全球智能機(jī)器人行業(yè)是一個(gè)集高技術(shù)、高創(chuàng)新于一體的新興產(chǎn)業(yè)，涵蓋了工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人以及人形機(jī)器人等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，智能機(jī)器人將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人類(lèi)提供更加便捷、高效的服務(wù)。

一、智能機(jī)器人行業(yè)概述

智能機(jī)器人是具備自主決策和執(zhí)行任務(wù)能力的機(jī)器人系統(tǒng)，由硬件和軟件組成，能感知周?chē)h(huán)境、做出決策并采取適當(dāng)行動(dòng)。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告指出，智能機(jī)器人的感知周?chē)h(huán)境的方式多種多樣，例如，一些公司開(kāi)發(fā)的激光雷達(dá)技術(shù)，通過(guò)將光照在表面并測(cè)量返回光源所需的時(shí)間，建立被測(cè)表面的 “地圖”，可幫助機(jī)器人和自動(dòng)車(chē)輛感知周?chē)矬w。目前主要有單波束傳感器、多波束傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器三種類(lèi)型，分別適用于不同的場(chǎng)景。此外，機(jī)器人視覺(jué)傳感器在制造業(yè)中也發(fā)揮著重要作用，它可以幫助機(jī)器人檢測(cè)物體的位置和方向，為各行各業(yè)的協(xié)作機(jī)器人提供多項(xiàng)高科技優(yōu)勢(shì)。而對(duì)于家庭機(jī)器人來(lái)說(shuō)，需要對(duì)三維物體有更深入、更細(xì)致的理解，如杜克大學(xué)開(kāi)發(fā)的機(jī)器人感知算法，可以通過(guò)學(xué)習(xí)常見(jiàn)家用物品的完整 3D 掃描，理解新物體是什么以及其定向，并 “想象” 出可能看不見(jiàn)的物體部分。

AGV 機(jī)器人則利用有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號(hào)，通過(guò)感知和獲取周邊信息的導(dǎo)航技術(shù)定位，按照預(yù)先規(guī)劃好的路徑，在運(yùn)輸過(guò)程中根據(jù)周?chē)h(huán)境的變化自主調(diào)整路徑，例如自動(dòng)避開(kāi)障礙物、搬運(yùn)卸載材料、正確?？康侥繕?biāo)位置。激光導(dǎo)引具有定位精度高、自主性強(qiáng)、智能化程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。

智能掃地機(jī)器人通過(guò)傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)辨識(shí)周?chē)h(huán)境。常見(jiàn)的傳感器有激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波傳感器等，它們用于檢測(cè)地面障礙物、墻壁和家具等。導(dǎo)航系統(tǒng)則通過(guò)地圖建立機(jī)器人在房間內(nèi)的位置，并確定其前進(jìn)方向。當(dāng)機(jī)器人開(kāi)始工作時(shí)，它會(huì)用激光雷達(dá)進(jìn)行高精度的三維掃描，構(gòu)建出一個(gè)精確的環(huán)境模型，同時(shí)攝像頭也可以幫助機(jī)器人識(shí)別房間中的人或物體。

智能機(jī)器人一般由三大部分組成：運(yùn)動(dòng)部分、智能部分和感覺(jué)部分。運(yùn)動(dòng)部分需要有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)不同的地理環(huán)境，其功能可以借助輪子、履帶、支架、吸盤(pán)、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。智能部分包括有認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力、思維能力和決策能力，是三個(gè)部分中的關(guān)鍵，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)完成信息處理過(guò)程。感覺(jué)部分包括能感知視覺(jué)、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)等的接觸型傳感器，用來(lái)認(rèn)識(shí)周?chē)h(huán)境狀態(tài)。

AI 智能機(jī)器人可以分成五大部分，分別是感知系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、末端執(zhí)行系統(tǒng)、能源供應(yīng)和運(yùn)算系統(tǒng)及軟件。感知系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的 “五官”，包括聲音、光、溫度、壓力、定位、接觸等傳感器，用以將外部環(huán)境信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可以理解的信息或者數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的 “肌肉”，電機(jī)驅(qū)動(dòng)包括電機(jī)、減速器、編碼器等；末端執(zhí)行系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的 “手”，用以和外界環(huán)境進(jìn)行交互；能源供應(yīng)為電源或者電池；運(yùn)算系統(tǒng)及軟件相當(dāng)于機(jī)器人的 “大腦”。

智能機(jī)器人由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，其核心部分是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。硬件系統(tǒng)包括動(dòng)力源、控制器、傳感器、執(zhí)行器等。動(dòng)力源是智能機(jī)器人的能源供給系統(tǒng)，類(lèi)似人的心臟；控制器是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，類(lèi)似人的大腦；傳感器類(lèi)似人的眼睛、耳朵等感官，只有安裝了各種傳感器的智能機(jī)器人，才有可能感知周?chē)沫h(huán)境，收集信息，做出決策，再執(zhí)行任務(wù)；執(zhí)行器類(lèi)似人的手和腳，常見(jiàn)智能機(jī)器人的執(zhí)行器有電機(jī)、舵機(jī)用于運(yùn)動(dòng)，發(fā)音喇叭、蜂鳴器用于發(fā)聲，顯示器、指示燈用于顯示。

智能機(jī)器人是一個(gè)在感知、思維、效應(yīng)方面全面，模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，外形不一定像人。它具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等。智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺(jué)要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周?chē)h(huán)境狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。

智能機(jī)器人的行動(dòng)能力涉及到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、感知、理解和決策能力。隨著計(jì)算能力的提升、算法的創(chuàng)新和傳感器技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的行動(dòng)能力得到了巨大的提升。例如，機(jī)器人的核心算法包括直接控制、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、前向運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)等，通過(guò)這些算法，機(jī)器人可以根據(jù)輸入的指令或者自主決策完成一定的任務(wù)。

Physical Intelligence 公司推出的 π0 是一個(gè)通用的機(jī)器人策略模型，它能夠跨多種機(jī)器人和任務(wù)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)從物體分類(lèi)到動(dòng)態(tài)操控的多種能力。該模型借助圖像、文本和動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，具備多任務(wù)處理能力、零樣本執(zhí)行與任務(wù)微調(diào)能力、視覺(jué) - 語(yǔ)言 - 動(dòng)作模型架構(gòu)、跨機(jī)器人和多任務(wù)訓(xùn)練能力以及零樣本學(xué)習(xí)和微調(diào)能力等特點(diǎn)。

目前，許多智能機(jī)器人主要通過(guò)視覺(jué)感知獲取信息并進(jìn)行決策，而美國(guó)麻省理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)最新開(kāi)發(fā)出一款可同時(shí)借用視覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)學(xué)習(xí)玩 “疊疊高” 游戲的機(jī)器人。該機(jī)器人通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)反饋，掌握了推積木的技巧，經(jīng)過(guò)大約 300 次試探后，就能建立一個(gè)簡(jiǎn)單模型，并根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)每一塊積木移動(dòng)的后果。

二、智能機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

1、倉(cāng)儲(chǔ)及物流

據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告進(jìn)行披露，智能機(jī)器人在倉(cāng)儲(chǔ)及物流領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，在電商倉(cāng)庫(kù)中，機(jī)器人可以通過(guò)先進(jìn)的識(shí)別技術(shù)和路徑規(guī)劃，快速準(zhǔn)確地完成貨物的搬運(yùn)、存儲(chǔ)和分揀等任務(wù)，提高物流效率和準(zhǔn)確性。例如，亞馬遜在智能倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了貨物的自動(dòng)化分揀、搬運(yùn)和存儲(chǔ)，機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地識(shí)別貨物信息，提高倉(cāng)儲(chǔ)效率，降低人力成本。在冷鏈運(yùn)輸場(chǎng)景下，智能機(jī)器人也能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，確保貨物在特定溫度環(huán)境下的安全運(yùn)輸，并能高效地進(jìn)行裝卸貨操作。

2、消費(fèi)品加工制造

工業(yè)機(jī)器人在消費(fèi)品加工制造行業(yè)呈現(xiàn)出小型化、輕型化的趨勢(shì)。它們能夠推進(jìn)生產(chǎn)線改造，實(shí)現(xiàn)加工制造全流程的自動(dòng)化、智能化作業(yè)。例如在汽車(chē)制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人可以完成車(chē)身焊接、零部件組裝、噴漆等一系列任務(wù)，相比人工操作，在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和安全性上都有明顯優(yōu)勢(shì)。在電子制造業(yè)，工業(yè)機(jī)器人能完成電子元器件的組裝、焊接、貼片等工作，大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，在食品加工業(yè)和醫(yī)療器械制造業(yè)等領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人也能完成分揀、包裝、涂抹、加工、組裝、檢測(cè)等工作，確保食品加工的衛(wèi)生安全和醫(yī)療器械的質(zhì)量與安全性。

3、外科手術(shù)及醫(yī)療康復(fù)

外科手術(shù)機(jī)器人在力度控制和操控精度方面優(yōu)于人類(lèi)，可在多個(gè)專(zhuān)業(yè)化手術(shù)領(lǐng)域臨床應(yīng)用。例如達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，具有放大 10 倍的三維高清立體成像，能讓醫(yī)生得到裸眼 3D 的視覺(jué)效果，其 540 度旋轉(zhuǎn)無(wú)死角的機(jī)器人手臂突破了人手轉(zhuǎn)腕極限，可以在狹窄解剖區(qū)域靈活順暢操作，有效減輕了傳統(tǒng)術(shù)式單一方向的牽拉痛，為患者減輕痛苦。同時(shí)，手術(shù)機(jī)器人還能減少出血量、降低手術(shù)中使用的放射線或藥品等對(duì)醫(yī)務(wù)人員的傷害等優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，外骨骼機(jī)器人為用戶(hù)提供可穿戴外部機(jī)械設(shè)備，幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，提高康復(fù)效果。

4、樓宇及室內(nèi)配送

即時(shí)性小件物品配送需求催生了專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人，可提供跨樓層到戶(hù)配送服務(wù)，與電梯、門(mén)禁通信互聯(lián)。例如人臉識(shí)別智能樓宇送物機(jī)器人，采用先進(jìn)的人臉識(shí)別技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地識(shí)別出用戶(hù)的身份，實(shí)現(xiàn)無(wú)鑰匙開(kāi)箱。內(nèi)置的智能開(kāi)箱器可以輕松打開(kāi)各種類(lèi)型的快遞箱，在取出物品后，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)將物品送至指定地點(diǎn)，無(wú)需人工干預(yù)。同時(shí)，機(jī)器人具備強(qiáng)大的路徑規(guī)劃功能，可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境自動(dòng)規(guī)劃最佳送物路線，避免在樓道內(nèi)出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，提高配送效率。順豐智能樓宇配送機(jī)器人通過(guò)自主導(dǎo)航技術(shù)，不需要人工干預(yù)就能準(zhǔn)確導(dǎo)航并找到目的地，能夠自主避開(kāi)障礙物，精準(zhǔn)到達(dá)指定的地點(diǎn)。

5、智能陪伴與情感交互

智能機(jī)器人以多種功能為基礎(chǔ)，通過(guò)語(yǔ)音交互、觸摸感應(yīng)等多種交互方式做出反饋，滿足用戶(hù)陪伴與交流訴求。例如一些智能陪伴機(jī)器人可以講故事、唱歌、回答問(wèn)題，與用戶(hù)進(jìn)行日常對(duì)話，為用戶(hù)提供情感支持和陪伴。

6、復(fù)雜環(huán)境與特殊對(duì)象的專(zhuān)業(yè)清潔

機(jī)器人逐步替代人類(lèi)開(kāi)展復(fù)雜環(huán)境與特殊對(duì)象的清潔工作，如城市建筑、高端裝備、特殊場(chǎng)景等。在城市建筑清潔方面，機(jī)器人可以在高空外墻進(jìn)行清潔作業(yè)，提高清潔效率和安全性。在高端裝備清潔領(lǐng)域，機(jī)器人能夠?qū)軆x器進(jìn)行細(xì)致的清潔，避免人工清潔可能帶來(lái)的損壞。在特殊場(chǎng)景如核電站等，機(jī)器人可以在輻射環(huán)境下進(jìn)行清潔工作，減少對(duì)人類(lèi)的危害。

7、城市應(yīng)急安防

城市應(yīng)急安防領(lǐng)域包括安檢防爆、毒品監(jiān)測(cè)等多種專(zhuān)業(yè)性機(jī)器人。這些機(jī)器人可以在公共場(chǎng)所進(jìn)行安全檢查，檢測(cè)爆炸物和毒品等危險(xiǎn)物品，保障公眾安全。例如在機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站等場(chǎng)所，安檢機(jī)器人可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)行李中的危險(xiǎn)物品，提高安檢效率。

8、影視作品拍攝與制作

利用微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)的機(jī)器人在影視娛樂(lè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如航拍無(wú)人機(jī)、高穩(wěn)定性機(jī)械臂云臺(tái)。航拍無(wú)人機(jī)可以拍攝到壯觀的空中畫(huà)面，為影視作品增添視覺(jué)沖擊力。高穩(wěn)定性機(jī)械臂云臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的拍攝，提高畫(huà)面質(zhì)量。

9、能源和礦產(chǎn)采集

隨著機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)和自主學(xué)習(xí)能力提升，有望重新啟用廢棄油井及礦場(chǎng)，擴(kuò)展資源利用范圍和效率。機(jī)器人可以在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，減少對(duì)人類(lèi)的危害。同時(shí)，機(jī)器人可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)不斷優(yōu)化作業(yè)方式，提高采集效率。

10、國(guó)防與軍事

多種軍用機(jī)器人快速涌現(xiàn)，憑借先進(jìn)技術(shù)在戰(zhàn)場(chǎng)上自主完成預(yù)定任務(wù)。在全球范圍內(nèi)，人工智能正在悄然改變軍事與國(guó)防領(lǐng)域，越來(lái)越多的國(guó)防公司正深度融合 AI 技術(shù)，涉及無(wú)人系統(tǒng)、監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全及作戰(zhàn)戰(zhàn)略等多個(gè)領(lǐng)域。例如 BAE 系統(tǒng)公司、洛克希德 - 馬丁公司等將 AI 應(yīng)用于自動(dòng)航空系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全方面，無(wú)人戰(zhàn)車(chē)和無(wú)人偵察機(jī)可以在地面和空中的作戰(zhàn)行動(dòng)中，減少對(duì)人類(lèi)的干預(yù)，提高作戰(zhàn)效率。無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)能夠自主或半自主執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，涵蓋無(wú)人機(jī)、無(wú)人水面艦艇、無(wú)人潛航器和無(wú)人地面車(chē)輛等平臺(tái)和系統(tǒng)，可在戰(zhàn)場(chǎng)上執(zhí)行偵察、監(jiān)視、火力打擊、電子戰(zhàn)等多種任務(wù)。

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