何 俊 高 峰(上海交通大学)
摘 要:具身智能让工业机器人从“执行机器”迈向“认知个体”。它让机器不仅“有形”,更“有灵”;不仅能作用于世界,更能理解世界。具身智能将重塑制造业的生产方式。在党的二十届四中全会精神的指引下,具身智能等未来产业将迎来重大发展机遇,赋能工业机器人实现从感知、认知到行知的进化,从而推动我国现代化产业体系建设,巩固壮大实体经济根基。
关键词:工业机器人、具身智能、制造业、实体经济
全球制造业正处于从“自动化”向“智能化”的跃迁期。“十五五”时期,这一趋势将更加明显。党的二十届四中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》提出,前瞻布局未来产业,探索多元技术路线、典型应用场景、可行商业模式、市场监管规则,推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点。在党的二十届四中全会精神的指引下,具身智能等未来产业将迎来重大发展机遇,赋能工业机器人实现从感知、认知到行知的进化,从而推动我国现代化产业体系建设,巩固壮大实体经济根基。
当前,我国工业机器人已在焊接、喷涂、搬运等固定轨迹任务中广泛应用,但在装配、打磨、检测等需要复杂接触作业的场景中仍显不足。笔者在某大型汽车厂调研时发现,生产线上仅有后挡风玻璃、轮胎等少数环节实现机器人接触作业,而如悬架系统装配等复杂工序仍依赖人工。原因在于这些任务存在振动、晃动,无法建立稳定坐标关系,现有机器人控制体系难以应对。
随着具身智能的兴起,这一困局正迎来新思路。具身智能强调“感知—认知—行为”的一体化协同,让智能在与物理世界的互动中生长。将其引入工业机器人系统,意味着机器将具备自适应学习和自主决策能力,从被动执行转向主动感知。
一、传统工业机器人的局限
当前主流机器人多采用串联机械臂结构,以精确重复运动为目标,难以处理动态、非结构化的接触任务。装配中的微米级公差匹配、打磨中的力矩调节、拧紧过程的扭矩控制,都需要机器人具备实时感知与柔顺控制能力。
但现有系统依赖固定算法和外部传感器,响应迟滞,无法实现真正的“感知—行动”闭环。因此,要让机器人从“机械动作”迈向“身体智能”,必须在结构形态与控制逻辑上实现根本重构。
二、具身智能的三层演进
在实现具身智能之前,首先需要重塑机器人的物理形态。未来的工业机器人将从单一机械臂走向多样化协作结构。例如并联协作式作业机器人,通过两台少维并联机器人协同完成高速、柔顺任务;又如并联机器人与足式移动平台结合,可在复杂工况中灵活作业。与此同时,人形机器人正加速进入工业场景,凭借双臂协作与空间协调优势,更适合承担装配、协作等高复杂度任务。这些新形态将成为具身智能落地的关键载体。
(一)感知:让机器人“看得见”“摸得清”
感知是具身智能的基础。通过视觉、力觉、触觉等多模态融合,机器人能实时理解外界状态并调整动作。例如,在装配中结合视觉识别与力觉反馈,可实现自主对准与柔顺插装。关键在于实现传感信息的同步与高频响应,为认知与行为提供可靠输入。
(二)认知:让机器人“理解”和“判断”
认知智能使机器人不再依赖固定指令,而能结合神经网络与物理建模理解任务逻辑。通过深度强化学习,机器人可在仿真环境中获得策略经验,并迁移到真实生产中,从“执行命令”转向“理解任务”。
(三)行知:让机器人“知行合一”
行知阶段是具身智能的最高层次。机器人能将感知与认知内化为行为决策,根据实时反馈自主调整操作策略。例如,在打磨不规则曲面或装配误差时,机器人可自动修正轨迹,具备自我调节与经验迁移能力。
三、应用展望
具身智能让工业机器人从“执行机器”迈向“认知个体”。它让机器不仅“有形”,更“有灵”;不仅能作用于物理世界,更能理解世界。具身智能将重塑制造业的生产方式,例如在柔顺装配中,机器人可自主完成微米级插装与螺纹锁紧;在检测与打磨中,能根据接触阻力自动调整力度,实现高一致性品质。
随着多智能体协作与数字孪生技术的发展,生产线将形成由具身机器人构成的智能网络。它们可根据工位状态自动规划任务,与人类工人协作,最终实现柔性定制化与自优化生产。
(何俊系上海交通大学机械与动力工程学院教授,上海市航空航天智能制造专业技术服务平台主任;高峰系上海交通大学机械与动力工程学院讲席教授,曾任机械系统与振动国家重点实验室主任等职,973计划首席科学家,“杰青”获得者)