-men đầu ra lại tương đối nhỏ. Trong khi đó, các khớp của robot cần được điều khiển chính xác, chúng ta rất khó để khiến động cơ chỉ quay vài độ đồng thời có thể di chuyển những vật rất nặng, do đó cần giảm tốc để giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn. Tỷ số giảm tốc (tức là tỷ số truyền động) càng lớn, tốc độ càng giảm nhiều hơn và mô-men xoắn đầu ra càng cao.

Có ba loại hộp giảm tốc được sử dụng phổ biến nhất trong ngành: hộp giảm tốc hành tinh, hộp giảm tốc hài hòa và hộp giảm tốc RV. Chúng ta sẽ sử dụng mô hình để giải thích cho các bạn.

Trước tiên là bộ giảm tốc hành tinh, tên gọi của nó rất trực quan: động cơ kết nối với bánh răng trung tâm, kéo theo ba bánh răng hành tinh, những bánh răng này lại kéo bánh răng lớn ở vòng ngoài quay, giống như các hành tinh quay quanh mặt trời. Cấu trúc nhỏ gọn, chi phí thấp, nhưng tỷ lệ giảm tốc nhỏ, dưới cùng số vòng quay của động cơ, mô-men xoắn đầu ra thấp, do đó thường được sử dụng ở các khớp ngón tay.

Khi cần đầu ra lực lớn hơn, bộ giảm tốc hài hòa sẽ được sử dụng. Ở trung tâm là bộ tạo sóng, làm cho bánh mềm ở lớp giữa trở thành hình elip. Thông thường, bánh mềm và bánh thép cố định bên ngoài chỉ khác nhau 2 răng, bánh mềm chỉ có hai vùng đối xứng ăn khớp với bánh cứng, do đó khi bộ tạo sóng ở trung tâm quay một vòng, bánh mềm chỉ quay được 2 răng, vì vậy tỷ số giảm tốc có thể đạt rất lớn.

Hộp giảm tốc sóng có mô-men xoắn đầu ra mạnh và độ chính xác cao, thường được sử dụng ở khớp khuỷu tay và khớp vai của robot để thực hiện kiểm soát chính xác cánh tay.

Như đã đề cập ở phần trước, khi robot thực hiện động tác nhào lộn sau, lực chịu đựng tương đương với va chạm của ô tô, điều này đặt ra thách thức lớn đối với bộ giảm tốc ở các bộ phận cụ thể; tuy nhiên, cấu trúc linh hoạt của bộ giảm tốc sóng cũng đồng nghĩa với khả năng chống va đập kém, lúc này cần sử dụng bộ giảm tốc RV.

Bộ giảm tốc RV bao gồm bánh răng hành tinh cấp một và bánh xe lò xo kim cấp hai; sau khi giảm tốc ở cấp một, bánh cam lệch tâm điều khiển đĩa lò xo thực hiện chuyển động lệch tâm, đĩa lò xo ăn khớp với các răng kim trên vỏ, đẩy vỏ quay.

Như vậy, không chỉ có tỷ số truyền lớn, do đĩa cycloidal có nhiều răng ăn khớp đồng thời nên độ cứng cao và khả năng chống va đập mạnh hơn, thường được sử dụng ở các bộ phận của robot như khớp hông, khớp gối, thắt lưng cần chống va đập.

Bộ giảm tốc là bộ phận rất tinh vi, khó gia công và khó đảm bảo độ ổn định khi phải chịu mài mòn trong thời gian dài, đây là phần khó nhất trong toàn bộ khớp.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Khi sản xuất và sử dụng với số lượng lớn, độ chính xác của bánh răng và độ ổn định khi vận hành lâu dài yêu cầu rất cao. Ví dụ, sau 1000 giờ sử dụng, nó có thể phát ra nhiều loại tiếng ồn khác nhau hoặc hiệu suất suy giảm, lúc này thuật toán điều khiển có thể khó điều chỉnh, biểu hiện trên robot là đi lại không còn tốt như trước, thậm chí dần dần đi lệch hướng.

Các robot có thể thực hiện nhiều động tác cực đoan và tự ngã, những cú va chạm này rất có thể gây hư hại cho các bánh răng nhỏ bên trong. Làm thế nào để tạo ra các bánh răng có hiệu suất tốt, chi phí thấp, sử dụng lâu dài mà vẫn chịu được cú sốc khi ngã và không dễ bị hỏng, đây là một tam giác bất khả thi đầy thách thức.

Nói cách khác, việc chế tạo một bộ giảm tốc không khó, khó là chế tạo ra một vạn bộ giảm tốc có hiệu suất đồng đều và bền bỉ.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về cơ cấu truyền động tuyến tính và bộ phận cốt lõi của nó — trục vít.

Bộ chấp hành tuyến tính có thể nói là bộ phận giống cơ bắp con người nhất; khi chúng ta vung tay, không phải khớp xương chủ động quay mà là cơ nối hai xương đang co lại. Do đó, bộ chấp hành tuyến tính chỉ thực hiện một loại chuyển động duy nhất: đẩy và kéo.

Một số robot sử dụng bộ truyền động tuyến tính ở khớp gối để mô phỏng chuyển động của cơ bắp đầu gối con người thông qua đẩy và kéo. Khi nhiều bộ truyền động tuyến tính được kết hợp theo cấu trúc nhất định, chúng còn có thể tạo ra chuyển động quay cho khớp. Cách chuyển động này sẽ được áp dụng cho các bộ phận như cổ tay, mắt cá chân, v.v.

Để tạo bộ chấp hành tuyến tính, đơn giản nhất là sử dụng hệ thống thủy lực; phiên bản cũ của Atlas do Boston Dynamics phát triển chủ yếu sử dụng xi-lanh thủy lực tuyến tính, có ưu điểm là công suất cao, chống va đập tốt và mật độ công suất lớn. Tại sao lại là phiên bản cũ? Vì phiên bản mới họ đã chuyển sang dùng động cơ điện, chủ yếu do hệ thống thủy lực phức tạp, dễ rò rỉ dầu và độ chính xác điều khiển kém hơn so với động cơ điện.

Nhưng động cơ chỉ có thể quay, để tạo ra chuyển động tịnh tiến, cần thêm một “bộ chuyển đổi”, tức là trục vít me.

Trục vít có ren, khi quay sẽ kéo theo đai ốc chuyển động tịnh tiến, quá trình này giống như vặn ốc. Để giảm ma sát, các viên bi sẽ được thêm vào bên trong trục vít, đây là trục vít bi. Một số loại sẽ thay bi bằng con lăn, giúp tuổi thọ dài hơn, khả năng chịu tải cao hơn và độ cứng tốt hơn, đó là trục vít con lăn hành tinh. Ngoài ra, còn có loại trục vít chữ T.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Hiện nay, loại được sử dụng nhiều hơn cả là trục vít bi, yêu cầu độ chính xác gia công cực kỳ cao, và trong một hành trình dài, bạn cần đảm bảo tính nhất quán rất tốt; nếu có bất kỳ điểm nào không tốt ở giữa, nó sẽ tạo ra thách thức lớn đối với thuật toán điều khiển giữa các máy khác nhau.

Một số bộ chấp hành tuyến tính cũng đi kèm với bộ giảm tốc để tăng mô-men xoắn đầu ra của động cơ. Tuy nhiên, hiện nay trong ngành, ứng dụng của bộ chấp hành tuyến tính còn hạn chế, chủ yếu do ba nguyên nhân: hiệu suất động học kém, khó sản xuất và chi phí cao.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Hiện nay, bộ phận quay là loại được sản xuất hàng loạt nhiều nhất trong toàn ngành. Bộ chấp hành tuyến tính cũng có một số ứng dụng trong ngành, đặc điểm của nó là có thể chịu tải lớn hơn và trong một số trạng thái, ngay cả khi không cấp điện, nó vẫn duy trì được tư thế ổn định và có khả năng tự khóa. Tuy nhiên, chúng tôi cho rằng nhược điểm của nó là hiệu suất động có thể hơi kém hơn, do tải trọng lớn và tỷ số giảm tốc cao, dẫn đến chuyển động không linh hoạt. Một khó khăn lớn khác là rất khó sản xuất hàng loạt với chi phí thấp. Vì vậy, hiện tại chúng tôi cho rằng nó chưa phù hợp để thương mại hóa quy mô lớn. Vì hiện nay người dùng sử dụng ít, lượng giao hàng ít và đã được kiểm chứng trong ít kịch bản khách hàng, nên chi phí của nó vẫn ở mức cao.

Sau khi nói về truyền động, giờ chúng ta hãy nói đến động lực bản thân, tức là động cơ và hệ thống servo.

Loại động cơ thường được sử dụng trong cơ thể robot là động cơ momen không khung; so với động cơ truyền thống, nó không có vỏ và ổ bi, chỉ giữ lại các bộ phận cốt lõi nhất, nhằm thu nhỏ kích thước tối đa để có thể lắp trực tiếp vào bên trong khớp.

Bàn tay linh hoạt đặc biệt hơn, sử dụng động cơ cốc rỗng nhỏ hơn, do đó công suất đầu ra cũng không cao bằng. Độ khó của bàn tay linh hoạt thậm chí còn cao hơn cả toàn bộ thân robot.

Các điểm khó chính của động cơ cơ thể nằm ở ba khía cạnh: hiệu suất năng lượng và tản nhiệt, kích thước và độ ổn định hiệu suất. Trước tiên, chúng ta hãy nói về hiệu suất năng lượng và tản nhiệt.

Các thiết bị điện tử đều không thể tránh khỏi việc sinh nhiệt; khi nhiệt độ tích tụ quá nhiều và vượt quá khoảng làm việc bình thường, hiệu suất sẽ giảm xuống, do đó hiệu suất của động cơ — tức là bao nhiêu năng lượng thực sự được sử dụng để thực hiện công việc — trở nên đặc biệt quan trọng. Một khi quá nóng, hệ thống điều khiển buộc phải giảm công suất, ví dụ như khi đang thực hiện động tác lật không trung, đột nhiên “chân yếu”, sẽ ngã sầm xuống đất.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Các mẫu đầu tiên chúng tôi từng làm, trong vòng 10 phút, những động tác cực hạn này chỉ có thể thực hiện một lần. Sau khi thực hiện một lần, các đường cong hiệu suất như tốc độ quay, mô-men xoắn đều thay đổi hoàn toàn, có thể do nhiệt sinh ra bên trong, lúc này cần phải để nó làm nguội trước, đợi nhiệt độ giảm xuống mới có thể tiếp tục thực hiện. Một vấn đề lớn khác là hiệu suất năng lượng, tức là bao nhiêu phần trăm năng lượng đầu vào được chuyển hóa thành nhiệt, ví dụ như 5% thì sẽ có sự khác biệt lớn so với 3%. Những yếu tố này đều hạn chế hiệu suất, ngay cả khi khả năng phần cứng của tôi mạnh đến đâu, tôi cũng không dám tăng thêm hiệu suất nữa.

Giữa 3% và 5% có vẻ không khác biệt nhiều, nhưng cần lưu ý rằng nhiệt sinh ra từ động cơ không phải là tuyến tính.

Khi khớp thực hiện một động tác cực hạn, dòng điện tức thời có thể gấp 3 đến 5 lần bình thường, lượng nhiệt sinh ra gấp 9 đến 25 lần so với trạng thái định mức. Điều này có nghĩa là tốc độ tích tụ nhiệt vượt xa giới hạn tản nhiệt chủ động của khớp. Chỉ một lần nhào lộn, nhiệt độ khớp có thể tăng từ 10 độ lên ngay 50 độ. Vì vậy, sau khi thực hiện xong, động cơ cần được làm mát để robot có thể thực hiện động tác tiếp theo.

Để nâng cao hiệu suất của động cơ, cần tập trung vào vật liệu động cơ, quy trình quấn dây và thiết kế cấu trúc, ở đây chúng tôi sẽ không trình bày chi tiết.

Hiện nay, việc tản nhiệt cho nhiều khớp chủ yếu dựa vào phương pháp thụ động, do thân máy được sử dụng nhiều kim loại, có thể hình dung như một tấm tản nhiệt khổng lồ; chỉ những khớp có công suất rất lớn mới được bổ sung thêm tản nhiệt bằng quạt hoặc chất lỏng, ví dụ như chân.

Việc thêm các biện pháp tản nhiệt còn mang lại thách thức thứ hai, đó là giới hạn về kích thước.

Các kỹ sư đang nỗ lực thu nhỏ động cơ khớp càng nhiều càng tốt, một mặt để giảm trọng lượng và chi phí, quan trọng hơn là kích thước càng lớn thì mômen quán tính càng lớn, khiến việc thay đổi trạng thái chuyển động trở nên khó khăn hơn.

Ví dụ, khi bạn quay một sợi dây, dây càng ngắn thì tốc độ quay càng nhanh; nếu dây dài ra, tốc độ quay không chỉ chậm lại mà thời gian cần để dừng lại cũng sẽ lâu hơn.

Khó khăn thứ ba là hiệu suất có ổn định không, tức là khi động cơ nhận dòng điện bao nhiêu thì tốc độ quay là bao nhiêu và có thể tạo ra mô-men xoắn lớn bao nhiêu, trong ngành gọi là đường cong TN. Điều này sẽ ảnh hưởng đến thuật toán điều khiển robot.

Ví dụ, khi đi qua một đoạn đường không bằng phẳng, cảm biến mô-men lực sáu chiều ở mắt cá chân cảm nhận được sự rung lắc, để duy trì sự cân bằng, cần điều chỉnh dòng điện một cách động để kiểm soát mô-men xoắn của động cơ. Nếu đường cong TN không ổn định, hệ thống điều khiển có thể vẫn đưa ra cùng một lệnh, nhưng mô-men xoắn đầu ra của động cơ bị lệch, dẫn đến kết quả là ngã.

Hơn nữa, đường cong TN còn ảnh hưởng lớn đến quá trình huấn luyện thuật toán, vì thuật toán robot được huấn luyện trước tiên trong hệ thống mô phỏng; nếu đường cong TN trong hệ thống mô phỏng khác biệt quá lớn so với thực tế, thì hiệu suất thực tế cũng sẽ bị lệch lạc.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Tôi sẽ nhập một đường cong vào hệ thống mô phỏng; trong thực tế, động cơ này có thể đạt được hoặc thậm chí vượt quá đường cong đó, do đó nó có thể thực hiện được các hiệu suất và hành động mong muốn. Nếu ngược lại, ở tốc độ thấp thì ổn, nhưng khi tốc độ tăng lên thì hiệu suất giảm xuống, lúc đó chắc chắn sẽ không thể thực hiện được một số hành động cực hạn, vì một số hành động khó nhất yêu cầu tốc độ cực cao và lực bùng nổ cực lớn.

Để kiểm soát chính xác số vòng quay của động cơ, cần một hệ thống servo gồm chủ yếu bộ mã hóa, bộ điều khiển và cảm biến.

Encoder dùng để đo góc, tốc độ và vị trí của rotor động cơ, giúp hệ thống biết trạng thái hiện tại của động cơ.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Mã hóa thực sự rất quan trọng, vì trong robot có bộ giảm tốc, nên cần sử dụng hai mã hóa để xác định vị trí của cả đầu vào và đầu ra, từ đó kiểm soát chính xác hơn.

Bộ điều khiển sẽ điều chỉnh điện áp và dòng điện cấp cho động cơ dựa trên phản hồi từ bộ mã hóa và các lệnh điều khiển từ “tiểu não”.

Có nhiều loại cảm biến, chẳng hạn như cảm biến mô-men xoắn đo mô-men xoắn đầu ra, cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ động cơ, ngăn ngừa quá nhiệt, v.v.

Đây là những bộ phận then chốt trong bộ thực thi, tiếp theo chúng ta sẽ nói về toàn bộ bộ thực thi, tại sao nó lại là chìa khóa để giảm chi phí? Sự khác biệt giữa tự phát triển và mua ngoài là gì?

Theo tính toán của Ngân hàng Mỹ, bộ thực thi là bộ phận đắt nhất trên robot, chiếm khoảng 51%.

Cựu giám đốc mua sắm của một công ty robot

Dù là tay hay động cơ, động cơ (motor) và bộ điều khiển (control)—tức là cơ bắp của bạn—đều đắt hơn so với xương, mắt (cảm biến), não bộ (chip), kể cả tim (pin) của bạn.

Vì vậy, người thực thi là chìa khóa quan trọng để giảm chi phí trong sản xuất hàng loạt trong tương lai, yếu tố quan trọng nhất là chuỗi cung ứng Trung Quốc cạnh tranh quá khốc liệt, trước đây nhiều bộ phận cần nhà máy nước ngoài gia công tinh vi, giờ đây đều có thể tìm được chất thay thế trong nước.

Ví dụ như Longyuan Electric Drive sản xuất động cơ, Lǜde Harmonic sản xuất bộ giảm tốc, Shuanghuan Transmission, Zhongdalide, v.v., thậm chí còn có các công ty cung cấp trực tiếp bộ chấp hành hoàn chỉnh như Sanhua Intelligent Control, Tuopu, v.v.

Vì sao các công ty robot lại tốn công sức tự phát triển khi trên thị trường đã có sẵn các bộ thực thi? Chúng ta hãy so sánh hai mô hình này.

Nếu mua sản phẩm hoàn chỉnh, chi phí nghiên cứu và phát triển có thể được giảm xuống và hiệu quả phát triển được nâng cao, nhưng chi phí nguyên vật liệu tương ứng sẽ cao hơn, khó tùy chỉnh theo nhu cầu riêng và hiệu suất cũng sẽ kém hơn.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Hầu hết các công ty (người thực thi) sẽ không thiết kế riêng cho bạn những gì bạn muốn; họ chỉ bán các sản phẩm tiêu chuẩn, và chi phí tương đối cao. Nếu một công ty có đội ngũ nội bộ nhỏ và ít tích lũy kinh nghiệm, thì việc mua sản phẩm từ bên ngoài sẽ tốt hơn và giúp bạn phát triển sản phẩm nhanh hơn.

Nếu tự phát triển, có thể phù hợp tốt hơn với nhu cầu và thuật toán, hiệu năng mạnh hơn, nhưng đồng thời cần đầu tư nhiều nỗ lực nghiên cứu và phát triển.

Việc lựa chọn con đường nào chủ yếu là sự cân nhắc về quy mô công ty và chi phí; theo khảo sát của chúng tôi, hiện nay các công ty robot hàng đầu vẫn thiên về tự phát triển, thậm chí còn tham gia vào thiết kế tại các nhà cung cấp.

Vì vậy, các khớp của robot không chỉ đơn thuần là lắp ráp các bộ phận lại với nhau, mà còn phải đạt được sự cân bằng giữa lực, độ chính xác, độ bền, chi phí và trọng lượng trong một không gian cực kỳ nhỏ gọn, có thể nói là phần khó nhất trên toàn bộ cơ thể, do đây là một ngành công nghiệp mới nổi, chuỗi cung ứng trước đây chưa phát triển成熟, mọi người đều đang trong giai đoạn khám phá.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

(Ở giai đoạn đầu) nhiều thiết bị trên dây chuyền sản xuất đều là những thiết bị chưa từng có trong ngành, chúng tôi còn phải tự thiết kế (sản xuất) thiết bị.

Chỉ có khớp khỏe mạnh là chưa đủ, robot làm sao biết cách đứng vững? Làm sao cảm nhận thế giới? Tiếp theo, chúng ta cùng nói về cảm biến.

Hiện tại, các robot rất khó ngã, dù con người có can thiệp thế nào đi nữa. Để đạt được sự cân bằng như vậy, về phần cứng cần dựa vào các cảm biến trong cơ thể.

Một mặt là hệ thống servo động cơ được đề cập ở trên, nó thông qua mã hóa và cảm biến mô-men xoắn trong các khớp, cảm nhận liên tục vị trí hiện tại và lực tác động của từng khớp, sau đó điều chỉnh đầu ra với tần suất hàng nghìn lần mỗi giây.

Mặt khác, chỉ có “cảm giác về tứ chi” là chưa đủ, giống như con người cần dựa vào hệ thống tiền đình trong tai trong để cảm nhận sự nghiêng và xoay của cơ thể, thì ở robot, bộ phận này chính là đơn vị đo quán tính (IMU).

IMU rất phổ biến, ví dụ khi bạn xoay điện thoại, hình ảnh cũng xoay theo, điều này nhờ vào IMU.

IMU là sự kết hợp của nhiều cảm biến, quan trọng nhất là hai thành phần: một là gia tốc kế, đo gia tốc trên ba trục XYZ, và hai là con quay hồi chuyển, đo tốc độ góc trên ba trục nghiêng, lệch và lăn. Ngoài ra, IMU còn bổ sung nam châm kế, tương đương la bàn điện tử, để hiệu chuẩn.

Kết hợp những dữ liệu này, IMU có thể cảm nhận trạng thái chuyển động của robot theo thời gian thực; khi chúng ta đá vào nó, cơ thể sẽ lập tức nhận một gia tốc và đổ về phía trước, sau, trái, phải. Sau khi phát hiện sự thay đổi này, IMU sẽ truyền dữ liệu đến “tiểu não”, tính toán lượng mô-men xoắn cần tăng hoặc giảm cho từng khớp, sau đó kéo cơ thể trở lại vị trí cân bằng. Bộ phận này được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, ô tô, v.v., nên công nghệ và ứng dụng của nó tương đối chín chắn.

Chống ngã dựa vào IMU, nhưng đối với các hoạt động hàng ngày, việc chống va chạm quan trọng hơn, và hệ thống thị giác là yếu tố then chốt trong việc tránh vật cản.

“Mắt” của robot rất giống với hệ thống lái tự động của ô tô, nhưng không hoàn toàn giống nhau. Giải pháp phổ biến là kết hợp nhiều cảm biến: camera, lidar và radar sóng milimet. Ngoại lệ duy nhất là Tesla Optimus, vốn nổi tiếng là theo đuổi quan điểm thuần túy về thị giác của Musk, chỉ sử dụng camera.

Về việc sử dụng cảm biến, robot gần như tương tự như ô tô, và nhiều nhà cung cấp cũng chuyển từ chuỗi cung ứng ô tô sang. Tuy nhiên, dù là cùng một loại cảm biến, nhưng thông số kỹ thuật thực tế lại khác biệt rất lớn, chúng ta lấy lidar giá cao làm ví dụ.

Yêu cầu về khoảng cách đo lường khác nhau. Ô tô cần chạy trên cao tốc, nên lidar cần phát hiện vật cản ở khoảng cách 150-200 mét. Robot chủ yếu hoạt động trong nhà, chỉ cần 10-20 mét là đủ. Khoảng cách đo ngắn hơn có nghĩa là công suất, kích thước và chi phí của lidar cũng có thể thấp hơn.

Thứ hai là mật độ điểm và cách quét khác nhau. Ô tô nhận diện xe, người, chướng ngại vật — những vật thể lớn, nên mật độ điểm có thể thấp hơn, nhưng robot cần nhặt tua vít trên bàn, nhặt đồng xu trên sàn — những vật thể nhỏ, do đó cần mật độ điểm cao hơn.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Chúng tôi mong muốn điểm đám mây phải rất dày đặc, hiện tại chúng tôi sử dụng quét không lặp lại, tức là sau khi đứng yên tại chỗ một lúc, đám mây điểm sẽ trở nên dày đặc hơn. Điều này rất tốt cho chúng tôi, vì robot của chúng tôi thường không thực hiện các thao tác quá mạnh mẽ, mà giống như con người, con người làm nhiều việc đều từ từ, trong khi xe hơi yêu cầu rất cao về độ ổn định, tính thời gian thực và tính lặp lại.

Thứ ba là vị trí lắp đặt và kích thước khác nhau. Xe có thể lắp lidar trên nóc xe hoặc trên cản xe, kích thước lớn hơn cũng không sao, nhưng thân robot nhỏ hơn nên phải sử dụng các module nhỏ hơn.

Thứ tư là yêu cầu về độ tin cậy khác nhau. Ví dụ, ô tô hoạt động quanh năm ngoài trời nên yêu cầu nhiệt độ làm việc cao hơn; trong khi robot chịu lực va đập lớn hơn nên yêu cầu khả năng chống rung cao hơn.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Trước đây, khi tôi làm về tiêu chuẩn ô tô, yêu cầu thấp nhất của lidar là -40 độ đến 85 độ, nhưng đối với robot, ít nhất hiện tại là hoàn toàn không cần thiết. Vì vậy, trên ô tô có rất nhiều thiết kế đặc biệt nhằm đảm bảo độ tin cậy, mà với robot thì lại là thừa thãi. Khi xe ô tô xảy ra tai nạn, gia tốc có thể đạt đến mức mà robot thực hiện một cú lật không trung trong cuộc sống hàng ngày, do đó chúng tôi yêu cầu rất cao về độ ổn định trong các trạng thái rung động.

Mặc dù lidar trên ô tô đã rất trưởng thành, nhưng lidar trên robot vẫn đang ở giai đoạn đầu của ngành công nghiệp.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Chúng tôi mong muốn kích thước nhỏ hơn, điểm mây dày đặc hơn, khoảng cách quan sát ngắn hơn nhưng FOV (góc trường nhìn) lớn hơn, những nhu cầu này thực tế vẫn chưa được đáp ứng.

Trên camera, theo tiết lộ từ cựu trưởng bộ phận phần cứng AI của Tesla, họ đã chọn camera đạt tiêu chuẩn ô tô, nhưng lộ trình phát triển nội bộ cũng liên tục thay đổi.

Lưu Hướng Khoa (Kerry)

Cựu trưởng bộ phận phần cứng AI của Tesla

Giải pháp hiện tại dựa trên camera trên xe, với độ phân giải 5 triệu pixel. Giải pháp đầu tiên ban đầu sử dụng nhiều camera, độ phân giải của chúng khác nhau, giảm tỷ lệ khung hình và tăng độ phân giải. Lý do làm như vậy là vì lúc đó Elon đưa ra yêu cầu rằng robot cần có khả năng luồn kim chỉ thêu, khi chúng tôi tính toán, để đáp ứng yêu cầu này, cần phải có độ phân giải vượt quá 15 triệu pixel mới có thể nhìn thấy được việc này.

Cũng vì đội ngũ phần mềm cho biết, nếu sự việc này thậm chí thay đổi cả pixel và camera, thì yêu cầu về việc huấn luyện lại mô hình, thời gian và khối lượng công việc sẽ tăng lên quá nhiều. Nếu không làm được thì phải làm sao? Họ đã cân nhắc thêm chức năng lấy nét tự động vào camera. Nhưng sau đó dường như lại nói rằng việc này cũng chưa chắc là bắt buộc, nên cuối cùng mọi thứ vẫn luôn thay đổi.

Tiếp theo, chúng ta nói về xúc giác, để đạt được xúc giác, chủ yếu có 4 cách:

Phổ biến nhất là loại cảm biến áp điện trở, chuyển đổi áp lực thành điện trở để thay đổi tín hiệu dòng điện, ví dụ như được sử dụng trong cân điện tử.

Loại thứ hai là loại điện dung, sử dụng môi trường đàn hồi để tách hai lớp trên và dưới; khi áp lực được áp dụng, khoảng cách giữa các điện cực giảm xuống, làm thay đổi giá trị điện dung.

Loại thứ ba là piezoelectric, chỉ cần vật liệu chịu lực là sẽ trực tiếp sinh ra điện áp, ví dụ như thiết bị phóng điện trong bật lửa.

Loại thứ tư là quang học, bề mặt có vật liệu đàn hồi, khi chịu lực sẽ biến dạng và được camera ghi lại, đây là phương pháp đang được ưa chuộng nhất hiện nay.

Cảm giác xúc giác tốt nhất nên là ba chiều, không chỉ cảm nhận được áp lực mà còn cảm nhận được lực ma sát trên bề mặt. Ví dụ, khi chúng ta nhấc lon nước ngọt, tay sẽ siết chặt chai, nâng lên phía trên; nếu ngón tay cảm nhận được lực ma sát khiến chai trượt xuống, sẽ tăng lực siết để tránh rơi.

But this also presents significant challenges for materials and algorithms.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Đầu tiên là ở cấp độ bản thân cảm biến, vì về bản chất chúng đều là vật liệu, và bất kỳ vật liệu nào cũng khó tách biệt tốt ở ba hướng (XYZ), do đó độ chính xác trở nên khó hơn nhiều so với lực một chiều, làm thế nào để đảm bảo độ chính xác? Thứ hai là, làm thế nào để kết hợp những dữ liệu cảm giác ba chiều phức tạp này với mô hình thao tác, điều này cũng rất khó vì hiện tại tổng lượng dữ liệu rất ít.

Dưới những thách thức này, các robot sản xuất hàng loạt trong ngành trước đây gần như không được trang bị cảm giác xúc giác.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Trong các sản phẩm được sản xuất hàng loạt suốt năm 2025, cảm giác xúc giác được sử dụng rất ít, gần như không có, không chỉ chúng tôi mà cả ngành công nghiệp đều sử dụng rất ít, vì thứ này không ổn định.

Cần xem xét làm thế nào để nó không bị biến dạng khi sử dụng lâu dài, vì chỉ cần hơi biến dạng một chút, tín hiệu đầu ra có thể hoàn toàn khác biệt. Ngoài ra, không được xảy ra hiện tượng trôi phong độ, hình dạng, vị trí không được hư hỏng, nhưng vật liệu lại cần hơi mềm một chút và rất bền mài mòn — đây vốn là những điều mâu thuẫn với nhau.

Nhưng đến năm nay, tình hình dường như có chút thay đổi. Khách mời phỏng vấn của chúng tôi cho biết, đến năm 2026, đã nhìn thấy hy vọng về sản xuất quy mô lớn, tiếp theo là làm thế nào để tích hợp tốt hơn hệ thống xúc giác trong quá trình thu thập và huấn luyện dữ liệu. Nói chung, ngành xúc giác vẫn còn rất sớm, và chúng tôi cũng mong đợi những tiến bộ lớn hơn trong tương lai.

Ngoài các cảm biến đã đề cập ở trên, robot còn cần các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, lực mô-men sáu chiều, UWB, v.v., những cảm biến này đều khá成熟, chúng tôi sẽ không nhắc lại nữa.

Cảm biến giúp robot cảm nhận thế giới, các khớp mang lại khả năng chuyển động cho robot, nhưng để kết hợp hai yếu tố này, cần một “trung ương”, hãy cùng tìm hiểu về trung ương này – kiến trúc điện khí.

Trong bài viết trước về thuật toán robot, chúng tôi đã đề cập đến việc ngành công nghiệp đã phát triển kiến trúc hai hệ thống “System 1 + System 2”, trong đó System 1 phụ trách điều khiển chi thể, còn System 2 thực hiện các suy nghĩ phức tạp; trên chip, cũng áp dụng tổ hợp “tiểu não + đại não”.

Tại sao không dùng một con chip để làm mọi việc? Vì nhu cầu hoàn toàn trái ngược nhau.

Bộ vi xử lý não bộ cần suy nghĩ “cách làm việc” đòi hỏi hiệu năng tính toán cao, bộ nhớ lớn, tốt nhất là có thể chạy mô hình lớn tại đầu cuối, độ trễ vài giây về cơ bản không ảnh hưởng gì.

Hiện nay, phần lớn bộ não của robot đều sử dụng chip Orin của NVIDIA. Năm 2025, NVIDIA còn ra mắt chip Thor có hiệu năng cao hơn, được thiết kế đặc biệt cho robot và AI vật lý, dự kiến sẽ trở thành tiêu chuẩn chính trong tương lai.

Ngoại lệ là Tesla Optimus, nó sử dụng chip tự phát triển và còn là hai chip.

Lưu Hướng Khoa (Kerry)

Cựu trưởng bộ phận phần cứng AI của Tesla

Vì robot không phải là phương tiện tự lái, nên không cần những cân nhắc an toàn này. Elon tự nhận thấy và nói: “Không cần vấn đề dự phòng an toàn này nữa, một con chip là đủ.” Sau khi tạo ra hệ thống một chip, ông ấy chợt nhận ra điều đó không đúng, vì mô hình thế giới của robot yêu cầu năng lực tính toán cao hơn nhiều so với xe tự lái. Ngay cả hai chip cho xe tự lái cũng đã khó khăn, thì làm sao một chip cho robot có thể đủ? Ông ấy nhanh chóng nhận ra sai lầm và nói: “Không đúng, không đúng, quay lại dùng hai chip.”

Ngoài ra, tại CES đầu năm nay, Qualcomm cũng đã ra mắt chip trí tuệ robot Dragonwing IQ10 và công bố hợp tác với Figure.

Nhưng chip tiểu não để “kiểm soát cơ thể” không cần sức tính toán quá cao, nhưng tính thời gian thực, độ ổn định và tốc độ phản hồi phải cao; chỉ cần trễ vài miligiây là có thể ngã.

Ví dụ khi robot thực hiện động tác nhào lộn hay nhảy múa, về cơ bản là sử dụng các chuyển động đã được ghi sẵn, nhưng chúng ta sẽ nhận thấy chân của nó vẫn có một số bước nhỏ, đây chính là tiểu não đang điều chỉnh cân bằng một cách động, giống như “phản xạ bản năng” của con người.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Tiểu não yêu cầu tốc độ rất nhanh, vì vậy tần số trong tiểu não có thể là 1 kHz.

Hiện nay, các chip tiểu não thường là MCU, các lựa chọn phổ biến bao gồm loạt STM32 của STMicroelectronics, loạt i.MX RT của NXP và loạt RZ của Renesas.

Bây giờ chúng ta cũng đã thấy một xu hướng mới, ngành công nghiệp đang nỗ lực tích hợp các chip não và tiểu não. Tesla là một trong những công ty tiên phong trong lĩnh vực này, ngay từ đầu đã đi theo con đường này.

Lưu Hướng Khoa (Kerry)

Cựu trưởng bộ phận phần cứng AI của Tesla

Chúng tôi ban đầu giả định rằng lúc đó đang sử dụng chip tự phát triển trên phần cứng 4. Bộ não và tiểu não của Tesla được tích hợp trên cùng một chip, làm thế nào để thông qua một chip này, sử dụng kiến trúc truyền thông nào để điều khiển toàn bộ cơ thể? Lúc đó, chúng tôi cũng đã dành một thời gian nghiên cứu phương án này: một SOC chứa cả ASIC xử lý tính toán lẫn CPU đa lõi, CPU đa lõi này có thể dùng để xử lý các chức năng như tiểu não, và CPU tần số cao này có độ trễ cực kỳ thấp.

Ngoài Tesla, còn có các công ty khác đang nghiên cứu các giải pháp tích hợp.

Ví dụ như Lingjing Zhiyuan đã công bố kiến trúc Dvořák vào tháng 3 năm nay, tích hợp ba chức năng “đại não - tiểu não - vỏ não” trên một con chip. Việc thống nhất thành một con chip sẽ mang lại những lợi ích gì?

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Đầu tiên, tôi cho rằng lợi thế lớn nhất là vì giờ đã được tích hợp thành một bảng mạch, toàn bộ thể tích lồng ngực và đường dây sẽ trở nên đơn giản hơn. Tiếp theo là não bộ và tiểu não, càng về sau, sự phối hợp giữa chúng càng quan trọng. Ví dụ, khi ai đó ném một cây phi tiêu đến bạn, việc bạn quan sát và dự đoán quỹ đạo của cây phi tiêu có thể do não bộ xử lý, nhưng việc bạn đưa tay ra bắt lấy nó lại là chức năng của tiểu não. Sự truyền thông giữa hai bộ phận này càng nhanh, thì càng thuận lợi để thực hiện những động tác cực kỳ phức tạp. Nếu não bộ và tiểu não được tích hợp cùng nhau, việc truyền thông giữa các chip sẽ cực kỳ nhanh, có thể cho phép não bộ điều khiển tiểu não hoạt động theo thời gian thực và phản hồi với tốc độ rất cao.

Tuy nhiên, theo quan điểm trong ngành, việc thống nhất chip não lớn và não nhỏ vẫn đang ở giai đoạn rất sơ khai, cần chờ đến khi robot được xuất xưởng đủ nhiều và thị trường đủ lớn thì các công ty robot mới dần chuyển sang phát triển chip tự nghiên cứu tích hợp, giống như các công ty ô tô thông minh hiện nay.

Cuối cùng, cần một viên pin cung cấp năng lượng cho toàn bộ cơ thể, giống như trái tim của robot. Nhu cầu cốt lõi là làm sao đạt dung lượng cao hơn trong mật độ nhỏ hơn, các nhà cung cấp chính bao gồm CATL, LG, EVE Energy, v.v.

Còn có các cụm dây điện trải khắp cơ thể, giống như thần kinh và mạch máu, dùng để truyền thông và cấp điện giữa các thiết bị. Các nhà cung cấp chính bao gồm Luxshare Precision, TE Connectivity, Amphenol, v.v.

Về các loại chuỗi cung ứng robot, chúng tôi sẽ không liệt kê chi tiết từng loại; ở đây chúng tôi đưa ra một hình ảnh tổng quan, mọi người quan tâm có thể phóng to để tìm hiểu thêm.

Đến đây, bạn đã học được cách tự chế một con robot, nhưng đừng vội, nếu bạn thực sự tự làm, bạn sẽ phát hiện ra vấn đề ở khắp nơi, vì thách thức lớn nhất khi chế tạo robot thực ra là sự cân bằng giữa các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau.

Cuối cùng, hãy cùng thảo luận về những khó khăn trong lắp ráp và sản xuất hàng loạt, cũng như lý do khiến robot tiến bộ vượt bậc trong hai năm qua.

05 Lắp ráp và sản xuất hàng loạt: Có thể vận hành không đồng nghĩa với việc dễ sử dụng

Nếu bạn đã xem cuộc đua robot gần đây, bạn sẽ thấy có nhiều điều thú vị tại hiện trường.

Có người ngồi bừa bãi khắp nơi, khiến robot hàng xóm vỗ tay khen ngợi; có người đang chạy thì bị trẹo chân, say rượu, tay rơi ra, lao lên thảm cỏ, hoặc bị tấm giảm tốc làm ngã và “tan xác”.

Cũng có những biểu hiện nổi bật, chẳng hạn như robot của Honor, không chỉ chiếm giữ sáu vị trí đầu tiên mà còn phá vỡ kỷ lục bán marathon của con người.

Tuy nhiên, điều này cũng đã gây ra một số cuộc thảo luận: Ngay cả các nhà sản xuất điện thoại di động khi làm robot cũng có thể thể hiện tốt như vậy, liệu điều này có nghĩa là ngành này không có rào cản gì sao?

Câu trả lời từ chuyên gia là: Có, và Không. Chúng ta hãy nói trước về phần Có.

Các bộ phận, nhà cung cấp được đề cập ở phần trước có mức độ trùng lặp cao với ngành điện thoại và ô tô; ở cấp độ cao hơn, một số thuật toán cũng có thể được tái sử dụng trong lái xe tự hành, đây cũng là lý do tại sao Honor, Xiaomi, Tesla và Xpeng đều tham gia vào lĩnh vực robot.

Cựu giám đốc mua sắm của một công ty robot

Độ trùng lặp nhà cung cấp trong phần hệ thống điện & năng lượng (电气与计算) có thể đạt hơn 90%. Ngay cả trong phần hệ thống cơ khí (khung cấu trúc), dù khuôn khác nhau, vẫn có nhiều nhà cung cấp tương tự. Phần điện dẫn động là lĩnh vực duy nhất có thể liên quan ít hơn đến ô tô, vì trong xe không cần các thành phần cung cấp mô-men xoắn lớn như vậy. Tuy nhiên, các bộ phận như hộp số giảm tốc, bánh răng... lại có rất nhiều trong ô tô, bao gồm cả sensor (cảm biến). Do đó, cơ bản hơn 80% các thành phần là có thể đồng nhất.

Về lý thuyết,只要你认识这些供应商，就能自己搓出一台机器人。但“能动”和“好用”之间，却隔着一道巨大的鸿沟，这就是No的部分。

Ví dụ, sau khi lắp ráp, phân bố trọng lượng không đều, trọng tâm của robot sẽ lệch, khi đi bộ để duy trì sự cân bằng, một số khớp phải tăng thêm lực, tiêu thụ năng lượng tăng lên, thời lượng pin giảm xuống, thậm chí ảnh hưởng đến sự ổn định của bước đi.

Hoặc chạy 1 giờ trong phòng thí nghiệm thì không vấn đề gì, nhưng khi mang ra môi trường thực tế chạy 100 giờ, các vấn đề sẽ dần xuất hiện: chẳng hạn như một con ốc lỏng, một sợi dây bị mòn, một khớp bôi trơn đã khô, một cảm biến bắt đầu trôi, tất cả những điều này đều cần được điều chỉnh liên tục để tìm được điểm cân bằng.

Cựu giám đốc mua sắm của một công ty robot

Mỗi bộ phận, tôi tách ra thành từng nhà cung cấp, tôi cảm thấy độ khó của các nhà cung cấp đều không cao, tôi cho rằng cuối cùng cái khó chính là sự tích hợp hệ thống。

Điều đó chủ yếu là bạn đã đặt ra các ràng buộc cho nó, ví dụ như bạn muốn giảm trọng lượng, làm nhẹ nó đến mức nào đó, nhưng khi bạn buộc nó phải có hình dạng giống con người, thì mô-men xoắn và độ chính xác của nó đều phải đạt đến trình độ của con người — đó mới là điểm khó, chủ yếu là sự đánh đổi về mặt kỹ thuật.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Các sản phẩm tiêu chuẩn trên thị trường thường không đáp ứng được kỳ vọng, đều có khoảng cách so với yêu cầu thực tế của các ứng dụng thuật toán của chúng tôi, vì vậy những linh kiện này đều là các bộ phận cốt lõi, chúng ta phải tự tay làm ra.

Để tạo ra các robot có thể thương mại hóa và sản xuất hàng loạt, vẫn sẽ đối mặt với vấn đề về tính nhất quán.

Vì độ rơ khớp, điểm không của cảm biến và thông số động cơ của từng thiết bị đều khác nhau, để một thuật toán duy nhất có thể áp dụng ổn định trên các lô sản phẩm khác nhau, cần điều chỉnh từng chi tiết cụ thể.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Bạn đặt 10 robot ở đó, gửi cùng một tham số (lệnh) cho chúng, vị trí tay của chúng duỗi ra sẽ khác nhau.

Nếu thực hiện thao tác, chỉ cần chênh lệch vài milimét, hành động có thể từ việc nắm bắt được nó chuyển thành việc làm đổ nó; lúc này, việc thiết lập phương án hiệu chuẩn cho tất cả các cảm biến và bộ phận thực thi của robot trở nên cực kỳ khó khăn. Hơn nữa, sau khi hiệu chuẩn xong, liệu có thể đảm bảo rằng sau một năm sử dụng, khi nhiều bộ phận đã lão hóa và cảm biến bị biến dạng, hệ thống vẫn duy trì được sự ổn định? Lúc này, có thể cần đến các phương pháp hiệu chuẩn trực tuyến, tức là tự mình có thể phân tích ra sai số. Những điều này đều là công việc vô hình, nhưng nếu không thực hiện, sau này sẽ không thể giải quyết được nhiều vấn đề.

Vì vậy, thách thức thực sự không phải là “ghép lại”, mà là tích hợp ở cấp độ hệ thống.

Chúng ta quay lại cuộc thi robot marathon, năm nay không chỉ tốc độ được cải thiện đáng kể mà mức độ hoàn thiện tổng thể cũng được nâng cao. Nhìn lại sự tiến hóa của các động tác robot trong hai năm qua, từ đi bộ, đến xoay khăn tay, rồi đến nhảy và võ thuật, tại sao sự tiến hóa trong hai năm qua lại nhanh đến vậy? Lý do quan trọng nhất chính là sự trưởng thành của chuỗi cung ứng.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Trong hai năm qua, ngành công nghiệp robot chưa được mọi người đánh giá cao như hiện nay; lúc đó, mọi người sẽ không làm lidar cho robot, mà chỉ nói rằng đây là sản phẩm dành cho xe logistics, bạn lấy về dùng luôn đi. Lúc đó, chúng tôi phải cầu xin người khác, và mọi người đều hoài nghi về robot.

Như chúng ta đã nói ở trên, chuỗi công nghiệp robot có nhiều khâu trùng lặp với ngành ô tô, trước đây các nhà cung cấp phải đối mặt với vấn đề cạnh tranh nguồn lực nội bộ: trong điều kiện sản lượng hạn chế, nên ưu tiên cung cấp cho các ngành đã thương mại hóa成熟? Hay nên điều chỉnh dây chuyền để đầu tư vào ngành robot mà thị trường thương mại vẫn chưa trưởng thành?

Cựu giám đốc mua sắm của một công ty robot

Trước đây, tôi cho rằng thị trường chưa đạt đến cấp độ này, còn cách xa các sản phẩm thực sự có khối lượng lớn như điện thoại, ô tô... có thể chênh lệch một đến hai cấp độ. Do đó, các nhà cung cấp cũng đang trong cuộc博弈, vì nguồn lực nội bộ của họ cũng có hạn.

Hiện nay, khi lĩnh vực robot ngày càng trở nên sôi động, các nhà cung cấp bắt đầu sẵn sàng mở khuôn riêng và tùy chỉnh sản phẩm cho robot. Tin rằng khi nhu cầu ngày càng tăng và con đường thương mại hóa trở nên rõ ràng hơn, chuỗi cung ứng sẽ tiếp tục phát triển như một quả cầu tuyết.

Vậy hành động tiếp theo của cột mốc sẽ là gì?

06 Mốc tiếp theo: Từ vòng lật không trung đến bắt lấy một chiếc lá rơi

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Vài ngày trước, tôi đã đến Thành phố Xiếc Thượng Hải, sau khi xem một buổi biểu diễn, tôi cảm nhận rằng còn có quá nhiều thứ cần cải tiến trong robot.

Diễn viên bị bịt mắt đi trên dây thép ở độ cao hàng chục mét, nghệ sĩ tạp kỹ dùng một đôi đũa để làm cho hàng chục cái bát cùng quay, những gì họ thể hiện là những gì loài người đã tiến hóa trong hàng triệu năm: cảm nhận cực kỳ tinh tế, sự cân bằng ở cấp độ bản năng, phản hồi xúc giác trong từng milimet.

Mặc dù hiện tại robot có thể làm lộn ngược và võ thuật, nhưng chúng vẫn còn rất xa cách so với con người.

Tôi hỏi Vương Sảng về kỳ vọng đối với cột mốc tiếp theo của robot, và câu trả lời của anh ấy thực sự khiến tôi ngạc nhiên. Câu trả lời của anh ấy không phải là những hành động phức tạp hay hiện đại hơn, mà là một hành động cực kỳ cơ bản, mang bản năng “hợp nhất cảm giác và điều khiển” của con người: “bắt lấy một chiếc lá rơi”.

Wang Chuang

Đối tác Trí Nguyên / Phó Chủ tịch cấp cao / Tổng giám đốc Bộ phận Kinh doanh Tổng quát

Có một chiếc lá, tôi có thể đi qua, đưa tay lên là vừa vặn níu được chiếc lá đó.

Chỉ là một cơn gió lướt qua, xuyên qua một khu rừng, và “nó” đi qua, giơ tay ra, “đúng lúc” bắt được một chiếc lá rơi. Khi ngày ấy đến, robot đã tiến gần hơn rất nhiều đến cuộc sống của chúng ta.