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当同一台机器人被部署在工厂车间和城市街道时,它们所面对的环境截然不同。在结构化的工厂环境中,机器人技术的应用已相当成熟,但一旦进入如城市道路这样的开放场景,挑战便急剧增加。尤其是在户外城市环境中,机器人需要全天候不间断运行,这意味着它们必须能够抵御各种天气条件,并应对复杂的人流和车流。
根据中国信息通信研究院发布的《具身智能发展报告》,当前具身智能的现状可概括为“数据、模型、本体、场景难闭环”。然而,毫无疑问的是,到2026年,具身智能将从技术验证阶段步入场景落地阶段,而城市服务正成为衡量其落地能力的关键领域。
针对这一情况,库萨科技设定了“具身智能服务城市开放场景”的目标,并采取了明确的策略:打通数据采集、模型训练到机器人部署的全栈工程流程,确保机器人在真实世界中能够稳定运行。库萨认为,要跨越规模化落地的鸿沟,研发和工程化能力必须齐头并进。
库萨科技成立于2023年,其核心团队成员来自清华大学、上海交通大学等知名高校,并在整车、机器人及自动驾驶领域拥有15年的研发与管理经验。公司的核心产品是面向城市开放场景的服务机器人,目前已在全国超过40座城市投入运营。
在今年7月中旬,库萨科技推出了Kusa Robo Platform,一个专为城市级具身智能部署设计的工程化平台,实现了从数据采集、模型训练到多终端部署和远程运维的全栈闭环。作为少数深入该领域探索的公司之一,库萨科技希望通过此平台解答一个行业普遍存在的难题:为何构建专用平台是实现具身智能规模化落地的关键?
许多从自动驾驶领域转型的团队起初认为,将二维问题提升至三维即可。库萨的团队也曾有过类似想法,但深入实践后发现,实际的基准和评价体系发生了根本性变化。
最显著的区别在于评价标准的转变。在相同场景下,乘用车的任务是从A点到达B点,并避免碰撞、保证乘坐舒适度。而城市环卫机器人则需要主动与各种物体发生互动并做出判断。例如,面对路边一个鼓起的黑色塑料袋,其内部可能是砖头、满水的矿泉水瓶,还是空瓶子,这决定了机器人需要采取截然不同的处理方式。自动驾驶车辆可以简单地碾过或绕行,但环卫机器人必须尝试清扫,若无法清扫再做下一步决定,因为其核心指标是清除垃圾,遇到障碍物绕行意味着任务未完成。
评价标准的改变背后,隐藏着一个被低估的挑战——物理交互。库萨科技联合创始人兼CTO陶圣指出,自动驾驶领域对接触力学的关注较少,是因为汽车行业已有成熟的底盘技术。然而,城市服务机器人必须实现末端清扫结构的力矩反馈、旋转控制与整车控制的深度耦合。从“车”到“机器人”的跨越,关键在于此。处理好物理交互不仅需要传感器,更需要模型对物理世界的深刻理解。
陶圣表示,选择城市场景的核心在于看到了真实且紧迫的需求。城市空间复杂性高、技术门槛大,同时又能直接产生商业价值,是检验具身智能工程化能力的理想环境。更重要的是,城市服务机器人行业的市场渗透率不足1%,是一个尚未充分开发的巨大市场。
尽管面临巨大挑战,但回报明确的城市服务机器人领域,是一项值得长期投入的“难而正确”的事业。这种高门槛也决定了城市级具身智能需要一套专门的工程平台,而库萨的Kusa Robo Platform正是为此而生,其核心技术体现在以下三个方面。
库萨发布的三项核心技术各司其职。Kusa OS是一款面向城市级具身智能的专用操作系统,负责机器人的稳定运行和实时调度。Corner Factory是数据工厂,能够自动挖掘、清洗和标注长尾场景数据。Kusa Omni-CTS是全模态具身模型,负责从场景感知、认知理解到动作输出的完整流程,旨在解决机器人如何在城市中“跑得稳、学得快、懂场景”的问题。
Kusa OS着力解决“跑得稳”的问题。该操作系统的研发可以追溯到2018年库萨团队在码头无人驾驶项目上的经验。ROS2作为机器人领域主流的开源框架,虽然易于研究者快速验证算法,但在长期稳定性和实时性方面存在不足,可能在城市服务场景中带来不可预期的延迟和抖动。因此,库萨从底层自主研发了Kusa OS。
与城市服务类似,码头场景也需要7x24小时不间断运行,对稳定性和实时性要求极高。库萨基于数据分发技术,从零开始构建了一套精简且模块化控制的系统,以实现更高的稳定性和确定性。经过长期迭代,Kusa OS在长期稳定性、确定性调度和时延抖动压缩方面解决了行业痛点。
然而,自主研发OS也付出了巨大代价,尤其是在工具链方面。ROS2社区拥有大量的开源工具,而自研则需要从头构建。库萨的解决方案是开发一套编程工具链,利用描述性语言自动生成初始化代码,以降低迁移成本。这种对底层自由度和实时稳定性的追求,是自研的必然选择。
如果说Kusa OS是“底座”,那么Corner Factory就是“燃料”,它解决了“持续学习”的问题。库萨的数据飞轮通过打通整套数据处理流程,实现了从早期80%到如今90%以上的数据自动标注。
陶圣介绍,完整的数据链路是这样的:机器人作业中遇到异常触发停车,自动保存多传感器数据;返回作业站点后,数据采集器将数据传回数据工厂。首先进行人脸、车牌等脱敏处理,然后进入自动标注流程,从2D分割分类升级到3D占用网格和三维重建。人工进行最后的修补确认后,专用模型会筛选出值得学习的长尾场景,入库后用于模型训练。
在Corner Factory中,Kusa Omni-CTS能够基于单帧真实场景输入生成时序视频流,并同步生成3D点云和OCC语义占用。Kusa Omni-CTS将OCC/3D点云作为核心中间表征,在二维观测与三维结构之间建立物理级空间约束,确保空间理解的准确性,并支持数据闭环的高效运转和模型周级迭代。
陶圣坦言,数据飞轮本身并非技术壁垒,真正壁垒在于数据本身,因为数据与场景高度相关,无法凭空想象。数据飞轮带来的先发优势,本质上是时间和量的积累。
作为“大脑”,Omni-CTS解决了让机器人“懂场景”的工程化难题。陶圣解释,库萨模型的“第一性原理”在于思维方式的转变,而非单一技术突破。团队整合了视频生成、时空编码、3D Gaussian等前沿技术,形成了一套原创解决方案。
在工程化领域,这被视为模型结构创新,突破了模型异步输入的难题。在真实机器人应用中,多传感器数据输入频率不同(如激光雷达10Hz,相机30Hz,IMU 1000Hz),强制同步会带来延迟或矛盾,导致模型性能下降。
Kusa Omni-CTS通过两层机制解决此问题:第一层是跨模态异步特征对齐,在高维隐空间构建连续时空曲线,允许各传感器按自身节奏采集数据,模型内部自动对齐,实现数据流畅流动,无需昂贵硬件同步。第二层是物理一致性预测,在高维空间构建符合物理动力学的连续轨迹,使模型不仅能理解当前情况,还能基于物理规律预测未来可能发生的状况,并选择最优执行方式。
从硬件角度看,该设计对硬件改动不大,却解决了模型能力因时间抖动而大幅下降的问题。在具身智能领域,多模态融合是最终解决方案,兼具上限和兜底能力。
对库萨而言,研发与工程化是密不可分的。单纯的研发无法落地,而仅有工程化则难以守住技术门槛。库萨将两者置于同等重要的位置。Kusa Omni-CTS的结构创新和自研OS的底层重构,体现了扎实的研发功底;而OS、数据飞轮与全模态融合的协同,则将研发成果转化为稳定、高效的工程系统。研发是库萨的基础,工程化是其核心竞争力。
这三项技术共同构成了一个认知进化的闭环。虽然单点技术可能被复制,但OS、数据飞轮与全模态融合的深度耦合,加上在城市场景中积累的时间,形成了全栈协同的系统性优势,构筑了库萨独特的竞争壁垒。
既然城市服务被视为一场考试,那么成绩如何至关重要。目前,库萨的具身智能产品已部署到40多个城市,三年内从零起步实现数倍甚至数十倍的交付规模增长,在这一细分赛道中表现突出。
在中大型开放道路场景,库萨已进入常态化运营阶段,商业模式跑通并产生实际作业价值。然而,陶圣也对未来的挑战进行了“降温”:从存量来看,规模化问题尚未完美解决,场景泛化能力仍需增强,硬件仍需经受极端天气考验,产能也正从单线500台向5000台迈进。
他直言:“没有验证之前,都还是打嘴炮。”这是因为规模化生产的每个阶段(0到1、1到100、100到10000)都面临不同的挑战。可以确定的是,技术迭代始终由真实需求驱动,真实世界的长尾场景远超预设。
一个具有说服力的场景是识别一根“不起眼”的鱼竿。当库萨的产品从市政道路拓展到公园、园区等更贴近人的场景时,会遇到钓鱼者放置的细长鱼竿。此前团队专注于地面管线检测,从未考虑过空中的细小物体,因此需要重新采集数据进行训练。
陶圣从中领悟到,在规模化落地之前,大部分技术迭代都是为了应对突发场景,团队不可能预设所有问题,这是一个逐步发现和解决的过程。
第二个案例是“书包旁的纸与铅笔”。傍晚时分,机器人看到书包、纸笔,旁边有学生在跑。通过语义理解,机器人能判断学生可能是文具的主人,书包和文具属于临时存放,因此选择不清扫。第二天,当书包和人都不在,同样的一张纸,则会被判定为遗留垃圾。这一场景判断依赖于大模型对整张图片的语义理解能力,能够关联人、物、时间、空间。
无论是识别鱼竿还是理解放学场景,这些迭代之所以能够快速发生并部署到机器人体内,得益于Corner Factory的数据飞轮和Kusa Robo Platform的通用性。
除了应对长尾场景,平台还需适应不同形态的切换。目前,同一套平台已成功从轮式机器人切换到双轮足式,机械臂控制也从2-3个自由度平滑扩展到多自由度,证明了平台不会被特定机器人形态所限制。
跨形态适配的难点在于本体动力学和控制矩阵的差异。库萨的解决方案是硬件抽象层,将力矩、角度等物理量统一抽象,上层算法无需关心具体细节,底层运动学模型会将其转换为可执行指令。陶圣比喻,这如同人游泳时无需刻意思考划水动作,会逐渐形成肌肉记忆。一脑管理多形也是如此,大模型负责顶层思维,底层小模型则处理具体执行。
未来,平台的进化空间主要在于大模型。OS底层相对稳定,已基本满足需求,而大模型正回归数学本质,引入物理和数学约束,例如利用流体力学描述物理概念并嵌入世界模型,使3D空间理解成为共识。
具身智能的操作系统不太可能像手机那样一家独大,机器人场景的碎片化程度远超手机和PC,最终很可能是“多家分天下”。在行业格局最终形成之前,库萨的目标是让城市服务机器人在更多纵深场景中实现“开箱即用”,成为可靠、持续、可规模化的生产力伙伴,从而提升城市运行的效率和韧性。
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