造了 34 年音频设备，Velodyne 为何突然成了激光雷达的先锋？

编者按：如果你关注无人车领域，你肯定会知道 Velodyne 这家公司，Velodyne 目前已经是激光雷达行业的佼佼者，它的成功得益于2009 年 Google 推出的无人驾驶汽车项目，在当时更多被认为是 Google X 实验室里疯狂的想法之一，支撑起谷歌疯狂想法的则是 Velodyne 的产品，然而在应用到 Google 无人车项目之前，Velodyne 确实一家名副其实的老店，做的是音频设备，作者 Alan Ohnsman 在本文中详细介绍了 Velodyne 公司在发展过程中的转型。

大卫·哈尔（David Hall）输入一行代码之后，没过几秒钟海滨住宅的电动大门就打开了。住宅是很大的建筑综合体，与科技企业家的形象不符，哈尔肩负一项重要使命：带领每一个人进入自动驾驶汽车时代。哈尔现年66岁，他是Velodyne的CEO，这是一家领先的激光雷达传感器制造商，而激光雷达是无人驾驶汽车的眼睛，有了它汽车才能看清周边一切。哈尔的住宅建筑群看起来有点摇摇欲坠，房屋很矮，盖了木瓦，用金属架构建造，位于加州Bay Area海岛型小镇Alameda。他喜欢这座住宅，这里既是住所，也是工作室，在这里，天生喜欢鼓捣小发明的哈尔会研究自己的项目。

一端有一个谷仓大小的工棚，哈尔与一个工程师团队在里面工作，完善自己最新的研究项目：这是一项专利技术，能让船只在最糟糕的水面上保持稳定。哈尔的妻子叫马塔（Marta），她是Velodyne的业务发展主管，她在一个艺术工作室绘画雕刻，工作室安置在其它大楼内。几辆福特F-150皮卡汽车停在笨重的起重机附近，起重机将船只从水中吊起，或者放入水中。哈尔自己的家实际就是一艘居住船，或者说是宽敞的组合建筑，它们牢牢栓在驳船上。进入客厅，你会听到波浪轻轻抚摸运河河岸，运河将Alameda与Oakland分开。这是一个不同的世界，远离硅谷的喧嚣与浮华，Velodyne将总部设在硅谷。隐士一样的哈尔说：“我是一名工程师，是一个内向的人，是一个书呆子，跑在时代之前。”

大约领先时代10年。2006年，哈尔为自己的一项发明申请专利，也就是多光束旋转激光雷达传感器，说来有点偶然，这项专利让Velodyne成为了革命的中心，这次革命将会颠覆汽车和科技产业。因为一时兴起，哈尔开发了激光雷达传感器。1983年，哈尔成立了Velodyne，这是一家成功的企业，因为生产专业音响设备颇有名气。不过哈尔一直在发明新东西，后来他开始痴迷于一项竞赛，这项竞赛似乎有点不切实际，也就是美国国防部赞助的竞赛，参赛者需要开发无人驾驶汽车。竞赛很有趣，也是一个很好的实验场，可以让他展示自己的工程才华。哈尔用了几年时间优化车顶式激光雷达传感器，它由64条激光组成，围着一个小电动机旋转，哈尔的设备成为了竞赛获胜团队的挚爱。William "Red" Whittaker是卡耐基梅隆大学的机器人专家，他还是无人驾驶汽车运动之父，Whittaker评价说：“无人驾驶是革命性的技术。”

竞赛名叫DARPA Challenges，它成为了自动驾驶汽车行业的“大事件”，因为哈尔开发了激光雷达组件，Velodyne从一家中型家族式企业变成了销售热门商品的企业，这是一家成立了34年的创业公司，它的技术正在改变交通运输和机器人产业。到了今天，Velodyne已经成为先进汽车激光雷达的顶级供应商，几乎每一家开发或者测试无人驾驶汽车的汽车和科技公司都会使用它的产品。通用汽车、福特、Uber、百度就是大买家，甚至连Caterpillar也将Velodyne技术用在庞大的机器人采矿车上。多年来，谷歌一直就是Velodyne的大客户，虽然谷歌自己也在开发传感器。需求正在增长，没有任何企业的产量比得上Velodyne。

我们正在朝着无人驾驶前进，这是一个巨大的金矿，事实证明，销售相关组件是有利可图的。Velodyn仍然是一家私营公司，今年它的营收将会达到2亿美元，公司已经盈利。Velodyne总裁Mike Jellen说，现在它们已经将年销售目标定在10亿美元，何时达到目标？他不愿意说。公司正在快速扩充产能，去年，Velodyne获得百度与福特的投资，总计1.5亿美元。当年创业时，哈尔只有20万美元，钱大部分来自父母和爷爷，百度与福特的钱是Velodyn获得的第一笔外部投资。Velodyne不愿意透露自己的估值，只是暗示说估值达到了20亿美元。据说哈尔拥有的股份超过50%，也就是说他的个人净资产超过10亿美元。Jellen说公司可能会在2018-2019年IPO。

哈尔已经开始思考更大的事情。他想增加激光雷达的产能，从每年生产成千上万个，增加到明年的100万个。为了达到目标，他忙着将Velodyne位于San Jose的工厂变成机器人工厂，也就是将它变成完全自动运营的庞大工厂，加快生产速度，同时降低复杂设备的成本，让竞争对手无法跟上节奏。我们不妨将它想像成缩小版特斯拉工厂，马斯克希望工厂能够用机器制造机器，他谈到Gigafactory与下代工厂时就是这样描述的。至少要到2019年或者2020年特斯拉的自动化工厂才能投产，哈尔不同，它希望自己的机器人工厂明年就能运营。如果完成任务，Velodyne就会成为科技大革命的前沿阵地：汽车自动行驶，工厂只需要技术员和程序员，不需要组装工人。哈尔说：“这就是目标，你的工厂能够关掉灯运营吗？如果可以，你就能够在美国生产这些东西。”

（Velodyne的制造工厂）

哈尔可能是制造方面的科技显贵，尽管如此，他仍然是一名工程师，喜欢在家中实验室鼓捣小发明，经常穿着褪色的牛津布衬衫、斜纹裤和跑鞋。谈论自己时，他一般不愿意多讲，如果谈到其它一些事情，比如1970年代的波士顿机器工厂，他的眼睛就会发光，机器工厂为一些客户生产特殊组件，比如Raytheon和哈佛医学院。

他是在康乃迪克州长大的，父亲是一名工程师，建造核电站，爷爷是一名物理学家，1930年代曾发明过扫描技术，让彩色摄影变成了可能。在爷爷的帮助下，少年时代的哈尔有了自己的工作室，在那里，他制造了电动自行车，还开发了声音非常大的吉它放大器。

后来他到克利夫兰凯斯西储大学学习机械工程，当时是1970年代早期。大学毕业后他搬到了波士顿，开了一家店铺，为科技、医疗、工业企业制造组件。项目很有趣，创意要求很高，不过这种默默无闻的工作让人沮丧。他决定制造消费产品。哈尔回忆说：“当时我在想，如果未来某个时间点我走过街道，喊出我的品牌名，希望偶尔能有人听过我们的名字。”

1980年代初，哈尔来到了湾区，准备进入音频产业，当时这个行业正在快速发展。哈尔说：“你可以去立体声店铺，那里有许多新东西。”在家人的支持下，他开始制造高端低音炮，设计可以减少失真，他还为设计申请了专利。哈尔将公司取名叫作Velodyne，取这个名字是因为他喜欢骑自行车。Velodyne开发的扬声器价格介于2000-5000美元，它得到了认可。哈尔称：“与之前的所有产品相比，扬声器声音更大、更深，听起来不像是那些会瓦解的扬声器。”

哈尔的兄弟布鲁斯（Bruce）也加入进来。业务不断壮大，客户不断增多，包括Bay Area体育明星以及罗宾·威廉姆斯（喜剧巨星）。音频产业的竞争越来越激烈，价格战很血腥，到了1990年代末，哈尔开始寻找新业务。

后来，公司成立一个部门，为有线电视节目Robot Wars制作格斗机器人，哈尔制作的一个机器人在2001年世界挑战赛中拿到了第二名。年度DARPA Challenges挑战赛给哈尔带来了更大的挑战，这是一个无人驾驶汽车比赛，最开始在加州荒漠举行，后来转到了城市地区。2002年，哈尔开始用不同的技术做实验，包括摄像头与激光技术，2004年和2005年曾参加竞赛。他看到摄像头的不足，于是与其它人合作，将注意力转向了激光雷达，它可以为个体图像绘图、测量，然后将图像拼接在一起，变成细节更丰富的地图。

随后，哈尔对激光雷达进行修改，变成了安装在车顶的单元，有64束旋转激光，事实证明这套设备是一个大突破，最终让汽车有了视力。卡耐基梅隆大学机器人专家Whittaker说：“它让我们想要的普通驾驶变成了可能。”安装哈尔的激光雷达元件后，Whittaker的 Tartan Racing团队在2007年赢得200万美元奖金。斯坦福团队由Sebastian Thrun率领，后来他成为了谷歌自动驾驶汽车项目的创始人，他的团队当年拿下第二名，Sebastian Thrun使用的也是哈尔的激光雷达。看看谷歌、Uber、福特、丰田、众多科技创业公司无人驾驶项目的主管，当中有许多都曾参加过DARPA Challenge，很多都成为了哈尔的客户。Whittaker说：“一些很好的创意让它变成现实，改变了世界。”

Velodyne将总部设在San Jose，为了在产业中保持领先，哈尔将一个重要部门设在San Jose以北38英里处，那里有一个研发实验室，位于Alameda，靠近哈尔住处。看起来实验室就像资金充裕的高校制造实验室，里面有计算机博士，有电子工程师，还有物理学家，光学研究人员，他们正在扩充激光雷达的能力。

有了Velodyne的设备，汽车可以拥有360度视野，能够在地图中渲染3D点云。不论是白天还是夜晚，汽车都能看到东西，覆盖半径200米，即使汽车以高速公路的速度行驶，也能提前侦测灾难并避开，距离足够了。去年，哈尔卖了几千个组件。今年他要销售几万个组件，如果是16线激光组件，定价要8000美元，如果是64线，就要85000美元。福特无人驾驶汽车技术主管Jim McBride说，市场上没有谁的组件比Velodyne还先进。

竞争对手冒了出来。2016年Quanergy融资9000万美元，投资者包括汽车组件供应商Delphi，它制造低成本固态激光雷达组件；还有Luminar，它融资3600万美元，开发激光雷达传感器，该公司宣称自己的传感器无论是图像质量还是覆盖范围都是市场领先的。Velodyne正在推出新的固态Velarray激光雷达系统，它没有安装旋转组件，公司想用这套系统在低端市场与对手竞争，在高端市场用长程组件反击。

就目前而言Velodyne仍然是当之无愧的领导者，部分是因为其它企业无法大规模制造。谷歌苹果前高管、DeepMap CTO Mark Wheeler认为：“如果开发无人驾驶技术，你就会使用Velodyne组件，因为任何数量的组件它都是市场上最有可能提供的。”哈尔说：“在激光雷达的大规模生产方面，有谁知道得比我还多吗？事实证明，我是整个事情的关键环节。”

在无人驾驶领域，并不是所有人都青睐激光雷达。最有名的反对者莫过于马斯克，他承诺特斯拉将会使用摄像头、雷达、声纳组合系统，马斯克认为这样的系统能够提供足够好的感知能力。即使缺少特斯拉，Velodyne设备可以切入的市场仍然是庞大的。今天，有几千款原型无人驾驶汽车正在测试。什么时候无人驾驶汽车才能卖给消费者，没有人知道，根据IHS Markit的预测，2025年自动驾驶汽车销量将会增加到60万辆，在随后的10年里每年至少增长43%。照此计算，到了2035年，在城市、高速公路上会有7600万辆汽车自动行驶。Velodyn总裁Jellen说，在未来几年里公司业务每年会增长至少300%。

这样一来我们就不难理解哈尔与Velodyn为什么如此重视庞大的工厂，Velodyn现在有530名员工。今年年初时，玻璃封装的工厂在San Jose投入使用。大约200名工人忙着组装微电子元件和光学组件，将它们变成新的激光雷达系统。在未来18个月里，这些工作将会被机器人替代，机器人已经出现在工厂里。哈尔和他的工程师正在秘密确定机器人制造流程的最终形态。他不愿意透露细节，不过他说San Jose很快就可以拥有年产100万组件的能力。哈尔称：“要制造如此多的组件必须依赖自动化。”停了片刻之后，哈尔说：“与所有的激光雷达营销事务相比，这才是我最感兴趣的。”

【编译组出品】编辑：杨志芳