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中国复合机器人技术发展与应用概述

复合机器人通过结合不同的机器人形态和特性，集成多功能

模块和技术，从而满足复杂的作业需求。本文阐述了复合机器人的

基本概念、核心关键技术、国内研究进展以及市场应用现状，并讨

论了其未来的发展方向和应用场景，为复合机器人的研究提供参考。

复合机器人概述

复合机器人是一通过集成移动底盘和工业机器人而形成的高

智能化、多功能机器人，它同时具备环境感知、定位导航、移动操

作、人机协作等先进技术，具备“手一足一眼一脑”一体化综合能

力，可以灵活地执行多样化任务，如抓取、搬运和操作。

“AGV/AMR+机械臂”是复合机器人的常见形式，融合了移动平

台的灵活移动能力和机械臂的精准操作能力，能够自主执行物料的

搬运、装配以及质量检测等一系列任务。其中，移动协作机器人(MCR)

作为复合机器人的高端形态，集移动底盘、协作机械臂、视觉系统

及智能控制系统等模块于一体。MCR能够自主应对复杂的生产流程

和质量检测任务，广泛应用于智慧工厂、自动化车间、机房数据管

理、电力巡检以及仓储分拣等多个领域，可以满足不同行业多样化

的应用需求。

常见的复合机器人多为轮式单臂设计，轮履复合机器人和双臂

复合机器人的出现，进一步丰富了复合机器人的类型。轮履复合机

器人结合了轮式和履带式结构的长处，不仅适用于平坦地形的快速

移动，还能够在复杂多变的环境中顺利执行任务，因此特别适用于

户外探险、救援行动、军事侦察等领域，以及需要在不同地形中作

业的工业自动化场景。

而双臂复合机器人则配备两个协作机械臂，通过双臂的协同作

业可以更具灵活性。这一特点使它们适用于精密加工、装配线以及

实验室自动化等领域。

此外，还有作战复合机器人（移动平台+武器系统）、串并联复

合机器人等定制化设计的机器人[1],它们根据特定领域的需求进行

设计，以满足不同应用场景的多样化需求。

一、复合机器人关键技术

作为一集成移动机器人和工业机器人功能的新型机器人，复

合机器人融合了移动底盘、机械臂、视觉系统、末端执行器等多

组件，其关键技术包括环境感知、定位导航、人工智能、目标跟踪、

智能传感器、云边协同等多技术。

1.导航技术

导航技术包含环境感知、路径规划、运动控制及决策制定等多

个环节。在环境感知阶段，传感器如同机器人的感官，广泛收集周

围环境的详细信息，包括障碍物分布、道路标志识别及地形起伏等。

基于这些信息，路径规划模块结合目标位置，计算出移动路径。运

动控制模块则指挥机器人沿规划路径行进。面对复杂环境，决策制

定模块能迅速响应突发情况，灵活调整策略，确保机器人应对自如。

目前，适用于室内场景的导航技术，主要包含磁条导航、二维

码导航、激光雷达导航和视觉导航等技术；在室外场景中，主要有

惯性导航和卫星导航。其中，SLAM（即时定位与地图构建）技术具

有实时构建环境地图和精确定位能力，成为主流导航方法之一。激

光雷达、摄像头、IMU等多传感器数据融合技术，以及深度学习

和强化学习算法的应用，是未来的发展方向。

特征提取

感知►►定位—►规划—►控制

I【

数据融合

I_________J

图1导航技术框架

2.目标定位与跟踪技术

目标定位与跟踪技术使机器人能在动态环境中确定并持续跟踪

目标物体。该技术广泛应用于物流、制造、监控等领域，主要包括

视觉跟踪、激光雷达跟踪和超声波跟踪等方法。视觉跟踪利用摄像

头捕捉目标图像，通过图像处理算法实现目标定位与跟踪，具有直

观、灵活的优点，但易受光照、遮挡等因素影响。激光雷达跟踪通

过发射激光束并接收反射信号确定目标位置，具有高精度、抗干扰

能力强的特点，适用于复杂环境。超声波跟踪则利用超声波传感器

发射并接收反射信号计算目标距离，成本较低，但精度和抗干扰能

力相对较弱。

当前，目标定位与跟踪技术研究围绕多源