4分14秒！在2025張江具身智能開發(fā)者大會(huì)暨國(guó)際人形機(jī)器人技能大賽的激烈角逐中，這個(gè)數(shù)字不僅定格了同濟(jì)大學(xué)具身雙臂操作機(jī)器人團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“同濟(jì)具身智造團(tuán)隊(duì)”）在具身工業(yè)場(chǎng)景鏈盒上下料賽項(xiàng)的奪冠時(shí)刻，更以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造了該項(xiàng)目的 “張江紀(jì)錄”。

這不僅是速度的勝利，更是具身智能技術(shù)向真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景深度落地的一次突破性進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)聚焦于制造業(yè)中最基礎(chǔ)也最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——鏈盒上下料。這個(gè)看似簡(jiǎn)單、卻在工廠車間日復(fù)一日重復(fù)千萬次的操作，對(duì)機(jī)器人的精度、協(xié)同性及環(huán)境適應(yīng)能力提出了極致挑戰(zhàn)。同濟(jì)團(tuán)隊(duì)如何突破重重技術(shù)難關(guān)，讓機(jī)器人在這一核心任務(wù)中展現(xiàn)出可替代和輔助人工的效率和可靠性？機(jī)器人大講堂深入采訪了團(tuán)隊(duì)的參賽指導(dǎo)教師及核心成員，為您深度解析這場(chǎng)技術(shù)攻堅(jiān)的制勝關(guān)鍵。

▍毫厘之間的較量：技術(shù)重新定義工業(yè)精度

“連續(xù)完成6個(gè)亂序零件的精準(zhǔn)抓取和放置，每個(gè)零件的定位精度都控制在0.1毫米以內(nèi)。”同濟(jì)大學(xué)自主智能無人系統(tǒng)科學(xué)中心2025級(jí)博士生顧羲和介紹道。評(píng)委們特別肯定了該系統(tǒng)在狹小空間作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性和效率，認(rèn)為其充分展現(xiàn)了具身智能在工業(yè)場(chǎng)景中的實(shí)用價(jià)值，證明了機(jī)器人替代人工完成高重復(fù)性、環(huán)境惡劣車間工作的可行性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，團(tuán)隊(duì)采用Intel RealSense D435深度相機(jī)結(jié)合視覺SLAM算法，實(shí)現(xiàn)了±0.2mm的定位精度。其7自由度仿人機(jī)械臂設(shè)計(jì)模仿人類手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，賦予機(jī)器人在狹小空間內(nèi)完成復(fù)雜姿態(tài)調(diào)整的能力。這種設(shè)計(jì)并非追求外形相似，而是基于對(duì)工業(yè)場(chǎng)景的深刻理解——人類工作的優(yōu)勢(shì)正在于靈活的關(guān)節(jié)和精準(zhǔn)的感知。

“比賽前一天我們遇到了機(jī)械臂軌跡偏差和視覺定位漂移等挑戰(zhàn)。”顧羲和提到，團(tuán)隊(duì)通過連夜優(yōu)化算法參數(shù)和調(diào)整傳感器配置解決了問題。相較于其他隊(duì)伍，同濟(jì)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)性創(chuàng)新：融合激光雷達(dá)、IMU等多傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)環(huán)境地圖；通過阻抗控制動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)抓取力度確保安全；其AI驅(qū)動(dòng)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)顯著提升了60%的新任務(wù)部署效率。

▍從順序執(zhí)行到協(xié)同作業(yè)：雙臂協(xié)同與感知系統(tǒng)的進(jìn)階設(shè)計(jì)

同濟(jì)團(tuán)隊(duì)的雙臂機(jī)器人系統(tǒng)展示了工業(yè)機(jī)器人能力邊界的拓展。團(tuán)隊(duì)成員、同濟(jì)大學(xué)科學(xué)中心2024級(jí)碩士生周庚棟介紹了系統(tǒng)架構(gòu)的核心：“800mm升降柱設(shè)計(jì)使工作范圍達(dá)到200-2000mm。”這一設(shè)計(jì)有效應(yīng)對(duì)了工廠為提高空間利用率而將料箱疊放4-5層的現(xiàn)實(shí)需求。

雙臂協(xié)作采用順序執(zhí)行策略：左臂負(fù)責(zé)識(shí)別、抓取工件并放置到檢測(cè)臺(tái)；右臂隨后從檢測(cè)臺(tái)抓取工件運(yùn)送至目標(biāo)料箱。周庚棟表示，下一步研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)通訊機(jī)制，實(shí)現(xiàn)左臂返回時(shí)右臂即可啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)的并行調(diào)度，以提升整體效率。

感知系統(tǒng)同樣精心設(shè)計(jì)：頭部全局視覺系統(tǒng)（±90°旋轉(zhuǎn)）結(jié)合頭、左臂、右臂三路深度相機(jī)，構(gòu)成多層次感知體系。左臂相機(jī)專注于高精度工件識(shí)別，頭部相機(jī)全局監(jiān)控中間環(huán)節(jié)，右臂相機(jī)則輔助放置階段的動(dòng)態(tài)規(guī)劃。動(dòng)態(tài)避障功能通過環(huán)境建模、虛擬安全邊界設(shè)置和實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)，底盤搭載的激光雷達(dá)確保移動(dòng)安全，使機(jī)器人具備了在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自主作業(yè)的能力。

▍工廠實(shí)戰(zhàn)淬煉：狹小空間與動(dòng)態(tài)光照的破局之道

團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人已在合作工廠進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，過程中克服的關(guān)鍵挑戰(zhàn)為行業(yè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

首要挑戰(zhàn)是復(fù)雜狹小空間下的操作與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。針對(duì)工廠工位狹窄緊湊的特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)通過精確的3D環(huán)境建模，明確識(shí)別所有潛在障礙物，并部署虛擬安全邊界，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)劃定明確的禁區(qū)。這種精細(xì)化的環(huán)境建模與約束設(shè)置，使機(jī)器人能夠在擁擠環(huán)境中安全可靠地執(zhí)行任務(wù)。

第二大挑戰(zhàn)是復(fù)雜動(dòng)態(tài)光照環(huán)境下的可靠視覺感知。車間光照變化嚴(yán)重影響深度相機(jī)識(shí)別精度。團(tuán)隊(duì)采用軟硬件結(jié)合方案：硬件上，在關(guān)鍵感知點(diǎn)（如手臂末端）集成補(bǔ)償光源；軟件上，深度改進(jìn)算法魯棒性，包括光照不變性特征提取、動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整和多模型融合等，確保視覺系統(tǒng)在多變光照下的高精度與可靠性。這些實(shí)踐解決了具身智能技術(shù)實(shí)用化必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題。

▍張江沃土與未來展望：產(chǎn)學(xué)研共塑創(chuàng)新生態(tài)

作為參賽指導(dǎo)教師和領(lǐng)隊(duì)，蔣永康老師高度評(píng)價(jià)了張江的創(chuàng)新生態(tài)：“從動(dòng)捕系統(tǒng)、高精密遙操設(shè)備到形態(tài)各異的機(jī)械臂和智控系統(tǒng)，張江上下游企業(yè)在這里形成的全鏈條產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常密集且協(xié)同高效。”

同濟(jì)大學(xué)上海自主智能無人系統(tǒng)科學(xué)中心扎根于張江人工智能島核心區(qū)，“推開實(shí)驗(yàn)室窗戶就能看見上下游伙伴的創(chuàng)新成果，這種觸手可及的產(chǎn)業(yè)濃度讓我們的技術(shù)研發(fā)始終跑在真實(shí)場(chǎng)景里?！?據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)與園區(qū)內(nèi)多家頂尖企業(yè)和研究所建立了深度校企合作項(xiàng)目，這種‘樓宇即產(chǎn)線’的協(xié)同模式正成為張江創(chuàng)新生態(tài)的典型特征。

展望未來3-5年，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為需要在三個(gè)技術(shù)方向上實(shí)現(xiàn)突破：多模態(tài)本體感知增強(qiáng)，融合視覺-力覺-觸覺的跨模態(tài)表征學(xué)習(xí)；仿真到現(xiàn)實(shí)的魯棒遷移，建立高保真工業(yè)數(shù)字孿生環(huán)境；人機(jī)共融安全架構(gòu)，構(gòu)建可解釋的意圖識(shí)別模型。同時(shí)，長(zhǎng)序列任務(wù)的自主規(guī)劃問題也是急需突破的技術(shù)方向，讓機(jī)器人能夠自主地把復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行分解，再根據(jù)實(shí)際環(huán)境和自身?xiàng)l件逐步執(zhí)行。

談到具身智能在工業(yè)制造領(lǐng)域的未來，蔣老師認(rèn)為，核心挑戰(zhàn)在于工業(yè)環(huán)境的強(qiáng)約束性（動(dòng)態(tài)性、非結(jié)構(gòu)化、毫米級(jí)精度）對(duì)多模態(tài)感知、實(shí)時(shí)決策與柔順控制的考驗(yàn)，以及系統(tǒng)魯棒性和任務(wù)泛化能力的不足。重大機(jī)遇則在于構(gòu)建價(jià)值閉環(huán)，突破傳統(tǒng)自動(dòng)化瓶頸，實(shí)現(xiàn)從“單點(diǎn)固定編程”到“全局自主響應(yīng)”的升級(jí)，應(yīng)用于柔性裝配質(zhì)檢、人機(jī)協(xié)作增效、產(chǎn)線動(dòng)態(tài)優(yōu)化等場(chǎng)景。

▍結(jié)語(yǔ)

同濟(jì)具身智造團(tuán)隊(duì)在張江創(chuàng)下的4分14秒紀(jì)錄，其意義遠(yuǎn)超一個(gè)競(jìng)賽名次。它生動(dòng)詮釋了技術(shù)創(chuàng)新如何精準(zhǔn)錨定工業(yè)痛點(diǎn)，并展現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研深度融合釋放的巨大能量。從毫厘精度的突破、雙臂協(xié)同的進(jìn)化，到勇闖真實(shí)車間的實(shí)踐，這條“進(jìn)化”之路清晰地指向一個(gè)方向：具身智能技術(shù)正穩(wěn)步邁向工業(yè)應(yīng)用的核心地帶，成為驅(qū)動(dòng)下一代智能制造的關(guān)鍵引擎。