阿里达摩院发布首款物流机器人“小蛮驴”
                    

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　　9月17日，阿里巴巴达摩院（下称“达摩院”）发布首款物流机器人小蛮驴，和它一起发布的还有阿里机器人平台，这标志着阿里正式进军机器人赛道。
　　据国际机器人联合会（IFR）预测，机器人革命将创造数万亿美元的市场。在国务院《关于组织做好2020年度国家重点研发计划相关重点专项项目申报工作的通知》中，也把“智能机器人”作为重点专项。
　　2017年，中国信息通信研究院联合IDC发布白皮书《人工智能时代的机器人3.0新生态》，按照该白皮书的划分，机器人3.0时代始于2015年，此阶段的机器人可实现从感知到认知、推理、决策的智能化进阶。而大数据、云计算、5G和物联网等技术的发展，也在推进机器人的快速演进。中国作为全球最大的机器人市场之一，有着广泛且巨大的应用需求。
　　攻克“末端三千米”物流顽疾
　　近年来，电商和物流的发展，极大方便了人类生活。但“末端三千米”的难题，一直未能攻克。尽管快递业已探索出快递柜和物流驿站等方法，但由于用户习惯和布局不便等原因，“末端三千米”仍是困扰多方的痛点。
　　一贯追求用技术解决社会问题的达摩院，交出了小蛮驴这一解决方案。达摩院自动驾驶实验室，一直专注于环境感知、高精定位、决策规划等六个领域，其中多个研究领域的成果指标：如行人/车辆检测、无GPS信号下的高精定位、大规模仿真等能力，已达到世界领先水平。
　　小蛮驴的名字，来源于中国人非常熟悉的动物——驴，驴具有结实粗放、性情温驯、刻苦耐劳等优点。在浙江方言中，“蛮”有着“很、非常”的意思，起这样的名字也寓意着小蛮驴是一个拥有使命必达的“蛮劲”的机器人。除了能干，它还具备智能、安全、可量产等特性。
　　小蛮驴的定位是面向小区、高校园区和办公园区等末端物流场景，提供快递包裹、新零售和本地生活的最后三公里配送服务的智能机器人。它具有类人认知智能，大脑应急反应速度达到人类的7倍。
　　在尺寸上，小蛮驴的尺寸为2.1×0.9×1.2米，加上激光雷达高1.445米，总高度相当于十岁孩子的正常身高。在设计上，它的车厢格口可以自由定制，外观采用银灰色调，圆润的线条，让其萌感十足。在工作能力上，以每车最多满载50件常规尺寸的快递外卖、每天送货10次计算，小蛮驴的峰值运力可达一天500单。
　　在车速上，考虑到末端场景的安全需要，小蛮驴的平均速度为1千米/时。在续航上，其采用抽拉式充电电池，每充电4度，就可续航102千米，行驶100千米所耗费的电量，低于家用电磁炉吃两小时火锅的耗电量。
　　在功耗上，机器人功率仅有615瓦，不到戴森吹风机的一半（1600瓦），不到常规家用电磁炉的三分之一（约2000瓦）。此外，它还采用L4级自动驾驶技术，可在复杂场景中自如行驶，并能稳妥避障。
　　不过它的诞生，并非要取代快递员，而是要成为他们的帮手。数据显示，中国在过去10年，基本每过两年快递包裹数量就会翻一番，中国目前每天大约有2亿笔快递包裹。在不远的将来，很可能达到每天10亿笔快递包裹的规模。然而快递从业者的数量提升较小，且一直维持在两三百万左右的规模。
　　随着中国人口老龄化的到来，物流行业必将出现劳动力短缺。届时就需要用技术手段，来协助快递从业者。
小蛮驴背后的技术：达摩院最新人工智能和自动驾驶技术
　　小蛮驴主要使用达摩院的AI和自动驾驶等技术，如算法能力、软硬一体化设计能力等，这些能力最终打造出具备类人能力的小蛮驴。
　　在算法架构层面，达摩院提出“小前台、大中台”算法架构。“大中台”，指的是达摩院在业界独创的自动驾驶机器学习平台AutoDrive，它不仅能代替人工进行算法调参、模型优化，还可将算法迭代效率提高1到2倍。“小前台”，指的是感知、定位、决策、控制等方面的算法迭代。“大中台”AutoDrive能基于复杂的多模态自动驾驶数据进行自我学习，进而服务于“小前台”的算法迭代。以达摩院自研的软硬一体高精定位系统为例，其搭载的多传感器融合紧耦合算法，通过软硬件一体化设计，能以10%的成本达到业界领先水平，这使得小蛮驴能在无GPS或弱GPS环境下实现厘米级高精定位。
　　在算法感知方面，小蛮驴借助达摩院自研的3D点云语义分割算法，能识别厘米级障碍物，且具备精细化理解环境的能力。2020年5月，该算法在自动驾驶权威数据集Semantic KITTI的“单帧3D点云语义分割”排行榜位居第一，并在今年的CVPR上获得检测跟踪算法比赛第一名。
　　关于小蛮驴的算法感知能力，达摩院自动驾驶实验室资深算法专家陈俊波举例称，以砖头这样的障碍物为例，如果机器人在行驶速度较高的情况下没能识别它，可能就会引起侧翻，而小蛮驴则能感知到砖头、并进行绕开，该能力正是基于3D点云语义分割算法。
　　在算力层面，达摩院凭借背靠阿里云的天然优势，获得了云端计算资源、计算集群工程运维和云端数据存储等资源支持。基于此，达摩院在AutoDrive平台搭建了专属自动驾驶云平台，并将场景数据库、自动驾驶车数据等数据搬上阿里云，通过打通数据收集、数据标注、仿真、模型训练、评价等整套路径，该自动驾驶云平台可开展数据管理、仿真测试和算法模型训练，从而让自动驾驶算法研发更高效。基于自动驾驶云平台，达摩院还推出全球首个自动驾驶“混合式仿真测试平台”，该平台采用虚拟与现实结合的仿真技术，引进真实路测场景和云端训练师，模拟一次极端场景只需 30秒，系统每日虚拟测试里程可超过800万千米，自动驾驶的AI模型训练效率得以大幅提升。
　　在软硬协同设计层面，小蛮驴身上的嵌入式计算平台、传感器、定位单元等硬件，均采用软硬一体化设计，这种协同方式最终把小蛮驴的计算单元功耗降低72%、成本降低50%、体积压缩62%。在软件方面，为提高软件的计算效能，达摩院分别从算法层面和计算层面着手：在算法层面，对算法模型做小型化和轻量化处理后，不仅计算需求得以减少，检测、分割等算法模型也得到精简；在计算层面，通过提高并行度和资源利用率，计算效率得以提升。在硬件方面，最新升级的AutoDrive 2.0，可将最优部署信息建模到神经网络搜索优化方案中。这种基于软硬件协同优化的神经网络搜索方案，让小蛮驴的深度学习算法，得以在嵌入式计算单元上实现，最终提升了它的工作时延和工作准确率。
　　在传感器方面，达摩院提出多层级多传感器融合的技术解决方案，将激光雷达、摄像头、毫米波雷达、惯导等传感器结合在一起，生成了多传感器融合系统。该感知系统结合前融合和后融合的技术模块，能更精确地输出周围障碍物的位置、运动状态和姿态等信息。
　　小蛮驴三大优势：智能、安全、可量产
　　以上技术的加持，让小蛮驴拥有智能、安全、可量产等三大竞争力。在智能方面，小蛮驴具备类人认知的决策能力。在顺滑处理转弯、急停、倒车等复杂的末端场景中，其自动驾驶率可达99.9999%。据陈俊波表示，在末端场景测试中，他们会设置一些路桩，路桩上带有宽度不到三厘米的连接带。99.9999%的自动驾驶率，相当于小蛮驴在行驶过程中，遇见上述细小连接带时，依然能把它识别出来、并进行绕行。陈俊波介绍称，为实现该驾驶率，达摩院花费两年左右的时间，在真实的末端场景中，做了不间断的小批量试运行。
　　在安全方面，小蛮驴拥有五重安全设计：即人工智能大脑、冗余小脑、异常检测刹车、接触保护刹车、远程防护。其中，最重要的是人工智能大脑，它能做整体的定位、感知、预测、决策规划、控制，以保证小蛮驴的安全性。冗余小脑，是为了保障在人工智能大脑出现问题时，冗余小脑可以去负责兜底。
　　在量产方面，通过使用算法自研+深度定制的策略，小蛮驴已具备规模化量产能力。这背后主要有三大原因：第一，小蛮驴的外观，由达摩院自主设计，并拥有设计专利；第二，小蛮驴的底盘及激光雷达等核心主传感器，属于内部深度定制；第三，小蛮驴拥有高性能、低成本和低功耗的计算单元。一款产品，只有具备量产能力，才能走出实验室、进入寻常用户中。
　　谈及这一过程，陈俊波表示：“机器人或自动驾驶车辆的主要成本，一是传感器设备，其占据着成本大头；二是计算设备和计算平台，在这方面达摩院有一个深度化定制的嵌入式异构计算平台；三是运动底盘和整个上装。达摩院结合三大成本和自身算法，对大规模硬件做了深入定制，再加上软硬件一体化的设计，让小蛮驴的成本得以大幅下降。”
　　将最先用于菜鸟驿站
　　目前，菜鸟驿站是达摩院物流机器人最大的客户。菜鸟驿站率先大批量地使用小蛮驴机器人，预计明年小蛮驴就将出现在人们身边。
　　届时，用户可在手机上预约好配送时间和配送地址，并指定由小蛮驴来做配送。发出的请求进入云端调度系统后，菜鸟驿站工作人员会把订单商品，从驿站中拣出来、并放到小蛮驴上。小蛮驴到达指定位置后，会电话通知用户，让用户到预约地点取包裹。概括来说，小蛮驴取代的是快递员的跑腿服务，它并不能取代驿站工作人员的双手。此外，菜鸟驿站在使用时，还要给小蛮驴配备停车充电场地和网络基础设施。
　　小蛮驴回到停车场时，一是可以充电，二是可以上传数据，它会把所有运行数据都上传到云端。云端收到数据后，可对整个算法进行训练、优化、迭代和验证。使用5G通信技术，小蛮驴还能做到实时数据上传。
　　达摩院的机器人宏愿和机器人通用技术
　　事实上，阿里从2015年就已开始探索机器人赛道。自2017年起，达摩院更加关注末端物流赛道，并进行了线下运营场景的前期探索和实践，以及围绕多维度自动驾驶场景来做数据沉淀。小蛮驴发布后，达摩院将从中提炼出机器人通用能力，机器人通用能力在车端，主要有定位、感知、预测、决策规划、控制等算法，在云端则有整体的链路。
　　对于机器人通用技术，陈俊波表示：“在这方面，达摩院有着多年积累。本次发布的，不仅仅是一款机器人，同时还有一个机器人平台。达摩院希望把机器人的通用化能力抽象出来，并沉淀成机器人平台来赋能整个行业。达摩院的自动驾驶实验室，还将依托阿里云和整个阿里集团，打造出云端一体化的产品链路。一家机器人初创公司可能没有能力去打造完整的系统化能力。因此达摩院希望把自己的能力沉淀出来，并开放给整个机器人行业。”
　　由于不同末端场景，面临着多样需求，比如消杀机器人、机场巡检机器人等。而在不同末端场景，大家对场景需求的理解程度各有高低。从淘宝诞生开始，阿里就开始做物流，因此其对物流的理解，相对来说更深刻。
　　同时，得益于菜鸟驿站的赋能，达摩院也有能力深耕不同场景的机器人服务。达摩院表示，尽管菜鸟驿站是小蛮驴的最大客户，但他们也非常欢迎外部客户。鉴于社会上还有很多其他需求，他们希望能和外界一起合作研发不同场景的机器人。（达摩院）