工业具身智能是人工智能与机器人技术深度融合的产物,其核心在于构建’感知-决策-执行-反馈‘的闭环系统。与传统工业机器人相比,工业具身智能实现了从’程序化工具’向’自主化代理’的根本性跃迁,能够在复杂动态的工业环境中自主感知、理解任务、制定策略并执行动作。
从技术架构来看,工业具身智能采用分层设计理念,形成了清晰的三层技术体系,即:
工业之眼:感知层——负责环境信息的多模态采集与理解。
工业之脑:决策层——作为智能中枢,负责整合感知信息、运用知识进行推理,并生成目标导向的行动方案。
工业之手:执行层——负责将决策意图转化为精确的物理动作。
各技术层级之间高效协同,使用完善的标准化体系作为支撑,展现了工业具身智能卓越的环境适应性和任务执行能力,使其能够在动态变化的生产线上稳定工作。
感知层技术是工业具身智能实现环境认知的基础,其核心在于通过多模态传感器融合技术,构建对物理世界的全面理解能力。当前技术发展呈现出以下特点:
☆视觉感知技术的突破性进展。2025年,视觉感知技术实现了从2D到3D、从单视角到多视角、从被动感知到主动理解的全面升级。
优必选WalkerS2作为国内首个头部采用纯RGB双目视觉方案的人形机器人,搭载深度学习双目深度估计算法,具备’类人眼’双目立体视觉感知能力,在1.5米内深度误差≤±6mm,动态避障响应延迟<40ms。这一技术突破使得机器人能够像人类一样通过双眼视差感知深度,大幅提升了在复杂环境中的导航和操作精度。
☆多模态传感器融合技术日趋成熟。现代工业具身智能系统集成了视觉、触觉、力觉、IMU等多种传感器,通过融合算法实现信息互补和协同感知。
宇树H系列人形机器人配备3D激光雷达和深度摄像头,实现360°全景深度感知,结合TOF技术生成三维点云信息,增强了复杂环境下的避障与导航能力。在工业场景中,这种多模态融合技术能够有效应对光照变化、遮挡、复杂纹理等挑战性条件。
☆环境语义理解能力显著提升。基于大规模预训练的视觉基础模型,工业具身智能系统具备了强大的环境语义理解能力。
通过引入上下文学习机制,模型能够通过任务描述或示例实现零样本或少样本的任务迁移。例如,在工业分拣任务中,系统能够智能识别不同规格的料箱,并根据任务要求进行精准分类,展现出良好的泛化能力。
☆实时感知与响应能力达到新水平。英特尔发布的技术白皮书提出了’感知-认知-执行’三层架构,通过优化CPU、GPU及AI加速单元之间的协同,使机器人在多传感器融合与任务切换中实现了更高的响应速度与能效比。
在实际应用中,富临精工智能制造基地的智元机器人A2-W在长达3小时的连续工作中,单班完成800余个周转箱的搬运任务,全程零失误,展现了卓越的实时感知与执行能力。
决策层技术是工业具身智能的’大脑’,负责将感知信息转化为可执行的动作指令。2025年,决策层技术在具身大模型、智能推理、任务规划等方面取得了重要突破:
☆具身大模型架构创新引领技术变革。智平方于2025年4月17日发布了全球首个全栈自研的全域全身VLA(GOVLA)大模型,实现了从常规VLA模型仅输出机械臂动作到输出全身控制和移动轨迹的重大突破。
GOVLA模型采用’快慢系统’协同架构,其中快系统(System1)负责实时响应,输出机器人全身控制动作与移动轨迹;慢系统(System2)负责复杂逻辑推理和任务拆解,解析用户指令、环境信息和机器人状态。这一创新架构兼顾了实时响应与复杂决策能力,使机器人具备了360°×360°的全域感知和34个自由度的全身协同能力。
☆端到端控制技术实现跨越式发展。传统的’感知-规划-控制’分层架构存在信息损失和延迟累积问题,而端到端控制技术通过统一的神经网络直接从原始传感器输入映射到最终输出,省去了中间独立模块,实现了一体化决策。
智元机器人的GO-1模型采用Vision-Language-Latent-Action(ViLLA)架构,通过VLM(多模态大模型)+MoE(混合专家)的组合,实现了视觉、语言、动作的端到端协同控制。
☆世界建模与预测能力取得重要进展。智源研究院发布的悟界・Emu3.5多模态世界模型,以自回归方式实现了对多模态序列的’Next-StatePrediction’,具备了可泛化的世界建模能力。
LeCun团队提出的PEVA模型更是实现了16秒连贯场景预测,让具身智能体学会了人类一样的’预判能力’。这些技术突破使得机器人能够预测环境变化和自身动作后果,大幅提升了在动态环境中的适应性。
☆任务规划与推理机制不断优化。在工业场景中,机器人需要具备复杂的任务规划能力,能够根据生产目标、工艺流程和资源约束制定最优执行策略。
美的’美罗’人形机器人在工厂大脑的统一调度下,能够与品质、DMS、TPM、EHS等工厂智能体深度协同,自主执行品质首检、巡回会议、设备巡检等高频次任务。这种多智能体协同机制体现了决策层技术从单体智能向群体智能的重要演进。
执行层技术负责将决策意图转化为精确的物理动作,是工业具身智能实现价值的关键环节。2025年,执行层技术在运动控制精度、系统集成度、可靠性等方面实现了显著提升:
☆高精度运动控制技术达到新高度。智元机器人的远征A1实现了0.02mm的重复定位精度,这一指标达到了工业级高精度装配的要求。该机器人搭载自研的PowerFlow核心关节电机,峰值扭矩超过350NM,重量仅为1.6KG,采用准直驱关节方案,实现了低齿槽转矩设计。
在实际应用中,远征A1能够在15kg负载下稳定完成汽车产线车门装配、电池搬运等高难度任务,展现了卓越的运动控制精度和稳定性。
☆关节驱动技术实现自主可控。宇树H1人形机器人的关键关节搭载自研的M107高密度电机,其中膝关节峰值扭矩达360N・m,髋关节220N・m,踝关节45N・m,手臂关节75N・m。这些高性能关节电机的成功研制,标志着中国在机器人核心零部件领域实现了重要突破,打破了长期依赖进口的局面。
☆全身协调控制技术日趋成熟。现代工业具身智能系统需要实现多关节、多自由度的协调控制,这对控制系统的实时性和稳定性提出了极高要求。
智元机器人的’小脑控制器Xyber-Edge’通过整合多模态传感器数据(如关节角度、力矩、视觉反馈),结合深度强化学习算法,动态调整机器人运动参数。在实际测试中,搭载该控制器的灵犀X2机器人能够完成骑自行车等高难度动作,展现了卓越的全身协调能力。
☆系统集成与优化技术持续进步。执行层技术的发展不仅体现在单一部件的性能提升,更重要的是整个系统的集成优化。
优必选WalkerS2采用航空级铝合金主骨架与刚柔异构复合材料,通过拓扑优化与3D打印工艺实现高强度轻量化设计,在确保结构刚性的同时显著提升了机器人的耐用性与稳定性。同时,WalkerS2还创新性地采用了全球首创的热插拔自主换电技术,实现3分钟快速换电,支持7×24小时连续作业,为工业场景的全天候运行提供了保障。
|