近年来，随着机器人技术的迅猛发展，机器人已悄然渗透至制造、服务、医疗、军事等多个领域，成为驱动行业革新与升级的关键力量。各行各业对于机器人移动与操作技术的需求亦呈现出日益增长的趋势。

然而，在实际应用中，不同行业的环境与任务需求千差万别，机器人如果不经过针对性训练，往往难以迅速适应新环境与新任务。同时，受限于不同品牌机器人系统不兼容的问题，企业常常无法充分利用现有设备资源，当在某些情况下需要快速实现复杂任务流程时，就必须因兼容性问题采购同一品牌的机器人设备，对机器人进行全盘更换，这无疑将带来沉重的投资负担。

此外，在学术研究领域，通用、可靠且具备多接口的多场景综合仿真实验平台也尚显匮乏。不同品牌的机器人因操作方法各异，往往需要专门培训才能投入新领域应用，这无疑增加了技术普及的难度，并导致技术研发进程受阻，面临兼容性、稳定性、准确性以及泛化性等多重挑战。

因此，如何有效满足各行业对机器人移动与操作技术的多样化需求，构建一个既兼容广泛又高效稳定的机器人系统，已成为当前亟待解决的一大挑战。

▍适用实际，提出具身智能机器人系统

针对这一问题，来自深圳技术大学中德智能制造学院机器人自主移动与操作实验室（ARTS Robotics）的马淦团队进行了深入研究，并通过整合学术界和产业界的相关前沿技术精髓，推出了一个适用于广泛实际场景的具身智能机器人系统。
 

一个通用的具身智能系统就像一个 “智能中枢” 一样，能够根据具体场景需求，灵活配置和调整机器人的行为策略。深圳技术大学中德智能制造学院机器人自主移动与操作实验打造的这款具身智能机器人系统便是如此。

如同一把万能钥匙，该系统可以打开不同行业需求的 “锁”，从而大大提高机器人在各种复杂场景下的适应性和任务执行效率。

具体来说，该系统具有良好兼容性，不仅能无缝对接各类品牌移动机器人及机械臂，还实现了在各类不同实际应用场景中驱动机器人自如施展具身智能的移动与操作技能。用户只需导入机器人物理模型，就能快速部署机器人单双臂动作。

在促进机器人自主操作层面，该系统更是集成了最前沿的实用性单臂精细作业算法与双臂协同控制策，并采用了基于WRS开源框架的统一接口技术，有效破解了因品牌差异导致的机械臂操作方法各异需专门培训的难题，拓宽了机械臂的应用边界，使之能够轻松跨越行业界限，实现更多领域的高效应用。

这一创新性的系统设计，让机械臂如同拥有了“万金油”般的灵活性，可轻松应对各种行业挑战，真正实现一次部署，多处受益的“一劳永逸”效果。

▍多项技能，广泛适应多样化任务处理

当前，该系统已成功解锁试管高效分拣、线性柔性体灵巧操作、咖啡机精细拆解、插件精准装配以及咖啡拉花艺术制作等多项技能，全面展现了其在多样化任务处理中的出色表现与广泛适应性。

试管分拣：医药研发与实验流程的高效自动化

在制药、化学及生物学研究领域，试管操作是日常实验中不可或缺的一环，涉及大量的分类、排列与转移工作。传统的人工操作方式不仅耗时费力，易出错，且由于试管操作环境通常包含有害或敏感的化学物质，长期接触易对科研人员健康构成潜在威胁。尽管自动化试管操作系统已初步缓解了这一问题，但在对象检测与抓取推理上的局限性仍限制了其效率与准确性。

智能试管分拣（2倍速）

对此，研究团队创新性地融合了对象检测模块与抓取推理模块，构建了一套高效、精准的试管操作系统。对象检测模块能够迅速识别试管架及其孔位，而抓取推理模块则依据试管的实时姿态灵活调整机械手姿态，确保每一次抓取都准确无误。这一技术的引入，使得人形机器人能够在实验室环境中高效、有序地完成试管分拣与整理任务，极大地提升了实验效率，降低了人为错误与试管损坏的风险，为医药研发与实验流程的自动化提供了强有力的支持。

线性柔性体操作：解锁可变形物体操控的新篇章

一般来说，传统的机器人操纵方法大多基于刚性物体的运动学和动力学，这些方法由于没有考虑物体的可变形特性，因此在处理可变形物体时效果有限。线性柔性体，如电缆、软管、布料等，因其缺乏固定的形状与刚度，且具有弹性和可弯曲性，其精确的变形模型，即描述外部力与物体状态之间关系的模型很难获得，这使得线性柔性体精确控制与操作变得异常复杂。

精准操作线性柔性体（5倍速）

对此，研究团队与清华大学自动化系李翔教授团队携手，提出了提出一种基于回归器的模型适应方法，用于可变形线性物体（DLOs）的建模和力控制。该方法不仅提高了机器人对线性柔性体的操控灵活性，还显著增强了其对不同环境与任务的适应性。无论是工厂中的线缆布置、设备维护中的管道管理，还是纺织工艺中的布料缝制与铺设，机器人都能以高度的精确性与稳定性完成任务。这大幅减少了因人工操作而产生的变形误差与损坏率，推动了工业制造与日常生活的智能化进程。

精准操作线性柔性体（负载0.2kg，5倍速）

在咖啡机维护与回收领域，传统的人工拆解方式不仅效率低下，还可能因操作不当导致部件损坏或安全隐患。对此，研究团队在深圳技术大学-德国制造企业WIK创新研发中心“校企合作项目”资助下，成功实现了将双臂协同技术应用于咖啡机精细拆解中。

咖啡机PCB板拆解（5倍速）

在技术支持下，机器人能够精准地将咖啡机分解为各个零件，并自动完成分类，让分解咖啡机作业得以进入到后续的回收或维修流程。尤其是在工厂维修场景下，使用机器人拆解可以保持一贯的精确性和标准，有效避免了人工拆解的误差与风险，同时保护了工人免受高温部件或其他风险部件的伤害，确保了整个拆解过程的安全与高效。

咖啡机水泵拆解（5倍速）

插件装配：双重提升电子设备制造业的精度与效率

插件装配是电子设备、汽车制造及精密仪器组装中的关键环节，对精度要求极高。技术支持下，人形机器人的双臂协同作业凭借精细的操作能力，能够轻松应对如耳机口对接、在电子设备或机械设备中将特定组件插入到相应的插槽或接口中等各种需要精确插入和配合的精密装配任务，实现高效且准确的插件装配。

耳机孔对接（2倍速）

这一技术不仅大幅提升了装配效率，还显著提高了成品的整体质量，可广泛应用于那些对装配精度有着严苛要求的领域，如高端电子设备制造，汽车制造、精密仪器组装等行业，为其带来生产效率与产品品质的双重飞跃。

咖啡拉花：艺术与技术的完美融合

咖啡拉花作为咖啡文化中的一项重要技艺，不仅为饮品增添了视觉美感，更是咖啡师技艺的展现。然而，在快节奏的生活中，保持拉花技艺的一致性和创新性成为挑战。通过机械臂的精准控制，系统能够模拟咖啡师的手腕抖动动作，将热牛奶与浓缩咖啡完美融合，拉出心形、叶子等精美图案，为咖啡爱好者带来每一次都如一的视觉享受。这项技术不仅适用于街边咖啡店、休闲西餐厅等场所，还为咖啡行业的自动化与标准化生产开辟了新路径。

自主咖啡拉花（5倍速）

通过这些创新技术的应用，该系统不仅解决了多个行业中的痛点问题，还推动了相关领域向更高效、更智能的方向发展，展现了人工智能与机器人技术在多样化任务处理中的无限潜力。

▍结构拆解，系统设计与核心技术解析

那么，该研究团队具体是如何做到让具身智能机器人系统广泛适用于各类实际应用场景，并赋予其多样化技能的呢？

具体来说，研究团队在这款具身智能机器人系统中深度整合了全景感知、动态运动规划、以及虚实交互等一系列前沿技术。

借助先进的NeRF算法，该系统能够精准地感知包括半透明物体在内的复杂场景，并实现高精度的三维重建。这一能力使得机器臂能够迅速理解周围环境，从而高效地完成各类精细化的操作任务。

同时，系统还搭载了自身运动轨迹规划功能与抓取规划功能。这使得机械臂在准确判断物体形状、材质及位置后，能够自动生成切实可行的抓取策略，并自动规划出一条最优的无碰撞路径，确保操作的精准与安全。

此外，系统还引入了柔顺控制算法和开发数字孪生系统。借此，操作人员可以在虚拟仿真环境中进行直观的交互操作，并确保即便机械臂在实际工作过程中发生意外碰撞，也不会对实际操作造成任何影响，极大地提升了系统的容错性和安全性。

值得一提的是，机器人自主移动与操作实验室在机器人自主操作领域拥有深厚的技术积累，多次荣获奖项并掌握了多项核心知识产权。这些技术成果也为具身智能机器人系统提供了强有力的支持。

荣获亚洲国际创新发明大赛2023银奖的新一代工业机器人自学习控制器，以及获得发明专利的试管抓取控制方法、线性柔体形态变状态分析方法及其相关装置，均在具身智能机器人系统中进行了融合应用。这些创新技术进一步提升了系统的智能化水平和操作性能。