2021年8月10日，雷軍進(jìn)行繼宣布造車之后的第二次演講。

在現(xiàn)場(chǎng)的展示中，小米發(fā)布了首款四足行走機(jī)器人——鐵蛋，英文名CyberDog。這只“人類高質(zhì)量寵物”可以行走、站立、小碎步跳舞等等。

鐵蛋現(xiàn)場(chǎng)展示

在官方給出的運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)中，介紹到，除了這些，CyberDog還支持恢復(fù)站立、姿態(tài)展示、緩慢趴下、緩跑、小跑、奔跑、跳跑、跳躍、倒地恢復(fù)、打滾、握手、跳舞、轉(zhuǎn)圈、作揖、坐下等一系列功能動(dòng)作。

小米官網(wǎng)對(duì)于鐵蛋運(yùn)動(dòng)性能的介紹

這只看起來(lái)像小狗的機(jī)器人其實(shí)是當(dāng)前業(yè)內(nèi)備受關(guān)注的新產(chǎn)品形態(tài)——仿生四足機(jī)器人。CyberDog全身?yè)碛?1組高精度傳感器時(shí)刻待命，可主動(dòng)探測(cè)外部細(xì)微變化，它搭載了AI超級(jí)計(jì)算機(jī)——NVIDIA JETSON XAVIER NX平臺(tái)，可處理來(lái)自多個(gè)傳感器的海量數(shù)據(jù)。于此同時(shí)，CyberDog使用了自研的高性能伺服電機(jī)，通過(guò)全志MR813芯片對(duì)全身的運(yùn)動(dòng)模塊進(jìn)行控制。

如果把傳感器組比作CyberDog的“眼睛”，那NVIDIA JETSON XAVIER NX就是它的“大腦”，伺服電機(jī)就是它的“肌肉”，Allwinner MR813就是“小腦”。

下面就來(lái)剖析鐵蛋的各個(gè)“器官”是如何組成它的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的。

#01 大腦-英偉達(dá)主控

CyberDog 的“大腦”是英偉達(dá)的 Jetson Xavier NX 平臺(tái)，這是一臺(tái)用于嵌入式和邊緣系統(tǒng)的 AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)。它集成了6個(gè)core NVIDIA Carmel ARM v8.2 64-bit CPU、搭載 384 NVIDIA CUDA cores 和 48 Tensor cores的GPU、2個(gè) NVDLA 引擎深度學(xué)習(xí)加速器、7路VLIW視覺處理器。可以提供最高21T的算力。這保證了 CyberDog 可以毫無(wú)障礙地處理從傳感器系統(tǒng)捕獲的大量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確領(lǐng)會(huì)主人的意圖。同時(shí)支持2個(gè) MIPI CSI-2 D-PHY lanes、以太網(wǎng)、WIFI/BT、HDMI、多路USB等。

有了這個(gè)大腦，這臺(tái)機(jī)械狗甚至可以直接外接顯示輸入設(shè)備變身一臺(tái)“電腦”，當(dāng)然并不是我們傳統(tǒng)意義上使用的那種個(gè)人用電腦，而是用于開發(fā)等用途。

# 02 眼睛-11組高精度傳感器

為了讓鐵蛋真的像一條狗，小米為其配備了超過(guò)11組高精密傳感器，包括Intel Realsense D450深度攝像頭、AI交互相機(jī)、雙目超廣角相機(jī)、TOF傳感器、環(huán)境光傳感器、超聲波傳感器、慣性測(cè)量單元、GPS模組、地磁傳感器、光流計(jì)、6MIC環(huán)型陣列、觸摸傳感器等。有了這些豐富的傳感器，CyberDog就像一個(gè)擁有白眼的“感知型忍者”，可以敏銳地感覺都周圍流動(dòng)的“查克拉”，并做出避障、預(yù)警等行為。

不僅僅是堆砌硬件，小米手機(jī)影像部門還親自介入，將自己在手機(jī)方面深耕多年影像的技術(shù)運(yùn)用至四足機(jī)器人領(lǐng)域，將硬件的性能發(fā)揮到極致。比如CyberDog的自主跟隨能力就是源自人臉識(shí)別技術(shù)的衍生，以及SLAM建圖和導(dǎo)航避障功能都來(lái)自影像技術(shù)的延伸的視覺探知技術(shù)，CyberDog通過(guò)影像技術(shù)感知環(huán)境后，通過(guò)算法創(chuàng)建出地圖并導(dǎo)航，最終規(guī)劃出最優(yōu)路線。

#03 肌肉-自研伺服電機(jī)

CyberDog全身的自由度是12，單腿的自由度是3，即每只腳大腿關(guān)節(jié)處有兩個(gè)電機(jī)，小腿關(guān)節(jié)處有一個(gè)電機(jī)，共12個(gè)電機(jī)。12個(gè)電機(jī)的組合讓CyberDog可以自由地做出奔跑、跳躍、空翻等高難度動(dòng)作。據(jù)悉，這12個(gè)伺服電機(jī)均由小米自研，單個(gè)最大扭矩達(dá)32N·m，最大轉(zhuǎn)速為220rpm，可以讓這只14KG重的CyberDog以11.5km/h的速度前進(jìn)，這個(gè)速度大概和一個(gè)普通人晨跑的速度相當(dāng)，讓主人帶著CyberDog跑步遛狗成為可能。

#04 小腦-全志MR813

CyberDog“小腦”使用的國(guó)內(nèi)知名芯片設(shè)計(jì)廠商全志科技的Allwinner MR813。MR813將負(fù)責(zé)MPC算法的執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)控制、電源系統(tǒng)管理和OTA系統(tǒng)管理等工作。即CyberDog的四只腳以及上面的12個(gè)伺服電機(jī)，都將在MR813的控制下有序地行動(dòng)，讓CyberDog不會(huì)出現(xiàn)順拐或者“撲街”。

MR813是全志針對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)推出的高性能SoC，4核A53架構(gòu)，主頻高達(dá)1.6GHz，擁有豐富的音視頻接口和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接口。

據(jù)悉，MR系列芯片已經(jīng)在在掃地機(jī)器人產(chǎn)品上被廣泛應(yīng)用，其中包括小米、石頭、追覓等知名廠商。本次CyberDog使用MR813也是復(fù)用追覓已經(jīng)成熟的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊，這樣可以保證產(chǎn)品的性價(jià)比、穩(wěn)定性和可量產(chǎn)性。

也就是說(shuō)，MR813在其它產(chǎn)品上都是作為“大腦”，而在CyberDog中只用作“小腦”，可見MR813性能的強(qiáng)大，也透露出小米對(duì)CyberDog用料選項(xiàng)的踏實(shí)和良心。

CyberDog的MPC算法使用的則是知名開源四足MPC算法 MIT Mini Cheetah。對(duì)于仿生四足機(jī)器人MPC算法的研究一直是近年的熱點(diǎn)。MIT這套算法廣受開發(fā)者歡迎，許多DIY開發(fā)者甚至專業(yè)廠商，都會(huì)基于這套算法進(jìn)行開發(fā)。MR813則是為算法的運(yùn)行提供了一個(gè)高效穩(wěn)定的環(huán)境。

”

#05 神經(jīng)系統(tǒng)-系統(tǒng)整合

在整體系統(tǒng)框架方面，CyberDog使用的是主流的機(jī)器人開源架構(gòu)ROS 2，它提供一系列程序庫(kù)和工具以幫助軟件開發(fā)者創(chuàng)建機(jī)器人應(yīng)用軟件，同時(shí)提供了硬件抽象、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、庫(kù)函數(shù)、可視化、消息傳遞和軟件包管理等諸多功能。

其中，Jetson Xavier NX 運(yùn)行的是Ubuntu 18.04操作系統(tǒng)，11組高性能傳感器獲取到的環(huán)境信息傳到Jetson Xavier NX后，由Jetson Xavier NX進(jìn)行處理，并將運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)千兆網(wǎng)口下發(fā)到MR813，由MR813進(jìn)行運(yùn)動(dòng)總控制，分別控制一個(gè)MCU進(jìn)行OTA和電池包的管理和另一個(gè)MCU進(jìn)行電機(jī)的控制，與12個(gè)高性能伺服電機(jī)通過(guò)CAN 2.0進(jìn)行通信。

在整體系統(tǒng)框架方面，CyberDog使用的是主流的機(jī)器人開源架構(gòu)ROS 2，它提供一系列程序庫(kù)和工具以幫助軟件開發(fā)者創(chuàng)建機(jī)器人應(yīng)用軟件，同時(shí)提供了硬件抽象、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、庫(kù)函數(shù)、可視化、消息傳遞和軟件包管理等諸多功能。

其中，Jetson Xavier NX 運(yùn)行的是Ubuntu 18.04操作系統(tǒng)，11組高性能傳感器獲取到的環(huán)境信息傳到Jetson Xavier NX后，由Jetson Xavier NX進(jìn)行處理，并將運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)千兆網(wǎng)口下發(fā)到MR813，由MR813進(jìn)行運(yùn)動(dòng)總控制，分別控制一個(gè)MCU進(jìn)行OTA和電池包的管理和另一個(gè)MCU進(jìn)行電機(jī)的控制，與12個(gè)高性能伺服電機(jī)通過(guò)CAN 2.0進(jìn)行通信。

#市場(chǎng)前瞻

目前仿生領(lǐng)域四足機(jī)器人研究最成熟的研發(fā)團(tuán)隊(duì)當(dāng)屬波士頓動(dòng)力，旗下研發(fā)的“大狗”系列仿生機(jī)器人已經(jīng)有十幾個(gè)產(chǎn)品型號(hào)分支，但售價(jià)卻達(dá)到了驚人的7.5萬(wàn)美元（約合人民幣48萬(wàn)），這個(gè)價(jià)格讓很多普通消費(fèi)者都望而卻步。

今年 6 月，國(guó)內(nèi)的宇樹科技發(fā)布了 Unitree GO1，共有三個(gè)版本：售價(jià) 2700 美元的 G01 Air base 型號(hào)、售價(jià) 3500 美元的 G01 和售價(jià) 8500 美元的 G01 Edu，這個(gè)價(jià)格可以說(shuō)率先打開了四足機(jī)器人在普通消費(fèi)人群中的市場(chǎng)，不過(guò)礙于功能的不足，依然難以進(jìn)入大眾眼界。

也就是說(shuō)，Unitree GO1 起步價(jià)僅需 1.6 萬(wàn)元人民幣，然而這個(gè)價(jià)格紀(jì)錄目前已被小米9999的CyberDog打破了。

但是從目前供應(yīng)鏈獲取到的信息來(lái)看，Jetson Xavier NX核心模塊的市場(chǎng)報(bào)為3000+元，Intel Realsense D450深度攝像頭的市場(chǎng)報(bào)價(jià)約為1500元，這兩個(gè)關(guān)鍵元器件的成本，就已經(jīng)接近CyberDog硬件成本的一半。全志的芯片雖然一直以高性價(jià)比著稱，但是作為一個(gè)掃地機(jī)器人大腦級(jí)別的芯片，再加上12個(gè)伺服電機(jī)、電池、金屬外殼等材料，CyberDog 賣9999元的價(jià)格，真的是“交個(gè)朋友”了。截止2021年8月底，CyberDog 產(chǎn)品雖然未交貨，但是已經(jīng)有人以數(shù)倍的價(jià)格收購(gòu)名額了。

小米副總裁常程在微博對(duì)于“為什么要做這樣一個(gè)機(jī)器人”的問(wèn)題是這樣回應(yīng)的：

“這還是一項(xiàng)投資未來(lái)的決策。

一方面仿生機(jī)器人未來(lái)在服務(wù)、工程、安防、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域蘊(yùn)含著巨大的市場(chǎng)潛力。另一方面小米作為全球化的科技公司，有必要盡早在前沿領(lǐng)域進(jìn)行幾乎布局，夯實(shí)專利儲(chǔ)備。探索仿生機(jī)器人的過(guò)程也是在做技術(shù)預(yù)研，其中機(jī)器視覺、導(dǎo)航避障、人機(jī)交互、AI語(yǔ)音算法等技術(shù)可以反哺手機(jī)、智能家居等產(chǎn)品。”

與此同時(shí)，我們?cè)谶@個(gè)產(chǎn)品中看到了小米強(qiáng)大的模塊整合能力，在項(xiàng)目中，分別調(diào)動(dòng)了核心的手機(jī)影像部門、小愛同學(xué)AI部門、語(yǔ)音算法部門、生態(tài)鏈公司追覓、芯片原廠全志科技等眾多部門、合作伙伴，從概念設(shè)計(jì)到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、BSP、算法移植、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)到最終產(chǎn)品交付，只用了10個(gè)月的時(shí)間。

上一次我們看到這樣集全集團(tuán)之力去做一個(gè)玩具的場(chǎng)景，是《四驅(qū)兄弟》里的三國(guó)藤吉集合三國(guó)重工最高科技而打造他的疾速眼鏡蛇。而這些模塊其實(shí)也是自動(dòng)駕駛會(huì)用到的技術(shù)熱點(diǎn)，結(jié)合之前宣布造車的消息，外界猜測(cè)，CyberDog其實(shí)是在為小米汽車的團(tuán)隊(duì)搭建和技術(shù)預(yù)研做準(zhǔn)備。