머스크는 2023년 1월 14일 트위터에 올린 글에서 “아마존이 몇 년 안에 인간보다 로봇을 더 많이 추가해도 놀라지 않을 것”이라며 “미래에는 인간보다 로봇이 훨씬 더 많을 것”이라고 말했다.
2022년 9월 30일 AI DAY에 Tesla는 Tesla 로봇의 프로토타입인 Optimus Version 1을 공개했습니다.
머스크는 “이 행사는 당신과 같은 세계에서 가장 재능 있는 사람들이 Tesla에 합류하여 로봇을 현실화하고 대규모로 실현하도록 돕는 것입니다.”라고 말했습니다. 로봇 개발을 앞당길 새로운 인재를 모집하기 위해 현재 테슬라 로봇을 소개하고 로봇의 하드웨어 및 소프트웨어 개발 현황에 대한 기술 발표회를 가졌다. 그리고 테슬라 로봇이 널리 보급되면 경제는 무의미해지고 무한 생산이 가능해지며 인류는 미래에 더욱 번영하게 될 것이라고 말했다.
테슬라 로봇의 장점
Tesla 로봇의 장점은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다.
1. 로봇 손
인간 손의 구조를 모방하도록 설계되었습니다. 손가락은 작고 얇은 물체를 집도록 설계되었습니다. 모든 손가락은 독립적으로 움직이며 엄지 손가락은 2개의 자유도를 가집니다. 도구를 집는 데 유용합니다.
2. 로봇 액추에이터
마찬가지로 인간의 관절이나 근골격계의 모양을 기반으로 필요에 따라 28개의 액추에이터를 식별했습니다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 모든 로봇의 골격과 동작을 6개의 액추에이터로 구현했습니다.
3. 로봇의 뇌
그동안 시장에 선보인 모든 로봇의 양산·출시 실패의 주원인은 로봇의 뇌가 실용화에 적합하지 않기 때문이다. 기존 전기차의 자율주행 기술을 기반으로 테슬라의 로봇은 로봇에 최적화된 시뮬레이션을 통해 체내 중앙집중장치를 설계했다. 즉, 로봇의 두뇌 역할을 하는 부분이 신체이며, 하나의 디자인으로 로봇의 모든 부분을 제어할 수 있도록 설계되었습니다.
세 가지 기능 모두 테슬라 로봇의 양산을 기반으로 개발됐다. 로봇의 대량생산은 경제를 무의미하게 만들 정도로 우리 사회에 강력한 도미노 효과를 낳는다. 테슬라 로봇을 가장 먼저 선보일 곳은 테슬라 비히클 팩토리(Tesla Vehicle Factory)다. 인간이 다루기 어렵고 위험하고 쉬운 분야에 우선 적용해 테슬라 차량 2000만대 양산 목표를 달성할 예정이다.
Tesla 로봇의 하드웨어 특성을 자세히 살펴보면 Tesla 로봇이 손, 액추에이터 및 두뇌에 강점을 갖는 이유를 이해할 수 있습니다.
Tesla 로봇 하드웨어 기능(2022년 9월 30일 기준)
ㅇ (하드웨어 아키텍처) 주황색은 액추에이터이고 파란색은 전기 장치입니다. Optimus의 첫 번째 개발 플랫폼인 버전 1은 인간 기반 연구를 통해 만들어졌습니다.
또한 차량 설계의 기초를 사용하여 비용 및 효율성과 같은 요소를 설계 및 분석, 구축 및 검증 및 최적화합니다. 결과적으로 가능한 각 요소의 구성 요소 수와 전력 소비를 줄입니다. 예를 들어 로봇의 손과 발에 있는 센서와 배선을 줄입니다. 손과 발이 무거우면 움직이기가 상당히 힘들고 힘도 많이 든다.
플랫폼의 물리적 중심에서 전력 분배 및 계산을 중앙 집중화합니다. 실제로 몸통 중앙에 배터리 팩이 있습니다. 배터리 팩의 용량은 2.3킬로와트시이며 하루 종일 사용할 수 있습니다. 배터리 팩의 장점은 팩 내의 단일 회로 기판에 통합되어 있다는 것입니다.
즉, 계량에서 충전 관리 보안, 전력 분배에 이르기까지 모든 것이 한 곳에서 이루어집니다.
그래서 로봇 두뇌의 역할은 머리가 아니라 몸이다. 중앙 컴퓨터가 있습니다. 로봇 자동 조종 장치 하드웨어 및 소프트웨어를 사용합니다. 뇌는 시각적 데이터를 처리하고 여러 감각 입력 및 통신을 기반으로 2초 안에 결정을 내립니다. 따라서 통신을 지원하기 위해 무선 연결 및 오디오 지원이 있습니다.
ㅇ (하드웨어 시뮬레이션) 로봇이 얼마나 잘 걸을 수 있는지는 넘어지지 않고 얼마나 안정적인가에서 시작됩니다. Tesla는 자체 슈퍼컴퓨터 및 소프트웨어 기술을 기반으로 하드웨어 시뮬레이션을 실행했습니다. 사람의 무릎 구조를 모사하여 에너지를 효율적으로 사용하면서 무릎에 최소한의 힘이 가해지는 지점을 찾아 액추에이터를 설계했습니다.
무릎 관절을 시뮬레이션함으로써 Tesla는 아날로그 기계적 연결로 인해 발생하는 4개의 비선형성이 실제로 선형화될 수 있는 스윗 스팟을 도출했습니다. 최적점은 액추에이터가 가능한 최소 전력을 갖는 지점에서 에너지가 소산되는 효율적인 지점입니다. 파란색 곡선은 무릎 관절에 4개 막대 연결 장치가 없을 때 해당 액추에이터에 의해 실현되는 간단한 2개 막대 연결 장치에 의해 제공되는 힘 대 무릎 굴곡 각도입니다. 이것은 두 개의 링크로 구현된 액추에이터가 효율적이지 않고 더 많은 힘을 흡수한다는 것을 의미합니다.
ㅇ (액추에이터) 현재 Tesla 전기 자동차와 로봇 사이에는 많은 유사점이 있습니다. 전기차 파워트레인을 설계할 때 가장 중요한 것은 에너지와 질량의 상관관계에 따른 비용이다. 인간은 걷기, 계단 오르기, 무거운 물건 나르기 등 관절에 의해 관절로 변환되어야 하는 더 높은 수준의 작업을 수행하는데, 이를 시뮬레이션으로 분석하였다. 조인트에 대한 토크-속도 궤적을 생성하기 위해 모델이 사용되었습니다.
시뮬레이션에서 액추에이터의 효율은 시간 경과에 따른 작업에 대한 누적 에너지와 소비 전력을 사용하여 계산되었습니다. 계산 결과는 최종적으로 특정 액추에이터에 대한 비용으로 계산되었습니다.
Tesla가 각 액추에이터를 시뮬레이션했을 때 결과적으로 액추에이터 설계가 너무 많이 요구되어 결국 대량 생산에 문제가 발생했습니다. 결과적으로 Tesla는 동시에 둘 이상의 관절에 대한 성능 요구 사항을 충족할 수 있는 액추에이터를 찾았습니다. 이는 액추에이터가 최적화되었음을 의미합니다.
최적화 결과 최종적으로 6개의 액추에이터가 설계되었습니다.
3개의 로터리 드라이브와 3개의 선형 드라이브가 있습니다. 모두 출력 또는 질량당 토크가 큽니다.
선회 드라이브에는 고속 측의 앵귤러 콘택트 볼 베어링과 고속 및 저속 측의 크로스 롤러 베어링이 있는 기계식 커플링이 있으며 기어 트레인은 웨이브 기어입니다. 3개의 내장 센서와 맞춤형 영구 자석 기계가 있습니다.
선형 드라이브에는 유성 롤러와 반전 유성 스핀들이 있습니다. 효율성, 압축 및 내구성을 허용하는 기어 트레인을 사용하여 리니어 액추에이터가 얼마나 많은 힘을 견딜 수 있는지 또는 얼마나 많은 힘을 발휘할 수 있는지를 입증하기 위해 한계 테스트를 수행하여 9피트에서 500kg의 반음이 나왔습니다. 그랜드 피아노를 들어올리는 장면을 영상으로 제공했습니다.
ㅇ (로봇손) 사람의 손은 초당 300도의 속도로 움직일 수 있으며 수만 개의 촉각 센서가 있습니다. Tesla의 로봇 손 디자인은 일상 생활의 거의 모든 물체를 조작하는 것을 목표로 합니다. 그것은 다섯 개의 손가락과 반대쪽 엄지를 가지고 있습니다.
Tesla 로봇의 손가락은 유연하고 강한 금속 힘줄로 구동됩니다. 작고 얇고 섬세한 물체를 정밀하게 잡는 데 최적화되었습니다. 큰 조리개를 단단하게 유지하는 것도 가능합니다. 공장에서 사용하기 위해 무거운 물체를 고정할 수 있습니다.
또한 사람의 손처럼 움직이고 가벼운 물체를 잡을 수 있도록 설계되었습니다.
Tesla의 로봇 손은 무겁고 가벼운 물체를 잡고 운반하도록 특별히 설계되었습니다. 6개의 액추에이터와 11개의 자유도가 있습니다. 약 9kg의 무거운 물체를 운반할 수 있습니다. 도구를 사용하고 작은 부품을 집는 정밀도가 있습니다.
또한 로봇은 센서 피드백을 통해 물체를 쥐고 있는 것과 고유 감각에 대해 학습하고 인간 손의 적응성을 모방했습니다. 적응성은 본질적으로 손이 잡고 있는 물체에 적응할 수 있도록 하는 복잡한 메커니즘입니다. 또 다른 중요한 부분은 클러치 메커니즘을 사용하여 손을 완전히 뻗지 않고도 물건을 잡고 운반할 수 있다는 것입니다.
가격 테슬라 로봇
AI DAY에서 머스크는 먼저 로봇의 양산성과 가격을 언급했다.
ㅇ (양산) 백만 단위로 생산됩니다.
ㅇ (로봇가격) Tesla 자동차보다 훨씬 저렴합니다. 아마 $20,000 미만일 겁니다.
로봇도 전기로 구동되고 기계적 구조와 전기기계적 특성을 가지고 있기 때문에 화석연료를 대체하는 데 사용된다면 전기자동차와 마찬가지로 2050년까지 순제로에 도달하는 정부 보조금이 향후 시행될 것으로 예상할 수 있다.
현재 Tesla 로봇 개발 현황(2023년 3월 1일 기준)
2023년 3월 1일 투자자의 날, Tesla는 Tesla 로봇의 개발 현황을 다시 한 번 공개했습니다.
최근 투자자의 날에서 Tesla는 Tesla 로봇 스타트업 현장에서 손가락 관절 움직임의 성능을 개선하는 데 집중했습니다. 그리고 손으로 전선이나 커넥터를 잡고 뽑기 위해 사람의 손에 더 가까이 가져갈 수 있다는 점이 크게 강조되었습니다.
또한 다른 로봇이 팔을 들어 올리고 움직이며 새로 조립된 로봇의 팔을 부착하는 모습도 보여줍니다.
머스크는 현재 개발 중인 로봇의 가장 큰 장점은 로봇이 실생활에서 자율적으로 움직일 수 있고 사람이 언제든지 로봇을 제어할 수 있으며 시각적으로 무엇을 해야 하는지 알 수 있다는 점이라고 강조했다. Tesla의 로봇은 제조를 위한 물건을 설계한 다음 스스로 제작하는 데 능숙하다고 합니다.
우리는 또한 모든 것을 직접 디자인했습니다. Optimus 액추에이터는 모두 맞춤 설계되었으며 조명, 기어박스의 전기 모터, 전기 드라이브 및 배터리 팩을 포함하여 Optimus에 들어가는 모든 것이 사내에서 개발되었습니다. 전 세계에 수많은 전기 모터와 기어박스가 있지만 그 중 어느 것도 기성 휴머노이드 로봇에 사용할 수 없습니다.
머스크의 발언에서 가장 중요한 것은 제품의 양산과 실제 출시를 염두에 두고 있다는 점이다.
2000년대 초반부터 휴머노이드 로봇은 수많은 기업에서 연구개발을 해왔지만 양산과 출시에 성공해 소비자의 일상에 직접적인 영향을 준 제품은 없었다.
그 투자자의 날 머스크는 이렇게 말했습니다.
“(1) 실용적인 목적을 위해, (2) 합리적인 규모로 실제 제품을 판매하는 것이 가능해야 합니다. (3) 남들보다 훨씬 빨라야 한다. (4) 이러한 점은 실현 가능합니다. (5)는 단지 타이밍의 문제일 뿐입니다.”
그리고 미래 로봇 시장의 규모로는 로봇과 인간의 비율이 1:1 이상이라고 언급했다.
즉, 사람보다 로봇이 더 많아질 것입니다. 가정용과 산업용 로봇을 합친 숫자가 사람 수를 넘어선 셈이다.
그 시점에서 경제는 무의미해진다. 경제는 사람이 생산하는 것이지만 머스크는 인간보다 로봇이 더 많고 로봇이 인간보다 더 많이 생산할 수 있다면 그 생산량은 결국 무한대가 될 수 있다고 믿는다.
Musk는 또한 Tesla의 장기 판매 측면에서 로봇이 자동차보다 더 많은 수익을 창출할 것이라고 생각했습니다.
(그러나 장기적으로 자동차 쪽보다 훨씬 더 가치가 있을 것입니다)
테슬라 로봇이 그림을 덮고 있는 천을 제거하는 장면을 보여줬다.
사람의 검지만큼 정밀한 움직임입니다.
즉, 투자자의 날에 테슬라 로봇은 제작된 로봇 팔을 잡고 천천히 걷고 움직일 수 있으며, 로봇 팔은 전동 드라이버와 나사로 다른 로봇을 조립하는 데 사용되었습니다. 마지막으로 미세 조정으로 천 덮개를 들어 천을 제거했습니다. 사람의 손과 흡사한 정밀한 손놀림을 보여주었다.
결국 로봇은 인간의 삶에 가까워질 것입니다. chatGPT처럼.
로봇 비용은 $20,000 미만입니다.
약 2600만 원이면 도구 사용과 정확한 손놀림이 필요한 작업을 1인을 대체할 수 있다.
남은 것은 인간의 지시(뇌)와 대량 생산을 얼마나 빨리 따를 수 있느냐 하는 것뿐이다.
Tesla가 이 두 가지에 모두 성공하는 날 경제는 무의미해지고 사람이 일을 시작합니다.
+ 읽어주셔서 감사합니다.
ㅇ (2023-03-25) 테슬라 수요
ㅇ (2023-03-08) 스타링크 : 테슬라 자율주행 완성