【白皮书市场研报】智能机器人技术产业发展白皮书（2023）-中国信通院&工业互联网产业联盟-2023.docx

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1、一、智能机器人行业发展综述1（一）机器人的概念内涵11 .机器人的定义12 .智能机器人的历史沿革33 .机器人的分类6（二）智能机器人的政策布局81 .推动机器人与Al等技术融合提升智能水平82 .扶持机器人产业发展打造基础设施93 .推动工业、服务、医疗等领域机器人研究10二、智能机器人应用场景与需求分析12（一）智能机器人环境复杂度分析121 .结构化环境122 .非结构化环境133 .应用环境谱系分析13（二）智能机器人自主性分析151 .低自主性智能机器人需求分析152 .高自主性智能机器人需求分析163 .智能机器人功能方向分析18三、智能机器人技术分析20(一)智能机器人技术体系

2、20(二)核心技术分析221 .传感层222 .执行层223 .通信层234 .操作平台245 .控制层256 .智能决策层267 .数字挛生层278 .交互层289 .能源层29(三)总体趋势301 .趋势一：深度智能驱动302 .趋势二：高效以虚驭实313 .趋势三：泛在敏捷操作334 .趋势四：多元感知交互34四、智能机器人产业分析35(一)全球智能机器人产业概况351 .智能机器人产业规模352 .智能机器人产业体系36执行，如抓取、搬运、操纵等。同时，机器人还能根据实际情况对执行策略进行自适应调整，以提高任务完成的效率和稳定性。这四大要素共同构成了智能机器人的核心竞争力，随着科技的发

3、展和市场的需求，智能机器人应用场景不断扩大，包括制造业、服务业、医疗、教育、家庭等各个方面。这为智能机器人产业提供了广阔的市场空间，也促使智能技术更快地与机器人融合。综上所述，机器人学已经发展成为一个涉及拓扑学、系统工程、人工智能等多领域交叉的综合型学科。而智能机器人作为机器人技术发展的个新阶段，涵盖了多个领域的知识体系。在发展过程中，各种学科相互交叉、相互促进，共同推动机器人技术的进步和发展。2.智能机器人的历史沿革智能机器人是一种具有自主感知、学习和决策能力的机器人，它的智能级别通常分为1.o到1.4五个等级：1.0：无智能。机器人完全依赖预设的程序和指令执行任务，没有自主学习和适应能力，

4、完全依赖人为操纵。1.1：基础智能。机器人具备一定的自主学习能力，可以接受预编程的程序控制，可以识别简单的环境和任务，但决策能力有限。1.2：中等智能。机器人具有较高的自主学习能力，可以适应复杂的环境和任务，能够自主按程序运行，但在关键时刻仍需要人类干预。1.3：高度智能。机器人具有很强的自主学习和决策能力，能在复杂环境中执行任务，在特定条件下具备自适应能力，但无法持续自学人感知和决策能力，智能机器人迈向1.l级。1964年麦卡锡推出第个带有视觉传感器、能识别并定位积木的机器人系统。工业机器人开始在制造业领域广泛应用，如装配、搬运、焊接等。服务机器人慢慢进入人们的视野，1985年，日本公司EP

5、Son推出了第一款家庭用机器人AIBO”。20世纪80年代至2010年代.得益于伺服系统、传感器和人工智能技术的不断发展，机器人能够在各种复杂环境中执行精确的任务。智能机器人迈向1.2级的标志性的产品是1990年FANUC推出全球第款完全由计算机控制的工业机器人控制系统。它们在汽车制造、电子产品组装、化工等领域取代了部分人力，提高了生产效率，降低了劳动成本。在服务领域，家务机器人开始进入市场，如扫地机器人、洗碗机等，帮助人们减轻了家务负担，提高了生活质量。在医疗领域，手术机器人开始投入使用，辅助医生进行精密手术。随着航天技术的发展，机器人开始在太空执行任务，如国际空间站的建设和维护。在服务行业

6、,如酒店、餐厅、银行等。这些机器人能够提供亲切的服务，提高客户体验,节省人力成本。此外，机器人在深海勘探、野外科考、军事战场等方面也发挥了重要作用。随着2006年Himon提出深度学习神经网络，人工智能算法逐渐落地，智能机器人发展进入新阶段，智能机器人逐步迈向1.3级。特别是2020年至2023年的短短三年里，智能机器人的更新换代和智能升级进入爆发期。大模型等AI赋能技术使机器人具有更强大智能自2021年6月1日起，我国实施了国家标准机器人分类(GBfT39405-2020),该标准根据应用领域将机器人分为以下几类：工业机器人：自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或者三个以上轴进行

7、编程，它可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。按其使用用途可分为：搬运作业/上下料机器人、焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人、装配机器人、洁净机器人、其他工业机器人。个人/家用服务机器人：在家居环境或类似环境下使用的，以满足使用者生活需求为目的的服务机器人。按其使用用途可分为：家务机器人、教育机器人、娱乐机器人、养老助残机器人、家用安监机器人、个人运输机器人、其他个人/家用服务机器人。公共服务机器人：应用于住宿、餐饮、金融等公共场所，如商场、医院、学校等，为人类提供一般服务，如导览、咨询、安保等服务。按其使用用途可分为：餐饮机器人、讥解导引机器人、多媒体机器人、公共游乐机器人、公共代步机器

8、人、其它公共服务机器人。特种机器人：应用于专业领域，T及由经过专门培训的人员操作或使用的，辅助和/或替代人执行任务，。这类机器人可以在极端环境下(如高温、高压、辐射等)替代人类完成任务，保障人员安全和提高工作效率。按其使用用途可分为：检查维修机器人、专业检测机器人、搜救机器人、专业巡检机器人、侦察机器人、排爆机器人、专业安装机器人、采掘机器人、专业运输机器人、手术机器人、康复机器互等8个研究领域的技术发展目标。2023年5月，美国在国家层面发布了国家人工智能研发战略计珈，明确提出将“开发功能更强大、更可靠的机器人；改进硬件以促进人工智能列为优先事项。欧盟积极关注Al与机器人的集成应用。在地平线

9、欧洲工作计划中，欧盟为机器人相关项目提供的资金支持从2021年规划的1.8亿欧元扩大到了2.4亿欧元。除美国、欧盟外，日本、韩国也都发布了政策文件，进行顶层的战略引领。2022年4月，日本在人工智能战略2022中提出将AI技术和机器人技术融合，降低管理成本，提高业务效率。2022年3月，韩国在2022年智能机器人实行计划中提出投资2440亿韩元用于制造和服务机器人的研发和推广，计划开发37个额外的标准流程模型，推动机器人与A1.大数据5G、云等技术融合。我国积极着眼智能机器人领域发展，分别在2021年10月、12月出台国家标准化发展纲要、国家智能制造标准体系建设指南（2021版），强调要加强智

10、能机器人领域关键技术标准研究，推动产业变革。2 .扶持机器人产业发展打造基础设施美国在2023年9月发布的美国先进机器人制造创新机构中将在面向任务规划；多机器人-多人协作；制造机器人的人工智能等方向遴选短周期技术项目给予资助。作为欧盟成员国之一的法国颁布“法国2030“投资计戈，投资约58亿美元支持包括机器人技术3 .非结构化环境非结构化环境指的是那些复杂、多变、难以预测和不受限制的环境，其中机器人需要更高程度的灵活性和适应能力来执行任务，这种情况下低自主性的机器人在面对这类任务时，是难以独自完成任务的。非结构化环境具有多样性、不确定性和动态性的特点，要求机器人能够自主地感知、理解和应对环境中

11、的各种变化。在服务行业，如餐厅、酒店和零售，以及特殊场景，如紧急救援和自然灾害应对，处置的任务情况常常多种多样，不容易预测和规范。因此，服务和特殊场景大部分被认为是半结构化以及非结构化的。在这些环境中，智能机器人需要具备灵活性、适应性和决策能力，以应对各种情况。与工业环境不同，服务和特殊场景通常需要更多的人际交往和情感智能，以满足客户需求或应对紧急情况。这种非结构化环境的挑战性使得这些领域的智能机器人需要具备多样化的技能和能力，以提供高质量的服务或应对多变的情况。4 .应用环境谱系分析通过对工业机器人、服务机器人和特种机器人共计50个应用场景的调研，以自主性水平和场景复杂度为思考角度对机器人进

12、行分类和定位，得到了智能机器人的应用分布图，如图6所示。务能力的机器人。此类机器人能够相对独立地完成各种任务，而无需频繁的人类干预和指导，可以自主学习完成任务的最优策略以及对周围环境的全面感知。高自主性智能机器人在结构化场景中任务的专业性较强，强调智能机器人自主学习优化的能力。这类机器人的应用场景具有任务遵循相似模式、根据场景智能决策、自主学习最优策略与重复任务的共性特点。例如焊接机器人，面临焊缝质量差与焊接偏差的问题。这些问题与焊接过程中的电弧稳定性、焊缝跟踪、焊接参数优化等因素密切相关。为了解决这些问题，需要实现焊缝实时跟踪、偏差自主补偿以及精准定位控制。焊接机器人能够根据不同的焊接任务和

13、环境，自主进行学习和调整，以适应各种复杂的焊接条件。通过自主学习，机器人可以不断完善自身的技能和知识，提高焊接质量和效率。*辆控制是保证焊接质量的关键因素。在焊接过程中，机器人需要具备高精度的定位和运动控制能力，以确保焊缝的准确性和一致性。通过精确控制,可以减少焊接偏差和缺陷，提高产品的质量和可靠性。高稳定性是保证焊接机器人长时间稳定工作的关键。由于焊接过程容易受到各种干扰因素的影响，如温度变化、电源波动等，因此机器人需要具备强大的抗干扰能力和稳定性。通过提高机器人的稳定性，可以降低故障率和维护成本，提高生产效率。因此，针对焊接机器人所面临的问题，自主学习、精确控制和高欧美等发达国家的人形机器

14、人产业主体凭借其技术实力和资金优势，得以在竞争中占据领先地位。这些企业通过不断的技术创新和产品升级，不断提升自己在市场上的竞争力。科技巨头积极布局新市场新赛道，AI创新的领跑者均切入人形机器人赛道，扩大技术迁移效应。而中国在这个领域中的发展也I分迅速，一些中国企业通过引进国外先进技术或者与国外企业合作，得以在短时间内快速提升自己的技术水平和市场竞争力。国内外人形机器人企业技术渗透如图22所示。图22国内外人形机器人企业技术环节渗透示意图在软件和信息与通信技术领域，随着通用人工智能技术的持续突破，智能算法、布司和操作系统软件等关键领域正在形成一系列新的赛道。这些新赛道不仅推动了产业的发展，也吸引

15、了来自不同背景和角色的多方主体参与其中。多方主体的涌入，使得这些新赛道充满了竞争利创新。不仅有传统的软件和ICT企业，还有许多新兴的初创企业、研究机构和高校等参与其中。他们的加入不仅带来了新的技术和思路，也使得整个产业的竞争格局更加多元化和激烈。5 .我国人形机器人发展态势庞大的市场需求催动多类主体竞相入局赛道，我国人形机器人市场规模持续扩增活力逐渐显现。据中商产业研究院测算，2023-2030年，我国人形机器人市场规模增速将达到30%,预计突破8700亿元。在人形机器人组成部件中，我国传统机器人厂商遨博加快攻关人形机器人所需电机、驱动器等核心零部件，推动国产化进程。智能技术领域，科大讯飞从大模型切入，开发人形机器人整机系统。ICT领域，小米发挥人工智能、先进制造等多重优势，发布Cyberone机器人扩大智能产品生态圈。2023年，我国人形机器人迎来爆发奇点时刻。小鹏的“PX5”融合广汽车自动驾驶技术：理工华汇的人形机器人实现全球目前最高最远的跳跃：优必选的“WalkerX”实现骑平衡车技术并在大运会应用:宇树的“H1”和智元的“远征A1”仅用半年完成初代产品的研发。可见国内的人形机器人产品各具特色优势，呈现“百家争鸣人形机器人的快速发展和巨大的发展潜力，也得到了国家部委和各地方政府的注意和重视。在国家层面，2023年3月1日，工信部长金壮龙表示，工信