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2023年的世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，是鯨魚躍起沖破海面的又一聲巨響，亦是新一輪技術(shù)競(jìng)賽的開啟。

受益于政策的推出與落地，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邏輯變得愈發(fā)清晰。今年1月份印發(fā)的《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，提出到2025年，制造業(yè)機(jī)器人密度較2020年實(shí)現(xiàn)翻番，服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用深度和廣度顯著提升。

北京、上海、深圳等地陸續(xù)發(fā)布的機(jī)器人專項(xiàng)政策，則給予機(jī)器人企業(yè)以具體支撐。

《北京市促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》中詳細(xì)提出，“設(shè)立100億元規(guī)模的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基金”“支持機(jī)器人專精特新企業(yè)快速申報(bào)北交所”；《上海市推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2023-2025年）》明確，瞄準(zhǔn)人工智能技術(shù)前沿，構(gòu)建通用大模型，加快人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展；《深圳市加快推動(dòng)人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動(dòng)方案（2023-2024年）》指出，實(shí)施核心技術(shù)攻關(guān)載體扶持計(jì)劃，加快組建廣東省人形機(jī)器人制造業(yè)創(chuàng)新中心。

一系列政策正與新時(shí)代的使命產(chǎn)生共振，將迸發(fā)出科技的無限潛力。

面對(duì)全球人口老齡化日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，勞動(dòng)力短缺問題日益凸顯。巨大的勞動(dòng)力缺口和不斷高漲的用工成本之下，如何通過“機(jī)器代人”來實(shí)現(xiàn)我國工商業(yè)各環(huán)節(jié)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(jī)器人結(jié)合的認(rèn)識(shí)逐步清晰，機(jī)器人似乎擁有了將原有能力更好地泛化到新場(chǎng)景的機(jī)遇。甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為“大模型的出現(xiàn)，補(bǔ)全了讓機(jī)器人產(chǎn)業(yè)從1%到10%躍升的技術(shù)基礎(chǔ)。”

與此同時(shí)，疊加中國在智能制造方面的人才、成本和產(chǎn)業(yè)鏈等優(yōu)勢(shì)，這無疑讓中國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來了歷史性的“創(chuàng)新大爆炸”時(shí)刻。

8月21日，在2023世界機(jī)器人大會(huì)上《機(jī)器人十大前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域(2023-2024年)》重磅發(fā)布。

具身智能與垂直大模型、人形與四足仿生機(jī)器人、三維感知模型和多模態(tài)信息融合……它們中，誰將顛覆未知的世界？

中國電子學(xué)會(huì)根據(jù)國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃，面向國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略需求，結(jié)合“硬科技”最新發(fā)展前沿與趨勢(shì)，根據(jù)工信部等部委聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，北京市發(fā)布的《北京市促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》等文件，調(diào)研走訪在機(jī)器人領(lǐng)域具備技術(shù)領(lǐng)先水平和特色應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的骨干企業(yè)，組織拜訪了來自于知名高校、研究機(jī)構(gòu)的機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者，系統(tǒng)分析梳理了權(quán)威智庫和知名戰(zhàn)略咨詢公司的機(jī)器人相關(guān)研究報(bào)告、機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)分析報(bào)告，歸納出2023-2024年機(jī)器人十大前沿技術(shù)。

▍2023-2024年機(jī)器人十大前沿技術(shù)

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(dòng)能力的智能體，能夠與環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的理解和適應(yīng)。
• “大模型”是指在深度學(xué)習(xí)和人工智能領(lǐng)域中，使用大量參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在一些垂直領(lǐng)域，如醫(yī)療領(lǐng)域、法律咨詢、金融分析等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用。
• 將大模型與具身智能相結(jié)合，與文本、圖像、音頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，可創(chuàng)造更強(qiáng)大、更智能的機(jī)器人系統(tǒng)；在人機(jī)交互領(lǐng)域，結(jié)合知識(shí)性和適合標(biāo)準(zhǔn)化的場(chǎng)景與大模型緊密融合，在機(jī)器人聊天、陪護(hù)、助理、科教等領(lǐng)域，使得機(jī)器人更好地應(yīng)對(duì)各種情境和復(fù)雜的環(huán)境，有望獲得規(guī)?；己脩?yīng)用。
• 核心技術(shù)包括：智能體環(huán)境感知與建模、智能體自主決策與規(guī)劃、人機(jī)交互、群控協(xié)作、機(jī)器學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等技術(shù)。

2. 人形與四足仿生機(jī)器人

• “仿生機(jī)器人”是指受生物學(xué)原理和生物體結(jié)構(gòu)啟發(fā)，設(shè)計(jì)和制造的機(jī)器人，以模仿生物的運(yùn)動(dòng)、行為和外貌，實(shí)現(xiàn)更自然、更適應(yīng)性強(qiáng)的性能。包括四足機(jī)器人、人形機(jī)器人、仿魚水下機(jī)器人、仿生撲翼機(jī)器人等。
• 伴隨著高性能關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)算法、機(jī)器視覺、靈巧操作以及大模型等技術(shù)快速發(fā)展，使得四足、人形等仿生機(jī)器人落地成為現(xiàn)實(shí)。
• 隨著特殊服役、工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)服務(wù)、家庭服務(wù)等領(lǐng)域的潛在需求，相關(guān)技術(shù)攻關(guān)和新品發(fā)布十分活躍。

3. 三維感知模型與多模態(tài)信息融合

• 三維感知模型與多模態(tài)信息融合將來自不同傳感器和數(shù)據(jù)源的多種信息進(jìn)行整合，可更全面、準(zhǔn)確地理解環(huán)境的特征。融合信息涵蓋圖像、點(diǎn)云、聲音等不同類型的數(shù)據(jù)。
• 多模態(tài)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(jī)器人導(dǎo)航、人機(jī)交互、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自動(dòng)駕駛等取得更好性能；同時(shí)，面臨傳感器不一致性、數(shù)據(jù)同步、信息不完整等挑戰(zhàn)。
• 三維感知模型與多模態(tài)信息融合與具身智能、垂直大模型的協(xié)同和融合，將進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用范圍。
• 核心技術(shù)包括：結(jié)構(gòu)光和立體視覺、三維物體檢測(cè)和分割、多模態(tài)特征提取、融合模型設(shè)計(jì)等。

4. 機(jī)器人新型核心零部件與靈巧操作

• 減速器、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、控制器作為傳統(tǒng)機(jī)器人的三大核心零部件，我國已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并呈現(xiàn)從中低端逐步往高端零部件發(fā)展的趨勢(shì)。
• 伴隨著MEMS、傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展，視覺、力覺傳感器、高速/高功率的微小型電機(jī)/液壓驅(qū)動(dòng)器作為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化、柔性化的“敲門磚”，逐漸成為新一代機(jī)器人重要核心零部件。
• 機(jī)器人模塊化趨勢(shì)不斷凸顯，近些年剛?cè)狁詈系撵`巧手、微小執(zhí)行器、微型伺服電缸、移動(dòng)模組等不斷出現(xiàn)，有望成為新一代機(jī)器人的重要核心零部件。

5. 腦機(jī)接口、生肌電一體化與微納機(jī)器人

腦機(jī)接口是一種直接連接人類或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備之間信息交流的技術(shù)。將機(jī)器人與腦部認(rèn)知相結(jié)合，應(yīng)用于殘障、醫(yī)療、航空航天、教育、娛樂等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。

生機(jī)電一體化是近年來快速發(fā)展的前沿科學(xué)技術(shù)，通過將生物體的神經(jīng)信息獲取、處理和傳遞的機(jī)制與電子技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出更緊密連接人體和機(jī)器的交互模式。

微納機(jī)器人：具備微小、精準(zhǔn)、靶向、低損傷、超高精度可控等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來對(duì)抗人體疾病的理想武器之一。在生物醫(yī)學(xué)、組織工程、微電子技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

核心技術(shù)包括：DNA折紙技術(shù)、微納操作、亞微米級(jí)微操作臺(tái)、智能化細(xì)胞克隆、新材料與微電子技術(shù)等。

6. 醫(yī)療與康復(fù)機(jī)器人

醫(yī)療機(jī)器人通過結(jié)合機(jī)器人技術(shù)和醫(yī)療專業(yè)知識(shí)，為醫(yī)生提供更精確、穩(wěn)定和精細(xì)的手術(shù)控制，從而改善手術(shù)過程，減少創(chuàng)傷和恢復(fù)時(shí)間，同時(shí)也為醫(yī)生提供更多的信息。在骨科手術(shù)、腦外科手術(shù)、穿刺介入、牙科、眼科、可穿戴式等醫(yī)療操作中得以廣泛運(yùn)用。

康復(fù)機(jī)器人憑借先進(jìn)的傳感技術(shù)和精確的運(yùn)動(dòng)控制，可協(xié)助偏癱患者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)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(zhì)量。

隨著智能圖像導(dǎo)航、機(jī)器人力位控制、高精度運(yùn)動(dòng)控制、遙操作等技術(shù)快速發(fā)展，醫(yī)療與康復(fù)機(jī)器人將變得更加智能化、自主化。

7. 商業(yè)服務(wù)機(jī)器人

室外商業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要應(yīng)用于無人配送、無人巴士/出租、道路清潔、無人巡檢等服務(wù)場(chǎng)景，具有智能化程度高、運(yùn)維成本低、可靠性高等特點(diǎn)。

室內(nèi)商業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中的導(dǎo)航服務(wù)、商業(yè)清潔、餐飲配送、無人售貨、無人餐廳等服務(wù)場(chǎng)景。

伴隨著激光雷達(dá)、伺服電機(jī)等零部件的價(jià)格下降，自主導(dǎo)航技術(shù)的成熟，在龐大市場(chǎng)需求下，無人配送成為發(fā)展熱點(diǎn)，無人配送機(jī)器人呈現(xiàn)由室內(nèi)向室外轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。

核心技術(shù)包括：環(huán)境感知、地圖構(gòu)建、定位與路徑規(guī)劃、動(dòng)態(tài)識(shí)別、實(shí)時(shí)避障、機(jī)器視覺、柔順抓取、人機(jī)交互、智能決策與控制等。

8. 機(jī)器人操作系統(tǒng)/云平臺(tái)

機(jī)器人操作系統(tǒng)包括硬件抽象、底層設(shè)備控制、常用功能實(shí)現(xiàn)、進(jìn)程間消息和數(shù)據(jù)包管理等功能。根據(jù)不同行業(yè)需求，衍生出不同場(chǎng)景的機(jī)器人操作系統(tǒng)，如面向教育科研、商業(yè)服務(wù)、無人駕駛、工業(yè)智能等場(chǎng)景的操作系統(tǒng)或平臺(tái)。

機(jī)器人操作系統(tǒng)的發(fā)展推動(dòng)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，實(shí)現(xiàn)物理空間和數(shù)字空間的數(shù)字孿生，促進(jìn)機(jī)器人大規(guī)模應(yīng)用。

云服務(wù)機(jī)器人是指將機(jī)器人的核心計(jì)算和智能部分部署在云端服務(wù)器，借助云計(jì)算技術(shù)提供更大的計(jì)算能力和資源，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大、更高效的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。“云端大腦+本地機(jī)體”或“云端服務(wù)”機(jī)器人將成為規(guī)模化推廣與應(yīng)用的重要模式之一。

p核心技術(shù)包括：機(jī)器人操作系統(tǒng)內(nèi)核及通信協(xié)議棧、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制與動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃、機(jī)器人自學(xué)習(xí)、分布式計(jì)算、服務(wù)化架構(gòu)、服務(wù)器監(jiān)控與管理等。

9. 群體機(jī)器人技術(shù)

群體機(jī)器人技術(shù)是指多臺(tái)機(jī)器人在一個(gè)團(tuán)隊(duì)或群體中協(xié)同工作、交流和協(xié)作的技術(shù)。機(jī)器人可通過相互通信、信息共享和協(xié)同行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)集體智能，以完成復(fù)雜任務(wù)和目標(biāo)。

群體機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展受益于多領(lǐng)域的知識(shí)，包括分布式系統(tǒng)、協(xié)同算法、Agent技術(shù)、通信技術(shù)等，促進(jìn)機(jī)器人之間實(shí)時(shí)交流、協(xié)調(diào)行動(dòng)，并在不同環(huán)境下適應(yīng)變化。

群體機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括但不限于軍事、交通、巡檢、無人機(jī)等領(lǐng)域。隨著人工智能的發(fā)展，集群智能作為人工智能的分支，將得到越來越多的應(yīng)用，有望在機(jī)器人等領(lǐng)域創(chuàng)造出新的應(yīng)用和創(chuàng)新。

核心技術(shù)包括：群體動(dòng)力學(xué)建模、群體仿真、感知和信息共享、定位與導(dǎo)航、通信協(xié)議和拓?fù)?、任?wù)分配與協(xié)作等。

10.特殊場(chǎng)景服役機(jī)器人---軍事、消防、農(nóng)業(yè)、核工業(yè)、太空等領(lǐng)域

特殊場(chǎng)景服役機(jī)器人是指在特定環(huán)境或情況下執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人。這些機(jī)器人被設(shè)計(jì)和配置用于應(yīng)對(duì)特殊的工作環(huán)境、任務(wù)需求或挑戰(zhàn)。

在消防救援、電力勘測(cè)、農(nóng)業(yè)、建筑、核工業(yè)、反恐防暴、國防安全、空間探測(cè)等領(lǐng)域具有巨大需求。

特殊場(chǎng)景服役機(jī)器人的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，需考慮特殊環(huán)境下的安全性、穩(wěn)定性、通訊能力以及適應(yīng)性。

核心技術(shù)包括：特種材料、防水、防爆、防輻射、極壓適應(yīng)、水下通信、生物相容性、極端溫度適應(yīng)、威懾和防衛(wèi)等。