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具身智能核心技术体系架构:一体两翼三层

来源:中国机电一体化技术应用协会     编辑:创泽   时间:2026/7/10   主题:其他 [加盟]

具身智能技术体系可概括为“一体两翼三层”架构。 “一体”指物理本体(机器人硬件平台);“两翼”指具 身大模型(智能大脑)和运动控制(小脑);“三层”指 感知层、决策层和执行层。

当前产业的主流技术路线是将大语言模型/多模态大模 型作为“慢思考”系统负责任务理解与规划,将传统的模 型预测控制(MPC)或强化学习(RL)策略作为“快思考” 系统负责实时运动控制。IDC 在《2026 年具身智能机器人 十大技术趋势》中指出,产业价值不再单纯依赖算法或硬 件性能,而是依托模型、数据、算力、控制与本体的系统 J协同能力。

具身感知技术

具身感知是智能体理解物理世界的基础,涵盖视觉感 知、触觉感知、力觉感知、听觉感知等多模态感知能力。 视觉感知方面,当前主流方案采用 RGB-D 相机+激光雷 达的多传感器融合方案。特斯拉 Optimus 采用纯视觉方案 (基于 FSD 技术积累),宇树 G1/H1 采用 Intel RealSense 深度相机,智元远征系列搭载自研视觉系统。视觉感知的 核心挑战在于复杂光照、遮挡、动态环境下的鲁棒性。

触觉感知被认为是具身智能的“Z后一厘米”。 GelSight 等光学触觉传感器能以微米J分辨率感知接触力 分布和纹理信息,已成为高端灵巧手的标配。国内坤维科 技、帕西尼感知等企业在该领域快速追赶。六维力/力矩传 感器则用于准确力控,是实现精密装配、柔顺操作的核心 部件。

多模态融合感知是当前研究热点。将视觉、触觉、力 觉、本体感知(关节角度、力矩等)进行实时融合,能够 显著提升机器人在复杂场景下的操作成功率。Google 的 RT-2 模型展示了视觉-语言-动作(VLA)多模态融合的潜力, 引发了产业界的广泛跟进。







2026年人形机器人关键性能指标:自由度,行走速度,上肢负载,力控精度,工作时长,无故障时间

行走速度有望提升至 5 –6km/h,上肢负载提升至 10 – 15kg,连续工作时长提升至 8 – 12 小时,MTBF 提升至 3000 小时以上; 5000 小时 MTBF 的高标准产线机型仍需更长周期迭代

人形机器人四层技术架构-感知层, 决策层,执行层, 学习层

感知层是机器人获取外部信息的入口,主流方案采用多传感器互补融合;决策层是机器人的大脑,实现端侧实时推理;执行层是机器人的身体;学习层不断优化模型与策略

具身智能与传统机器人、 通用AI 的本质差异

自主感知环境,通过视觉、听觉、力觉 、触觉等多模态传感器实时理解环境状态;自主决策规划根据任务目标自主生成行动路径与操作策略;自主执行操作能够完成复杂物理任务

机器人类皮肤型触觉传感器具有的功能和特性:触觉敏感能力,柔性接触表面,小巧的片状外形

1)触觉敏感能力,包括接触觉、分布压觉、接触力觉和滑觉;2)柔性接触表面,以避免硬性碰撞和适应不同形状的表面;3)小巧的片状外形,以利于安装在机器人手爪上

机器人触觉传感器应具备的特征:空间分辨率为1~2mm,50~200个触觉单元,灵敏度小于0.05 N

空间分辨率为1~2mm;每个指尖有50~200个触觉单元;触觉单元的力灵敏度小于0.05 N;输出动态范围最好能达到1000:1;传感器的稳定性、重复性好,无滞后

机器人的 语音的生成、音响特征及语音分析,语音识别

把被识 别单词的特征向量序列与标准单词模式进行比较,计算两者的相似性的操作 过程称为“对照”或“匹配”,根据在时间 轴上的非线性特点采用时间规整技术进行复杂的数学计算

机器人图像匹配的常用方法:极线约束,唯一性约束,视差连续性约束,顺序一致性约束

匹配点一定位于两幅图像中相应的极线上;两幅图像中的对应的匹配点应该有且仅有一个;除了遮挡区域和视差不连续区域外,视差的变化应 该都是平滑的

机器人的视觉技术:单目视觉、双目视觉和全景视觉

移动机器人的单目视觉能够从图像的二维特征推导出三维信息,不能直接得到三维环境信息的;双目视觉机器人由两部摄像机从不同角度同时获取周围景物的两幅数字图像

足式移动机器人独特的优势:适应能力,隔振能力,能耗较少

双足机器人对步行环境的要求很低,能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力;占地面积小,活动范围很大,其上配置的机械手具有更大的活动空间

不同类型的机器人手臂的运动形式和特点:直线,伸缩、升降及横向,回转,上下摆动

圆柱坐标型机器人,其臂部具有回转、升降和伸缩自由度;极坐标型机器人的典型臂部结构,其臂部具有回转、俯仰和伸缩自由度;多关节型机器人的臂部结构有回转、俯仰和前后移动三个自由度

机器人的手臂机构的要求:刚度要大、导向性要好、偏重力矩要小

为防止臂部在运动过程中产生过大的变形,手臂截面形状的选择要合理;为防止手臂在直线运动中沿运动轴线发生相对转动,设置导向装置,或设计方形、花键等形式的臂杆

迎宾机器人的低层控制的三种关键控制策略:阻抗柔顺控制,力/位混合控制,高频伺服与 PID 控制

阻抗柔顺控制将末端模拟为一个虚拟的弹簧阻尼系统,机械臂会表现出物理上的顺应性,主动退让以缓冲能量;分别应用力反馈回路和位置伺服回路
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