9 月 17 日，阿里巴巴達(dá)摩院（下稱 “達(dá)摩院”）發(fā)布首款物流機(jī)器人小蠻驢，和它一起發(fā)布的還有阿里機(jī)器人平臺(tái)，這標(biāo)志著阿里正式進(jìn)軍機(jī)器人賽道。

圖 | 小蠻驢（來源：達(dá)摩院） 一直以來，機(jī)器人被稱為 “制造業(yè)皇冠上的明珠”。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）預(yù)測(cè)，機(jī)器人革命將創(chuàng)造數(shù)萬億美元的市場。在國務(wù)院《關(guān)于組織做好 2020 年度國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃相關(guān)重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目申報(bào)工作的通知》中，也把“智能機(jī)器人” 作為重點(diǎn)專項(xiàng)。 2017 年，中國信息通信研究院聯(lián)合 IDC 發(fā)布白皮書《人工智能時(shí)代的機(jī)器人 3.0 新生態(tài)》，按照該白皮書的劃分，機(jī)器人 3.0 時(shí)代始于 2015 年，此階段的機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)從感知到認(rèn)知、推理、決策的智能化進(jìn)階。 而大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G 和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，也在推進(jìn)機(jī)器人的快速演進(jìn)。中國作為全球最大的機(jī)器人市場之一，有著廣泛且巨大的應(yīng)用需求。

攻克“末端三公里”物流頑疾

近年來，電商和物流的發(fā)展，極大方便了人類生活。但“末端三公里”的難題，一直未能攻克。盡管快遞業(yè)已探索出快遞柜和物流驛站等方法，但由于用戶習(xí)慣和布局不便等原因，“末端三公里”仍是困擾多方的痛點(diǎn)。

一貫追求用技術(shù)解決社會(huì)問題的達(dá)摩院，交出了小蠻驢這一解決方案。達(dá)摩院自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室，一直專注于環(huán)境感知、高精定位、決策規(guī)劃等六個(gè)領(lǐng)域，其中多個(gè)研究領(lǐng)域的成果指標(biāo)：如行人 / 車輛檢測(cè)、無 GPS 信號(hào)下的高精定位、大規(guī)模仿真等能力，已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

小蠻驢的名字，來源于中國人非常熟悉的動(dòng)物——驢，驢具有結(jié)實(shí)粗放、性情溫馴、刻苦耐勞等優(yōu)點(diǎn)。在浙江方言中，“蠻”有著“很、非常”的意思，起這樣的名字也寓意著小蠻驢是一個(gè)擁有使命必達(dá)的“蠻勁”的機(jī)器人。除了能干，它還具備智能、安全、可量產(chǎn)等特性。

小蠻驢的定位是面向小區(qū)、高校園區(qū)和辦公園區(qū)等末端物流場景，提供快遞包裹、新零售和本地生活的最后三公里配送服務(wù)的智能機(jī)器人。它具有類人認(rèn)知智能，大腦應(yīng)急反應(yīng)速度達(dá)到人類的 7 倍。

圖 | 小蠻驢的特性（來源：達(dá)摩院）

在尺寸上，小蠻驢的尺寸為 2.1*0.9*1.2m，加上激光雷達(dá)高 1.445 m，總高度相當(dāng)于十歲孩子的正常身高。
在設(shè)計(jì)上，它的車廂格口可以自由定制，外觀采用銀灰色調(diào)，圓潤的線條，讓其萌感十足。

在工作能力上，以每車最多滿載 50 件常規(guī)尺寸的快遞 / 包裹 / 外賣、每天送貨 10 次計(jì)算，小蠻驢的峰值運(yùn)力可達(dá)一天 500 單。
在車速上，考慮到末端場景的安全需要，小蠻驢的平均速度為 15km/h。在續(xù)航上，其采用抽拉式充電電池，每充電 4 度，就可續(xù)航 102 公里，行駛 100 公里所耗費(fèi)的電量，低于家用電磁爐吃兩小時(shí)火鍋的耗電量。
在功耗上，機(jī)器人功率僅有 615w，不到戴森吹風(fēng)機(jī)的一半（1600w），不到常規(guī)家用電磁爐的三分之一（約 2000w）。此外，它還采用 L4 級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)，可在復(fù)雜場景中自如行駛，并能穩(wěn)妥避障。
不過它的誕生，并非要取代快遞員，而是要成為他們的幫手。數(shù)據(jù)顯示，中國在過去 10 年，基本每過兩年快遞包裹數(shù)量就會(huì)翻一番，中國目前每天大約有 2 億筆快遞包裹。在不遠(yuǎn)的將來，很可能達(dá)到每天 10 億筆快遞包裹的規(guī)模。然而快遞從業(yè)者的數(shù)量提升較小，且一直維持在兩三百萬左右的規(guī)模。 隨著中國人口老齡化的到來，物流行業(yè)必將出現(xiàn)勞動(dòng)力短缺。屆時(shí)就需要用技術(shù)手段，來協(xié)助快遞從業(yè)者。

小蠻驢背后的技術(shù)：達(dá)摩院最新人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)

小蠻驢主要使用達(dá)摩院的 AI 和自動(dòng)駕駛等技術(shù)，如算法能力、軟硬一體化設(shè)計(jì)能力等，這些能力最終打造出具備類人能力的小蠻驢。
在算法架構(gòu)層面，達(dá)摩院提出“小前臺(tái)、大中臺(tái)”算法架構(gòu)?！按笾信_(tái)”，指的是達(dá)摩院在業(yè)界獨(dú)創(chuàng)的自動(dòng)駕駛機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái) AutoDrive，它不僅能代替人工進(jìn)行算法調(diào)參、模型優(yōu)化，還可將算法迭代效率提高 1 到 2 倍?！靶∏芭_(tái)”，指的是感知、定位、決策、控制等方面的算法迭代?！按笾信_(tái)”AutoDrive 能基于復(fù)雜的多模態(tài)自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，進(jìn)而服務(wù)于 “小前臺(tái)” 的算法迭代。以達(dá)摩院自研的軟硬一體高精定位系統(tǒng)為例，其搭載的多傳感器融合緊耦合算法，通過軟硬件一體化設(shè)計(jì)，能以 10% 的成本達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平，這使得小蠻驢能在無 GPS 或弱 GPS 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)高精定位。
在算法感知方面，小蠻驢借助達(dá)摩院自研的 3D 點(diǎn)云語義分割算法，能識(shí)別 “厘米級(jí)” 障礙物，且具備精細(xì)化理解環(huán)境的能力。2020 年 5 月，該算法在自動(dòng)駕駛權(quán)威數(shù)據(jù)集 Semantic KITTI 的 “單幀 3D 點(diǎn)云語義分割” 排行榜位居第一，并在今年的 CVPR 上獲得檢測(cè)跟蹤算法比賽第一名。

圖 |達(dá)摩院自研的 3D 點(diǎn)云語義分割算法（來源：達(dá)摩院） 關(guān)于小蠻驢的算法感知能力，達(dá)摩院自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室資深算法專家陳俊波舉例稱，以磚頭這樣的障礙物為例，如果機(jī)器人在行駛速度較高的情況下沒能識(shí)別它，可能就會(huì)引起側(cè)翻，而小蠻驢則能感知到磚頭、并進(jìn)行繞開，該能力正是基于 3D 點(diǎn)云語義分割算法。

圖 |小蠻驢急停測(cè)試畫面（來源：云棲大會(huì)）
在算力層面，達(dá)摩院憑借背靠阿里云的天然優(yōu)勢(shì)，獲得了云端計(jì)算資源、計(jì)算集群工程運(yùn)維和云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等資源支持?；诖耍_(dá)摩院在 AutoDrive 平臺(tái)搭建了專屬自動(dòng)駕駛云平臺(tái)，并將場景數(shù)據(jù)庫、自動(dòng)駕駛車數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)搬上阿里云，通過打通數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)標(biāo)注、仿真、模型訓(xùn)練、評(píng)價(jià)等整套路徑，該自動(dòng)駕駛云平臺(tái)可開展數(shù)據(jù)管理、仿真測(cè)試和算法模型訓(xùn)練，從而讓自動(dòng)駕駛算法研發(fā)更高效?；谧詣?dòng)駕駛云平臺(tái)，達(dá)摩院還推出全球首個(gè)自動(dòng)駕駛 “混合式仿真測(cè)試平臺(tái)”，該平臺(tái)采用虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的仿真技術(shù)，引進(jìn)真實(shí)路測(cè)場景和云端訓(xùn)練師，模擬一次極端場景只需 30 秒，系統(tǒng)每日虛擬測(cè)試?yán)锍炭沙^ 800 萬公里，自動(dòng)駕駛的 AI 模型訓(xùn)練效率得以大幅提升。

圖 |小蠻驢過石墩測(cè)試畫面（來源：云棲大會(huì)）
在軟硬協(xié)同設(shè)計(jì)層面，小蠻驢身上的嵌入式計(jì)算平臺(tái)、傳感器、定位單元等硬件，均采用軟硬一體化設(shè)計(jì)，這種協(xié)同方式最終把小蠻驢的計(jì)算單元功耗降低 72%、成本降低 50%、體積壓縮 62%。在軟件方面，為提高軟件的計(jì)算效能，達(dá)摩院分別從算法層面和計(jì)算層面著手：在算法層面，對(duì)算法模型做小型化和輕量化處理后，不僅計(jì)算需求得以減少，檢測(cè)、分割等算法模型也得到精簡；在計(jì)算層面，通過提高并行度和資源利用率，計(jì)算效率得以提升。在硬件方面，最新升級(jí)的 AutoDrive 2.0，可將最優(yōu)部署信息建模到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搜索優(yōu)化方案中。這種基于軟硬件協(xié)同優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搜索方案，讓小蠻驢的深度學(xué)習(xí)算法，得以在嵌入式計(jì)算單元上實(shí)現(xiàn)，最終提升了它的工作時(shí)延和工作準(zhǔn)確率。
在傳感器方面，達(dá)摩院提出多層級(jí)多傳感器融合的技術(shù)解決方案，將激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、慣導(dǎo)等傳感器結(jié)合在一起，生成了多傳感器融合系統(tǒng)。該感知系統(tǒng)結(jié)合前融合和后融合的技術(shù)模塊，能更精確地輸出周圍障礙物的位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和姿態(tài)等信息。

圖 |小蠻驢漂移測(cè)試畫面（來源：云棲大會(huì)）

小蠻驢三大優(yōu)勢(shì)：智能、安全、可量產(chǎn)

以上技術(shù)的加持，讓小蠻驢擁有智能、安全、可量產(chǎn)等三大競爭力。

在智能方面，小蠻驢具備類人認(rèn)知的決策能力。在順滑處理轉(zhuǎn)彎、急停、倒車等復(fù)雜的末端場景中，其自動(dòng)駕駛率可達(dá) 99.9999%。據(jù)陳俊波表示，在末端場景測(cè)試中，他們會(huì)設(shè)置一些路樁，路樁上帶有寬度不到三厘米的連接帶。99.9999% 的自動(dòng)駕駛率，相當(dāng)于小蠻驢在行駛過程中，遇見上述細(xì)小連接帶時(shí)，依然能把它識(shí)別出來、并進(jìn)行繞行。陳俊波介紹稱，為實(shí)現(xiàn)該駕駛率，達(dá)摩院花費(fèi)兩年左右的時(shí)間，在真實(shí)的末端場景中，做了不間斷的小批量試運(yùn)行。
在安全方面，小蠻驢擁有五重安全設(shè)計(jì)：即人工智能大腦、冗余小腦、異常檢測(cè)剎車、接觸保護(hù)剎車、遠(yuǎn)程防護(hù)。其中，最重要的是人工智能大腦，它能做整體的定位、感知、預(yù)測(cè)、決策規(guī)劃、控制，以保證小蠻驢的安全性。冗余小腦，是為了保障在人工智能大腦出現(xiàn)問題時(shí)，冗余小腦可以去負(fù)責(zé)兜底。

在量產(chǎn)方面，通過使用算法自研+深度定制的策略，小蠻驢已具備規(guī)模化量產(chǎn)能力。這背后主要有三大原因：第一，小蠻驢的外觀，由達(dá)摩院自主設(shè)計(jì)，并擁有設(shè)計(jì)專利；第二，小蠻驢的底盤及激光雷達(dá)等核心主傳感器，屬于內(nèi)部深度定制；第三，小蠻驢擁有高性能、低成本和低功耗的計(jì)算單元。一款產(chǎn)品，只有具備量產(chǎn)能力，才能走出實(shí)驗(yàn)室、進(jìn)入尋常用戶中。 談及這一過程，陳俊波表示：“機(jī)器人或自動(dòng)駕駛車輛的主要成本，一是傳感器設(shè)備，其占據(jù)著成本大頭；二是計(jì)算設(shè)備和計(jì)算平臺(tái)，在這方面達(dá)摩院有一個(gè)深度化定制的嵌入式異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)；三是運(yùn)動(dòng)底盤和整個(gè)上裝。達(dá)摩院結(jié)合三大成本和自身算法，對(duì)大規(guī)模硬件做了深入定制，再加上軟硬件一體化的設(shè)計(jì)，讓小蠻驢的成本得以大幅下降。”

將最先用于菜鳥驛站

目前，菜鳥驛站是達(dá)摩院物流機(jī)器人最大的客戶。菜鳥驛站率先大批量地使用小蠻驢機(jī)器人，預(yù)計(jì)明年小蠻驢就將出現(xiàn)在人們身邊。

屆時(shí)，用戶可在手機(jī)上預(yù)約好配送時(shí)間和配送地址，并指定由小蠻驢來做配送。發(fā)出的請(qǐng)求進(jìn)入云端調(diào)度系統(tǒng)后，菜鳥驛站工作人員會(huì)把訂單商品，從驛站中揀出來、并放到小蠻驢上。小蠻驢到達(dá)指定位置后，會(huì)電話通知用戶，讓用戶到預(yù)約地點(diǎn)取包裹。

概括來說，小蠻驢取代的是快遞員的跑腿服務(wù)，它并不能取代驛站工作人員的雙手。此外，菜鳥驛站在使用時(shí)，還要給小蠻驢配備停車充電場地和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。 小蠻驢回到停車場時(shí)，一是可以充電，二是可以上傳數(shù)據(jù)，它會(huì)把所有運(yùn)行數(shù)據(jù)都上傳到云端。云端收到數(shù)據(jù)后，可對(duì)整個(gè)算法進(jìn)行訓(xùn)練、優(yōu)化、迭代和驗(yàn)證。使用5G通信技術(shù)，小蠻驢還能做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳。

達(dá)摩院的機(jī)器人宏愿和機(jī)器人通用技術(shù)

事實(shí)上，阿里從 2015 年就已開始探索機(jī)器人賽道。自 2017 年起，達(dá)摩院更加關(guān)注末端物流賽道，并進(jìn)行了線下運(yùn)營場景的前期探索和實(shí)踐，以及圍繞多維度自動(dòng)駕駛場景來做數(shù)據(jù)沉淀。小蠻驢發(fā)布后，達(dá)摩院將從中提煉出機(jī)器人通用能力，機(jī)器人通用能力在車端，主要有定位、感知、預(yù)測(cè)、決策規(guī)劃、控制等算法，在云端則有整體的鏈路。
對(duì)于機(jī)器人通用技術(shù)，陳俊波表示：“在這方面，達(dá)摩院有著多年積累。本次發(fā)布的，不僅僅是一款機(jī)器人，同時(shí)還有一個(gè)機(jī)器人平臺(tái)。達(dá)摩院希望把機(jī)器人的通用化能力抽象出來，并沉淀成機(jī)器人平臺(tái)來賦能整個(gè)行業(yè)。達(dá)摩院的自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室，還將依托阿里云和整個(gè)阿里集團(tuán)，打造出云端一體化的產(chǎn)品鏈路。一家機(jī)器人初創(chuàng)公司可能沒有能力去打造完整的系統(tǒng)化能力。因此達(dá)摩院希望把自己的能力沉淀出來，并開放給整個(gè)機(jī)器人行業(yè)?！?br /> 由于不同末端場景，面臨著多樣需求，比如消殺機(jī)器人、機(jī)場巡檢機(jī)器人等。而在不同末端場景，大家對(duì)場景需求的理解程度各有高低。從淘寶誕生開始，阿里就開始做物流，因此其對(duì)物流的理解，相對(duì)來說更深刻。 同時(shí)，得益于菜鳥驛站的賦能，達(dá)摩院也有能力深耕不同場景的機(jī)器人服務(wù)。達(dá)摩院表示，盡管菜鳥驛站是小蠻驢的最大客戶，但他們也非常歡迎外部客戶。鑒于社會(huì)上還有很多其他需求，他們希望能和外界一起合作研發(fā)不同場景的機(jī)器人。 -End-

原文標(biāo)題：阿里進(jìn)軍機(jī)器人賽道，達(dá)摩院發(fā)布首款物流機(jī)器人“小蠻驢”

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