构建具身智能新范式:人形机器人技术现状及发展趋势综述
陶永1,万嘉昊1,王田苗1,熊友军2,王柏村3,张文博4,邓昌义5,陶雨1,杨赓3,魏洪兴1(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院;2.国家地方共建具身智能机器人创新中心;3.浙江大学机械工程学院;4.中国国际工程咨询有限公司;5.国家工业信息安全发展研究中心)
摘要:当前人形机器人技术正在加速演进,已成为全球科技创新与产业升级的新高地。在“人本智造”理念下,人形机器人作为具身智能的重要代表,具有广阔的发展前景。针对人形机器人技术多学科交叉、体系复杂与高度集成的特点,结合该领域的最新研究成果与发展动态,综述人形机器人的技术现状及发展趋势。首先,介绍人形机器人的定义与发展历程,从技术水平、产业格局、政策支持等方面描述国内外现状,对比总结典型技术发展特征与产品特色。重点剖析了核心零部件、环境感知与场景理解、步态控制与灵巧操作、具身智能与大模型、人机共融与交互、操作系统与工具链等关键核心技术,讨论其实现途径与当前研究进展。进而,介绍人形机器人在特殊服役环境、智能制造、家庭及社会服务等领域的典型应用,并探讨其在新兴应用领域的拓展潜力。进一步,围绕技术瓶颈和应用难题,分析当前人形机器人发展面临的主要挑战。最后,针对以人形机器人为代表的具身智能在多模态垂直大模型、高算力仿真训练平台以及安全与伦理等方面的发展趋势进行了展望。希望在总结把握人形机器人前沿技术发展动态的同时,为相关研究人士提供参考与启发,助力推动我国人形机器人技术进步与产业化发展。
关键词:人形机器人;关键技术;灵巧操作;具身智能;大模型;人机共融;仿真训练平台
目录介绍
0 前言
1 人形机器人发展历程与现状
1.1 人形机器人的发展历程
1.2 国际人形机器人发展现状
1.3 国内人形机器人发展现状
2 人形机器人关键核心技术
2.1 人形机器人本体与核心零部件
2.2 高精度环境感知与场景理解
2.3 平稳步态控制与灵巧操作
2.4 具身智能与大模型
2.5 人机协同与共融交互
2.6 人形机器人的操作系统与工具链
3 人形机器人的典型应用
3.1 人形机器人在特殊服役环境领域的典型应用
3.2 人形机器人在智能制造领域的典型应用
3.3 人形机器人在家庭及社会服务领域的应用
4 挑战与难点
4.1 人形机器人整机软硬件需加强协同化创新设计
4.2 复杂任务尚需高精度环境感知与多模态融合
4.3 强思维链高泛化性具身智能仍处在起步阶段
4.4 动力系统的驱动高效性与续航持久性未达需求
4.5 人形机器人的标准规范与安全保障体系亟需加强
5 未来发展趋势
5.1 具身智能赋能通用人工智能与人形机器人的深度融合
5.2 端到端多模态大模型提升人形机器人的自主操作技能
5.3 大规模仿真训练平台助力人形机器人高效迭代
5.4 算力算法升级推动人形机器人技术快速融合创新发展
5.5 人机环共融与安全伦理逐步规范,构建人机智融新范式
6 结论
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