具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系與測試方法 劉少山 劉佳璐 高源 丁寧 新質(zhì)生產(chǎn)力 具身智能 群體智能 機(jī)器人 機(jī)械臂 靈巧手 AIAg
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- 作者：劉少山 劉佳璐 高源 丁寧
- 出版時(shí)間：2025/9/1
- ISBN：9787111792659
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
標(biāo)準(zhǔn)體系在提升產(chǎn)品性能與質(zhì)量、優(yōu)化供應(yīng)鏈以及推動(dòng)產(chǎn)業(yè)競爭力方面具有關(guān)鍵作用。本書從原理、方法和場景三個(gè)維度，全面剖析具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系與測試方法，推動(dòng)行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展。 全書共11章，涵蓋具身智能的基礎(chǔ)概念與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、具身智能與群體智能的標(biāo)準(zhǔn)體系、核心零部件與整機(jī)的測試技術(shù)，以及未來趨勢展望。內(nèi)容具有以下亮點(diǎn)： ?創(chuàng)新性：將前沿理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，覆蓋工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等不同領(lǐng)域，可直接作為產(chǎn)業(yè)實(shí)踐參考。 ?針對(duì)性：聚焦具身智能產(chǎn)品的性能瓶頸，介紹硬件、軟件和算法等方面的測試方法，解決行業(yè)痛點(diǎn)問題。 ?前瞻性：展望未來具身智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)趨勢，指出具身智能領(lǐng)域的發(fā)展方向。 本書適合人工智能與機(jī)器人等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作者、質(zhì)量控制和測試工程師、技術(shù)研發(fā)人員等閱讀，為讀者提供技術(shù)落地的全方位指南。
（1）深圳市人工智能與機(jī)器人研究院出品，前沿技術(shù)專家與標(biāo)準(zhǔn)制定者撰寫，為研究者與工程師引領(lǐng)方向。 （2）領(lǐng)跑標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建，直擊行業(yè)質(zhì)量痛點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際案例，助力具身機(jī)器人的規(guī)范性生產(chǎn)與商業(yè)化落地。 （3）把握國際標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)，洞察產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。掌握標(biāo)準(zhǔn)，就是掌握競爭主動(dòng)權(quán)。
為什么要寫這本書在當(dāng)前快速發(fā)展的人工智能（AI）和機(jī)器人技術(shù)背景下，具身智能作為人工智能領(lǐng)域的重要研究方向，逐漸成為各行業(yè)和社會(huì)中不可忽視的力量。盡管具身智能在理論和應(yīng)用層面取得了顯著進(jìn)展，但相關(guān)技術(shù)的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制和測試方法方面，存在許多亟待解決的問題。例如，具身智能系統(tǒng)的硬件、軟件與算法之間協(xié)調(diào)性差，數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化體系來指導(dǎo)技術(shù)研發(fā)和市場應(yīng)用。行業(yè)內(nèi)在解決這些問題時(shí)也曾多次走彎路，尤其是標(biāo)準(zhǔn)化的滯后性和不一致性，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展過程中的反復(fù)試錯(cuò)和資源浪費(fèi)，制約了具身智能技術(shù)的健康發(fā)展。在此背景下，本書希望通過構(gòu)建科學(xué)、全面的標(biāo)準(zhǔn)體系與測試方法，為行業(yè)提供系統(tǒng)的理論支持和實(shí)踐指南。這不僅能促進(jìn)具身智能技術(shù)的快速發(fā)展，還能推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和市場的有效規(guī)范。讀者對(duì)象本書的讀者對(duì)象包括但不限于以下幾類人群：技術(shù)研發(fā)人員：包括從事機(jī)器人技術(shù)研發(fā)、嵌入式系統(tǒng)、自動(dòng)化等相關(guān)領(lǐng)域工作的工程師、研究員和學(xué)者。質(zhì)量控制與測試工程師：特別是那些涉及具身智能硬件、軟件和系統(tǒng)集成的測試人員，本書能幫助他們提升測試方法的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。標(biāo)準(zhǔn)化工作者與政策制定者：致力于推動(dòng)具身智能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的各類機(jī)構(gòu)人員，尤其是參與制定和實(shí)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)人士。產(chǎn)業(yè)投資人和管理層：關(guān)心具身智能市場發(fā)展前景的投資者和行業(yè)決策者。本書特色本書結(jié)合具身智能技術(shù)的前沿發(fā)展，系統(tǒng)地闡述了具身智能的標(biāo)準(zhǔn)體系與測試方法。內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)零部件的測試、整機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)估、群體智能和多智能體協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等，具有以下特色：全面的標(biāo)準(zhǔn)體系：詳細(xì)探討了具身智能在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化的需求，幫助讀者了解如何在工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等不同領(lǐng)域中制定適用的標(biāo)準(zhǔn)。具體的測試方法：結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，介紹了具身智能硬件、軟件和算法的測試技術(shù)，包括靈巧手、機(jī)器人整機(jī)、群體智能等領(lǐng)域的測試方法。行業(yè)前瞻性視角：從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的角度分析了具身智能的未來發(fā)展方向，并預(yù)測了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與測試技術(shù)的發(fā)展趨勢。如何閱讀本書本書內(nèi)容由淺入深，適合不同背景的讀者閱讀。本書邏輯設(shè)計(jì)如下：首先，通過概述具身智能的基本概念和產(chǎn)業(yè)分析，為讀者提供全局視角。其次，深入探討標(biāo)準(zhǔn)體系與質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的理論框架。最后，通過具體的應(yīng)用場景和案例分析，展示標(biāo)準(zhǔn)體系的實(shí)際應(yīng)用與測試方法實(shí)現(xiàn)。建議讀者根據(jù)自身需求和興趣，選擇性閱讀相關(guān)章節(jié)。若讀者對(duì)某一具體領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系或測試方法感興趣，則可以直接跳轉(zhuǎn)至該部分�？闭`和支持盡管筆者已經(jīng)盡力確保本書內(nèi)容的準(zhǔn)確性，但難免存在疏漏。如讀者在閱讀過程中發(fā)現(xiàn)問題或有進(jìn)一步的交流需求，歡迎通過郵箱（shaoshanliu@chuk.edu.cn）與筆者聯(lián)系。本書技術(shù)點(diǎn)涉及具身智能開源項(xiàng)目AIRSHIP，以及具身智能開源數(shù)據(jù)平臺(tái)AIRSPEED，相關(guān)信息已經(jīng)在網(wǎng)站https://airs.cuhk.edu.cn/en/airship以及https://airs.cuhk.edu.cn/en/airspeed上發(fā)布，感興趣的讀者可以自由查閱和使用，希望可以助力你進(jìn)一步研究與開發(fā)。致謝本書的完成離不開許多人的支持與幫助。首先，感謝我的同事和導(dǎo)師們?cè)谘芯颗c寫作過程中給予的寶貴意見與支持，包括徐揚(yáng)生校長、Jean-Luc Gaudiot教授、葉偉中博士、俞波博士、王凡博士、夏軒博士、周鴻均博士、梁為競。其次，感謝所有為具身智能技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化事業(yè)做出貢獻(xiàn)的科研人員、工程師和企業(yè)家，是大家的努力推動(dòng)了這一領(lǐng)域的快速發(fā)展。最后，感謝深圳市政府、龍崗區(qū)政府對(duì)我們科研工作一如既往的支持，特別感謝龍崗區(qū)“深圳創(chuàng)新十大行動(dòng)計(jì)劃”配套項(xiàng)目的資助，資助項(xiàng)目編號(hào)LGKCSDPT2024002。劉少山 深圳市人工智能與機(jī)器人研究院具身智能中心主任
劉少山博士 深圳市人工智能與機(jī)器人研究院具身智能中心主任，世界青年科學(xué)院院士，國家高層次海外人才，計(jì)算機(jī)工程博士與公共管理碩士。發(fā)表高水平論文100余篇，獲授權(quán)專利100余項(xiàng)，著有多部專業(yè)書籍并廣受好評(píng)。劉佳璐博士 高級(jí)工程師，深圳市人工智能與機(jī)器人研究院科研管理部副部長，中國機(jī)器人檢測認(rèn)證聯(lián)盟專家工作組委員。多年來致力于智能產(chǎn)品檢測技術(shù)研究及裝置開發(fā)，參與多項(xiàng)國家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目。高源博士 深圳市人工智能與機(jī)器人研究院副研究員，香港中文大學(xué)（深圳）兼職助理教授。專注于具身多智能體算法與異構(gòu)多機(jī)器人系統(tǒng)研究，發(fā)表高水平論文50余篇。丁寧博士 深圳市人工智能與機(jī)器人研究院常務(wù)副院長，香港中文大學(xué)（深圳）機(jī)器人與智能制造研究院副院長，全國機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)特種設(shè)備用機(jī)器人分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC591/SC1）委員，能源行業(yè)電力機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（NEA/TC35）委員。專注于特種機(jī)器人與計(jì)算機(jī)視覺研究，主持或參與多項(xiàng)國家級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。
前 言第1章 具身智能概述 11.1 何為具身智能 11.2 具身智能的核心零部件 21.3 具身智能的發(fā)展歷史 31.4 具身智能的傳統(tǒng)研究方向 51.4.1 基于行為的人工智能 51.4.2 受神經(jīng)生物學(xué)啟發(fā)的人工智能 51.4.3 認(rèn)知發(fā)展機(jī)器人學(xué) 61.4.4 進(jìn)化機(jī)器人學(xué) 71.4.5 物理體現(xiàn)與互動(dòng) 71.5 基于大模型的具身智能技術(shù) 81.5.1 賦能具身智能機(jī)器人的基礎(chǔ)模型分類 81.5.2 仿真促進(jìn)具身智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)自動(dòng)化 91.6 具身智能對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)的影響 111.7 具身智能市場需求分析 131.7.1 工業(yè)機(jī)器人 141.7.2 服務(wù)機(jī)器人 151.7.3 特種機(jī)器人 161.7.4 智慧城市中的群體智能機(jī)器人 171.8 小結(jié) 18第2章 具身智能產(chǎn)業(yè)分析 192.1 具身智能供應(yīng)鏈概述 192.1.1 核心零部件 192.1.2 機(jī)器人整機(jī) 202.2 核心企業(yè) 212.2.1 國內(nèi)的供應(yīng)鏈企業(yè) 212.2.2 國外的供應(yīng)鏈企業(yè) 222.3 技術(shù)水平 232.4 市場趨勢 242.4.1 核心零部件的市場趨勢 242.4.2 整機(jī)的市場趨勢 252.5 具身智能產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 262.6 具身智能產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與升級(jí) 262.6.1 關(guān)鍵挑戰(zhàn) 272.6.2 升級(jí)策略 282.7 小結(jié) 29第3章 具身智能的質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施與參考標(biāo)準(zhǔn) 303.1 當(dāng)前具身智能產(chǎn)品的挑戰(zhàn) 303.1.1 硬件挑戰(zhàn) 303.1.2 軟件及算法挑戰(zhàn) 323.1.3 數(shù)據(jù)挑戰(zhàn) 333.2 具身智能的質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 343.2.1 質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的重要性及現(xiàn)狀 343.2.2 質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要點(diǎn) 363.3 標(biāo)準(zhǔn)體系與質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)系 383.4 可參考的人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系 393.4.1 國際人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)情況 393.4.2 國內(nèi)人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)情況 423.4.3 人工智能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具身智能實(shí)踐的借鑒意義 433.5 小結(jié) 44第4章 場景驅(qū)動(dòng)的具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系 454.1 當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)化挑戰(zhàn) 454.2 構(gòu)建場景驅(qū)動(dòng)的具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系 464.3 工業(yè)制造場景中的具身智能標(biāo)準(zhǔn) 504.3.1 汽車制造機(jī)器人進(jìn)行輪胎輪轂位姿識(shí)別 514.3.2 智能制造機(jī)器人進(jìn)行航天插頭裝配 524.3.3 智能制造機(jī)器人進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)葉片打磨 524.3.4 電力作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行高壓輸變線路維護(hù) 534.3.5 電力作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行高壓輸變線路除冰 544.4 海洋作業(yè)場景中的具身智能標(biāo)準(zhǔn) 554.4.1 水下作業(yè)機(jī)器人清理維修海底電纜 564.4.2 水下作業(yè)機(jī)器人執(zhí)行海底環(huán)境掃描勘測 574.5 醫(yī)療、服務(wù)等場景中的具身智能標(biāo)準(zhǔn) 584.5.1 醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人進(jìn)行護(hù)理協(xié)助 594.5.2 養(yǎng)老陪護(hù)機(jī)器人進(jìn)行情感陪護(hù) 604.5.3 教育輔導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行智能引導(dǎo) 614.6 小結(jié) 62第5章 群體智能的標(biāo)準(zhǔn)體系 635.1 何為群體智能 645.1.1 群體智能的概念 645.1.2 群體智能的特點(diǎn)與優(yōu)勢 645.2 群體智能的應(yīng)用場景 645.2.1 智能交通 665.2.2 工業(yè)自動(dòng)化 675.2.3 多機(jī)協(xié)同建圖 695.2.4 智慧城市 715.3 協(xié)調(diào)與通信 745.3.1 協(xié)調(diào)策略 745.3.2 通信機(jī)制與信息共享 755.4 多智能體系統(tǒng)與多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法 775.4.1 多智能體系統(tǒng) 775.4.2 多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法 805.5 群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建 825.5.1 標(biāo)準(zhǔn)化的意義與挑戰(zhàn) 825.5.2 與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)化工作 835.5.3 標(biāo)準(zhǔn)體系的框架與內(nèi)容 845.6 小結(jié) 85第6章 核心零部件的測試方法 866.1 零部件概述 876.2 測試方法概述 896.3 零部件測試方法 896.3.1 傳感器測試 896.3.2 控制器測試 956.3.3 電機(jī)測試 966.3.4 減速器測試 986.3.5 腿足測試 996.3.6 電池測試 1006.3.7 一體化關(guān)節(jié)測試 1026.3.8 通信系統(tǒng)測試 1036.4 小結(jié) 105第7章 靈巧手的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及測試 1077.1 靈巧手的前景與挑戰(zhàn) 1077.2 靈巧手的應(yīng)用場景與產(chǎn)品示例 1087.3 靈巧手的技術(shù)體系 1117.3.1 靈巧手的傳感器技術(shù) 1127.3.2 靈巧手背后的整機(jī)技術(shù) 1147.3.3 靈巧手的控制算法 1167.4 靈巧手的參考標(biāo)準(zhǔn) 1177.4.1 運(yùn)動(dòng)精度標(biāo)準(zhǔn) 1177.4.2 抓取能力標(biāo)準(zhǔn) 1187.4.3 力覺控制標(biāo)準(zhǔn) 1197.4.4 響應(yīng)速度標(biāo)準(zhǔn) 1197.4.5 自適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn) 1207.5 靈巧手的性能測試方法 1217.5.1 指力測試 1237.5.2 抓握力測試 1237.5.3 防滑性測試 1237.5.4 觸覺靈敏度測試 1247.5.5 力傳感器校準(zhǔn) 1247.5.6 手指重復(fù)性測試 1257.5.7 抓握周期測試 1257.5.8 抓握效率測試 1267.6 小結(jié) 126第8章 人形機(jī)器人的整機(jī)評(píng)估方法 1278.1 人形機(jī)器人概述 1288.2 人形機(jī)器人整機(jī)性能評(píng)估方法 1318.2.1 評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建 1318.2.2 整機(jī)性能評(píng)估方法 1338.3 人形機(jī)器人整機(jī)穩(wěn)定性與安全性評(píng)估方法 1338.3.1 穩(wěn)定性評(píng)估方法 1348.3.2 安全性評(píng)估方法 1358.4 人形機(jī)器人整機(jī)評(píng)估的參考標(biāo)準(zhǔn) 1368.4.1 可參考的國際標(biāo)準(zhǔn) 1368.4.2 可參考的國家標(biāo)準(zhǔn) 1378.5 典型實(shí)踐案例分析 1388.5.1 HumanoidBench：評(píng)估環(huán)境的構(gòu)建 1388.5.2 KUAVO：整機(jī)測試過程與結(jié)果分析 1398.6 小結(jié) 141第9章 具身智能體的推理與決策能力測試 1429.1 智能體概述 1429.2 智能體的推理能力測試 1459.2.1 邏輯推理能力測試 1459.2.2 語義推理能力測試 1479.2.3 綜合案例分析 1489.3 智能體的決策能力測試 1509.3.1 確定型決策能力測試 1509.3.2 不確定型決策能力測試 1519.4 復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)對(duì)能力評(píng)估 1529.4.1 復(fù)雜環(huán)境的定義與特征 1529.4.2 適應(yīng)性和魯棒性評(píng)估方法 1539.5 典型實(shí)踐案例分析 1569.5.1 典型場景中的評(píng)估方法 1569.5.2 VoxPoser評(píng)估案例 1579.6 具身智能體測試的參考標(biāo)準(zhǔn) 1599.6.1 國際標(biāo)準(zhǔn)的重要性 1599.6.2 主要的國際標(biāo)準(zhǔn)組織 1609.6.3 測試方法接軌國際標(biāo)準(zhǔn) 1619.7 小結(jié) 162第10章 群體智能系統(tǒng)測試方法 16310.1 測試環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)施 16510.2 群體智能的性能評(píng)估框架 16710.3 定性評(píng)價(jià)與定量分析 17010.4 多機(jī)器人協(xié)作與交互測試 17210.4.1 構(gòu)建多機(jī)器人系統(tǒng)的測試環(huán)境 17310.4.2 評(píng)估指標(biāo)和工具 17810.5 小結(jié) 182第11章 標(biāo)準(zhǔn)體系與測試技術(shù)展望 18311.1 具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展路線 18311.1.1 基礎(chǔ)技術(shù)研究與初步標(biāo)準(zhǔn)化 18411.1.2 系統(tǒng)集成與標(biāo)準(zhǔn)化深化 18811.1.3 群體智能與全面標(biāo)準(zhǔn)化 18811.2 標(biāo)準(zhǔn)化趨勢與測試技術(shù)展望 18911.2.1 具身智能的標(biāo)準(zhǔn)化趨勢 18911.2.2 具身智能測試技術(shù)展望 19111.3 小結(jié) 194
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