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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，集成多种功能模块和技术，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

复合机器人是一种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

作为一种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、末端执行器等多种组件，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、云边协同等多种技术。

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等多种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

感知定位控制规划

感知

定位

控制

数据融合

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信息融合和深度学习应用展开，实现多机协同目标检测与跟踪，提高目标定位精度和稳定性，增强机器人在复杂环境中的适应能力。随着5G、物联网等技术发展，目标定位与跟踪技术将与云计算、边缘计算等深度融合，进一步提升机器人智能化水平和作业效率。

3.末端执行器

末端执行器安装在机器人机械臂末端，用于完成特定任务，如抓取、装配和焊接等。常见末端执行器包括夹爪、吸盘和焊枪等。夹爪主要应用于物料抓取和搬运；吸盘利用负压原理稳固吸附并移动平面或曲面物体；焊枪则专注于焊接作业，实现金属结构连接。

随着技术发展，软体夹爪和自适应抓取技术开始涌现，未来末端执行器将更加智能化和柔性化，具备更强感知和决策能力，通过融合人工智能、物联网等前沿技术，实现自主识别物体、判断环境，并智能选择和执行抓取等策略。

4.人机交互技术

人机交互技术是包含语音识别、手势识别、触摸屏技术和虚拟现实等领域的综合性技术体系，该领域主要依赖语音识别