2023-2024年機器人十大前沿技術發布
http://m.moduwu.com 2023-08-23 09:26 來源：中關村智友研究院
2023年的世界機器人產業，是鯨魚躍起沖破海面的又一聲巨響，亦是新一輪技術競賽的開啟。
受益于政策的推出與落地，機器人產業的發展邏輯變得愈發清晰。今年1月份印發的《“機器人+”應用行動實施方案》，提出到2025年，制造業機器人密度較2020年實現翻番，服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升。
北京、上海、深圳等地陸續發布的機器人專項政策，則給予機器人企業以具體支撐。
《北京市促進機器人產業創新發展的若干措施》中詳細提出，“設立100億元規模的機器人產業基金”“支持機器人專精特新企業快速申報北交所”；《上海市推動制造業高質量發展三年行動計劃（2023-2025年）》明確，瞄準人工智能技術前沿，構建通用大模型，加快人形機器人創新發展；《深圳市加快推動人工智能高質量發展高水平應用行動方案（2023-2024年）》指出，實施核心技術攻關載體扶持計劃，加快組建廣東省人形機器人制造業創新中心。
一系列政策正與新時代的使命產生共振，將迸發出科技的無限潛力。
面對全球人口老齡化日益嚴峻的挑戰，勞動力短缺問題日益凸顯。巨大的勞動力缺口和不斷高漲的用工成本之下，如何通過“機器代人”來實現我國工商業各環節的降本增效，無疑成為了最佳解決路徑。
而今年以來，隨著大模型與機器人結合的認識逐步清晰，機器人似乎擁有了將原有能力更好地泛化到新場景的機遇。甚至有觀點認為“大模型的出現，補全了讓機器人產業從1%到10%躍升的技術基礎。”
與此同時，疊加中國在智能制造方面的人才、成本和產業鏈等優勢，這無疑讓中國的機器人產業迎來了歷史性的“創新大爆炸”時刻。
8月21日，在2023世界機器人大會上《機器人十大前沿熱點領域(2023-2024年)》重磅發布。
具身智能與垂直大模型、人形與四足仿生機器人、三維感知模型和多模態信息融合……它們中，誰將顛覆未知的世界？
中國電子學會根據國家“十四五”發展規劃，面向國家智能制造發展戰略需求，結合“硬科技”最新發展前沿與趨勢，根據工信部等部委聯合印發的《“十四五”機器人產業發展規劃》、《“機器人+”應用行動實施方案》，北京市發布的《北京市促進機器人產業創新發展的若干措施》等文件，調研走訪在機器人領域具備技術領先水平和特色應用優勢的骨干企業，組織拜訪了來自于知名高校、研究機構的機器人相關領域專家學者，系統分析梳理了權威智庫和知名戰略咨詢公司的機器人相關研究報告、機器人創新創業分析報告，歸納出2023-2024年機器人十大前沿技術。
▍2023-2024年機器人十大前沿技術
1. 具身智能與垂直大模型
- 具身智能是指擁有自主感知、交互和行動能力的智能體，能夠與環境進行實時互動，從而實現對環境的理解和適應。
- “大模型”是指在深度學習和人工智能領域中，使用大量參數和數據進行訓練的復雜神經網絡模型。在一些垂直領域，如醫療領域、法律咨詢、金融分析等領域具有重要的潛在應用。
- 將大模型與具身智能相結合，與文本、圖像、音頻等多模態數據的聯合分析，可創造更強大、更智能的機器人系統；在人機交互領域，結合知識性和適合標準化的場景與大模型緊密融合，在機器人聊天、陪護、助理、科教等領域，使得機器人更好地應對各種情境和復雜的環境，有望獲得規模化良好應用。
- 核心技術包括：智能體環境感知與建模、智能體自主決策與規劃、人機交互、群控協作、機器學習與強化學習等技術。
2. 人形與四足仿生機器人
- “仿生機器人”是指受生物學原理和生物體結構啟發，設計和制造的機器人，以模仿生物的運動、行為和外貌，實現更自然、更適應性強的性能。包括四足機器人、人形機器人、仿魚水下機器人、仿生撲翼機器人等。
- 伴隨著高性能關節驅動器、運動算法、機器視覺、靈巧操作以及大模型等技術快速發展，使得四足、人形等仿生機器人落地成為現實。
- 隨著特殊服役、工業生產、商業服務、家庭服務等領域的潛在需求，相關技術攻關和新品發布十分活躍。
3. 三維感知模型與多模態信息融合
- 三維感知模型與多模態信息融合將來自不同傳感器和數據源的多種信息進行整合，可更全面、準確地理解環境的特征。融合信息涵蓋圖像、點云、聲音等不同類型的數據。
- 多模態信息融合可克服單一傳感器存在的局限性，提供更全面、魯棒的信息，有助于在機器人導航、人機交互、環境監測、自動駕駛等取得更好性能；同時，面臨傳感器不一致性、數據同步、信息不完整等挑戰。
- 三維感知模型與多模態信息融合與具身智能、垂直大模型的協同和融合，將進一步擴大機器人應用范圍。
- 核心技術包括：結構光和立體視覺、三維物體檢測和分割、多模態特征提取、融合模型設計等。
4. 機器人新型核心零部件與靈巧操作
- 減速器、伺服電機及驅動器、控制器作為傳統機器人的三大核心零部件，我國已基本實現國產化，并呈現從中低端逐步往高端零部件發展的趨勢。
- 伴隨著MEMS、傳感器等技術的快速發展，視覺、力覺傳感器、高速/高功率的微小型電機/液壓驅動器作為機器人實現智能化、數字化、柔性化的“敲門磚”，逐漸成為新一代機器人重要核心零部件。
- 機器人模塊化趨勢不斷凸顯，近些年剛柔耦合的靈巧手、微小執行器、微型伺服電缸、移動模組等不斷出現，有望成為新一代機器人的重要核心零部件。
5. 腦機接口、生肌電一體化與微納機器人
腦機接口是一種直接連接人類或動物大腦與外部設備，實現腦與設備之間信息交流的技術。將機器人與腦部認知相結合，應用于殘障、醫療、航空航天、教育、娛樂等領域，具有廣泛的應用前景。
生機電一體化是近年來快速發展的前沿科學技術，通過將生物體的神經信息獲取、處理和傳遞的機制與電子技術相結合，創造出更緊密連接人體和機器的交互模式。
微納機器人：具備微小、精準、靶向、低損傷、超高精度可控等優點，被認為是未來對抗人體疾病的理想武器之一。在生物醫學、組織工程、微電子技術等領域具有廣闊應用前景。
核心技術包括：DNA折紙技術、微納操作、亞微米級微操作臺、智能化細胞克隆、新材料與微電子技術等。
6. 醫療與康復機器人
醫療機器人通過結合機器人技術和醫療專業知識，為醫生提供更精確、穩定和精細的手術控制，從而改善手術過程，減少創傷和恢復時間，同時也為醫生提供更多的信息。在骨科手術、腦外科手術、穿刺介入、牙科、眼科、可穿戴式等醫療操作中得以廣泛運用。
康復機器人憑借先進的傳感技術和精確的運動控制，可協助偏癱患者恢復運動能力，或滿足永久性損傷患者日常生活需求，提升人們的生活質量。
隨著智能圖像導航、機器人力位控制、高精度運動控制、遙操作等技術快速發展，醫療與康復機器人將變得更加智能化、自主化。
7. 商業服務機器人
室外商業服務機器人主要應用于無人配送、無人巴士/出租、道路清潔、無人巡檢等服務場景，具有智能化程度高、運維成本低、可靠性高等特點。
室內商業服務機器人主要應用于室內環境中的導航服務、商業清潔、餐飲配送、無人售貨、無人餐廳等服務場景。
伴隨著激光雷達、伺服電機等零部件的價格下降，自主導航技術的成熟，在龐大市場需求下，無人配送成為發展熱點，無人配送機器人呈現由室內向室外轉變的趨勢。
核心技術包括：環境感知、地圖構建、定位與路徑規劃、動態識別、實時避障、機器視覺、柔順抓取、人機交互、智能決策與控制等。
8. 機器人操作系統/云平臺
機器人操作系統包括硬件抽象、底層設備控制、常用功能實現、進程間消息和數據包管理等功能。根據不同行業需求，衍生出不同場景的機器人操作系統，如面向教育科研、商業服務、無人駕駛、工業智能等場景的操作系統或平臺。
機器人操作系統的發展推動機器人標準化、模塊化，實現物理空間和數字空間的數字孿生，促進機器人大規模應用。
云服務機器人是指將機器人的核心計算和智能部分部署在云端服務器，借助云計算技術提供更大的計算能力和資源，以實現更強大、更高效的數據處理和應用。“云端大腦+本地機體”或“云端服務”機器人將成為規模化推廣與應用的重要模式之一。
p核心技術包括：機器人操作系統內核及通信協議棧、機器人運動控制與動態軌跡規劃、機器人自學習、分布式計算、服務化架構、服務器監控與管理等。
9. 群體機器人技術
群體機器人技術是指多臺機器人在一個團隊或群體中協同工作、交流和協作的技術。機器人可通過相互通信、信息共享和協同行動，實現集體智能，以完成復雜任務和目標。
群體機器人技術的發展受益于多領域的知識，包括分布式系統、協同算法、Agent技術、通信技術等，促進機器人之間實時交流、協調行動，并在不同環境下適應變化。
群體機器人技術的應用領域廣泛，包括但不限于軍事、交通、巡檢、無人機等領域。隨著人工智能的發展，集群智能作為人工智能的分支，將得到越來越多的應用，有望在機器人等領域創造出新的應用和創新。
核心技術包括：群體動力學建模、群體仿真、感知和信息共享、定位與導航、通信協議和拓撲、任務分配與協作等。
10.特殊場景服役機器人---軍事、消防、農業、核工業、太空等領域
特殊場景服役機器人是指在特定環境或情況下執行任務的機器人。這些機器人被設計和配置用于應對特殊的工作環境、任務需求或挑戰。
在消防救援、電力勘測、農業、建筑、核工業、反恐防暴、國防安全、空間探測等領域具有巨大需求。
特殊場景服役機器人的設計和應用，需考慮特殊環境下的安全性、穩定性、通訊能力以及適應性。
核心技術包括：特種材料、防水、防爆、防輻射、極壓適應、水下通信、生物相容性、極端溫度適應、威懾和防衛等。
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