專欄導(dǎo)讀

人是制造生產(chǎn)活動(dòng)中最具能動(dòng)性和最具活力的因素，智能制造與機(jī)器人最終都需回歸到服務(wù)和滿足人們對(duì)美好生活的需求、促進(jìn)人的全面發(fā)展上來(lái)。2017年，中國(guó)工程院基于人-信息-物理系統(tǒng)（HCPS）正式提出了“新一代智能制造”理念，并認(rèn)為實(shí)施智能制造的實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)、構(gòu)建與應(yīng)用各種不同用途、不同層次的HCPS。2021年，歐盟正式提出“工業(yè)5.0”的概念，并指出未來(lái)工業(yè)要更加關(guān)注具有以人為本、可持續(xù)、彈性化等特征的新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)和新模式。近年來(lái)，中國(guó)學(xué)者積極開(kāi)展前瞻研究，闡明并構(gòu)建了人本智造的理論與技術(shù)體系。人本智造領(lǐng)域科技人員在HCPS、工業(yè)5.0、人-機(jī)-環(huán)境共融、人機(jī)混合增強(qiáng)智能、協(xié)作機(jī)器人等方面開(kāi)展了大量深入研究。2022年《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》第18期，整期出版“人本智造”專輯，該專輯由楊華勇院士、王力翚院士擔(dān)任客座主編，楊賡研究員、王柏村研究員擔(dān)任客座編輯，出版后受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注與引用。

為繼續(xù)分享人本智造領(lǐng)域最新成果、廣泛開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，進(jìn)一步探討人本智造的未來(lái)方向和前沿科學(xué)問(wèn)題，推動(dòng)人本智造理論與技術(shù)的快速應(yīng)用與深入研究，《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編輯部與客座編輯團(tuán)隊(duì)再次聯(lián)合策劃出版“人本智造”專輯。專欄共收錄論文29篇，本期推送前10篇。專欄已于《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》2025年15期正式出版。

客座專家團(tuán)隊(duì)

楊華勇，中國(guó)工程院院士，國(guó)際智能制造聯(lián)盟主席，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，浙江大學(xué)工學(xué)部主任/高端裝備研究院院長(zhǎng)。在電液控制基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)元件和系統(tǒng)，盾構(gòu)和電梯裝備關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用方面開(kāi)展了系列研究，形成了“理論-元件-系統(tǒng)-裝備-應(yīng)用”完整的技術(shù)路線，對(duì)我國(guó)機(jī)電液裝備的自主研發(fā)作出了重要貢獻(xiàn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排1）和二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排1）。

王力翚，加拿大工程院院士，瑞典皇家理工學(xué)院講席教授兼卓越生產(chǎn)研究中心主任。研究方向包括人機(jī)協(xié)作、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制、信息物理系統(tǒng)和自適應(yīng)制造系統(tǒng)等。Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, International Journal of Manufacturing Research, Journal of Manufacturing Systems的主編。累計(jì)出版11本著作，發(fā)表700多篇論文。加拿大工程院院士，AET、CIRP、SME和ASME的會(huì)士；北美制造研究院（North American Manufacturing Research Institution）原院長(zhǎng)(2020-2021)，瑞典生產(chǎn)學(xué)院（Swedish Production Academy）原院長(zhǎng)(2018-2020)。2020年SME智能制造領(lǐng)域最具影響力的20位教授之一，在2024年美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)SME評(píng)選中成為唯一一位金獎(jiǎng)獲得者。

王柏村，國(guó)家級(jí)青年人才，浙江大學(xué)百人計(jì)劃研究員，全省智能制造工業(yè)軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、《工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)》副主編。長(zhǎng)期致力于智能制造、人機(jī)協(xié)作與數(shù)字孿生等研究，提出基于人-信息-物理系統(tǒng)（HCPS）的人本智造理論與技術(shù)框架，在面向工業(yè)4.0/5.0的技術(shù)探索與應(yīng)用方面取得系列進(jìn)展。作為負(fù)責(zé)人主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（首席）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上/青年項(xiàng)目等，發(fā)表SCI/EI論文70余篇、出版中英文專著3部。獲機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)（排3）、浙江省教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)（排4）。

楊賡，浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研究員，國(guó)家青年人才計(jì)劃入選者，流體動(dòng)力基礎(chǔ)件與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員，博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期致力于機(jī)器人多模態(tài)感知、柔性傳感、智能人機(jī)交互系統(tǒng)等研究工作。在 Nature Electronics、Advanced Intelligent System、Advanced Functional Materials等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表論文80余篇，其中封面、扉頁(yè)論文16篇，高被引論文3篇。入選全球前2%頂尖科學(xué)家榜單，現(xiàn)擔(dān)任 IEEE RBME、IEEE JBHI、CJME、BDM等權(quán)威期刊編委(Associated Editor)。

劉庭煜，東南大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期從事工業(yè)人工智能及數(shù)字孿生研究，近年主持軍科委前沿科技重大項(xiàng)目課題、國(guó)防基礎(chǔ)科研重點(diǎn)項(xiàng)目課題等重大科技任務(wù)15項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)超1500萬(wàn)。研發(fā)的總裝智能車間數(shù)字孿生系統(tǒng)、制造過(guò)程危險(xiǎn)狀態(tài)特征識(shí)別系統(tǒng)等在中國(guó)電科、航天科工應(yīng)用并支撐重大型號(hào)裝備安全高效制造。項(xiàng)目創(chuàng)新成果發(fā)表于KBS、JMS等國(guó)際知名期刊。任數(shù)字孿生青年學(xué)者委員會(huì)主任、數(shù)字孿生國(guó)際顧問(wèn)委員會(huì)顧問(wèn)、CGS數(shù)字孿生專委會(huì)常務(wù)委員、CMES工業(yè)大數(shù)據(jù)分會(huì)和成組分會(huì)委員等。

陶永，北京航空航天大學(xué)機(jī)械學(xué)院研究員，博士生導(dǎo)師。機(jī)械工業(yè)服務(wù)機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。北航科研院文智處副處長(zhǎng)。主要研究智能機(jī)器人“感知與決策”控制、協(xié)作機(jī)器人力位控制、工業(yè)機(jī)器人工藝學(xué)習(xí)與優(yōu)化、航空裝配機(jī)器人等。在期刊和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文100余篇，其中SCI收錄40余篇，已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利28項(xiàng)。出版專著3本。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人正在牽頭開(kāi)展國(guó)家機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“工業(yè)機(jī)器人工藝應(yīng)用程序集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的攻關(guān)研究。獲得機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等7項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)；現(xiàn)為全國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)器人分會(huì)專家委委員等。

鄭湃，香港理工大學(xué)長(zhǎng)聘副教授、博士生導(dǎo)師，黃鐵城【智能機(jī)器人】青年學(xué)者席，“香港理工大學(xué)-萊茵科斯特”智能制造聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任。主要研發(fā)興趣包括：人機(jī)協(xié)作制造系統(tǒng)、智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)、工業(yè)人工智能。入選2024年國(guó)際制造工程師協(xié)會(huì) (SME) “杰出青年制造工程師”獎(jiǎng)，2023年香港理工大學(xué)“青年創(chuàng)新研究者”獎(jiǎng)，2022年百度全球AI華人青年學(xué)者榜單(AI+X) 50強(qiáng)。累計(jì)出版英文專著2部，發(fā)表SCI一區(qū)100余篇，WoS他引4800余次，ESI高被引論文11篇。IEEE/CMES高級(jí)會(huì)員、SME/ASME會(huì)員、CIRP青年會(huì)員，任Journal of Intelligent Manufacturing和Journal of Cleaner Production副主編，Journal of Manufacturing Systems和Advanced Engineering Informatics編委。

冷杰武，廣東工業(yè)大學(xué)教授/博導(dǎo)、廣東省計(jì)算機(jī)集成制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。入選Elsevier中國(guó)高被引學(xué)者，獲得廣東省杰出青年基金，擔(dān)任IEEE TSMC-Systems、JIM、JEM、IET CIM、SREP等SCI期刊副編。研究產(chǎn)線變型設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化，主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)課題、國(guó)防科工課題等項(xiàng)目，發(fā)表ESI高被引論文10余篇，獲廣東省與河南省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)各1項(xiàng)(序3)。

臧冀原，中國(guó)工程院戰(zhàn)略咨詢中心制造業(yè)研究室副主任，副研究員，國(guó)家智能制造專家委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，研究方向?yàn)橹圃鞆?qiáng)國(guó)、智能制造和產(chǎn)業(yè)集群。作為團(tuán)隊(duì)主要研究人員參與了我國(guó)智能制造理論體系構(gòu)建、智能制造國(guó)家戰(zhàn)略和政策建議提出，開(kāi)展區(qū)域和企業(yè)實(shí)證研究。參與中央交辦、工程院院重大、重點(diǎn)及其他咨詢項(xiàng)目（課題）30余項(xiàng)，報(bào)告獲得國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人、省部級(jí)批示多次，為我國(guó)以智能制造為主攻方向，推進(jìn)新型工業(yè)化，提供決策參考。發(fā)表論文20余篇。

01

面向人本智造的人機(jī)協(xié)作：發(fā)展演變、融合應(yīng)用與未來(lái)展望

引用格式:張潔, 丁鵬飛, 王柏村, 張朋, 呂佑龍, 汪俊亮. 面向人本智造的人機(jī)協(xié)作：發(fā)展演變、融合應(yīng)用與未來(lái)展望[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 4-20.

論文摘要：

歐盟工業(yè)5.0賦予了智能制造新的時(shí)代內(nèi)涵——以人為本，促進(jìn)了人本智造(以人為本的智能制造)的快速發(fā)展。作為人本智造的核心范式之一，人機(jī)協(xié)作已成為近年來(lái)工業(yè)制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此，對(duì)人機(jī)協(xié)作的過(guò)去和未來(lái)進(jìn)行全面分析：梳理人機(jī)關(guān)系發(fā)展與演變，探討人機(jī)協(xié)作模式的迭代與融合，歸納人機(jī)協(xié)作在多個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，展望人機(jī)協(xié)作未來(lái)發(fā)展愿景與技術(shù)突破方向。從工業(yè)化發(fā)展歷程與人機(jī)共情程度的耦合關(guān)聯(lián)中，闡述人機(jī)關(guān)系的發(fā)展與演變過(guò)程?；谌藱C(jī)關(guān)系及其協(xié)作特點(diǎn)，對(duì)制造系統(tǒng)人機(jī)協(xié)作模式的迭代與融合進(jìn)行分析與總結(jié)。歸納人機(jī)交互、人機(jī)協(xié)同和人機(jī)共生三種人機(jī)協(xié)作典型模式在產(chǎn)品裝配、機(jī)器人控制、自主駕駛等領(lǐng)域的應(yīng)用，討論不同人機(jī)協(xié)作模式在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足與挑戰(zhàn)。展望人機(jī)協(xié)作未來(lái)愿景與發(fā)展方向，探討未來(lái)人機(jī)協(xié)作時(shí)代需要突破的新技術(shù)、新理論，以期促進(jìn)制造系統(tǒng)人機(jī)協(xié)作邁向人本智造新的層級(jí)。

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02

面向人本智造的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)字孿生研究與應(yīng)用進(jìn)展

引用格式:王柏村, 宋詞, 苑藝修, 周慧穎, 鮑勁松, 黃思翰, 劉蔚然, 劉庭煜, 阮兵, 陶飛, 謝海波, 楊華勇. 面向人本智造的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)字孿生研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 21-39.

論文摘要：

在工業(yè)4.0邁向工業(yè)5.0的過(guò)程中，以人為本的智能制造(人本智造)是智能制造的創(chuàng)新發(fā)展范式，旨在以人的福祉為核心價(jià)值，重塑人在生產(chǎn)制造過(guò)程中的主體地位，推進(jìn)未來(lái)工業(yè)邁向以人為本、可持續(xù)性、韌性。對(duì)人體運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分析，是理解人的運(yùn)動(dòng)意圖，推動(dòng)人本智造創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。以面向人本智造的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)字孿生研究為切入點(diǎn)，梳理人體運(yùn)動(dòng)建模、人體運(yùn)動(dòng)感知、人體運(yùn)動(dòng)分析等使能技術(shù)及其研究進(jìn)展。重點(diǎn)圍繞單元級(jí)、產(chǎn)線級(jí)、車間級(jí)三個(gè)維度，討論人體運(yùn)動(dòng)數(shù)字孿生在人本智造領(lǐng)域的典型應(yīng)用。最后，對(duì)面向人本智造的人體運(yùn)動(dòng)數(shù)字孿生進(jìn)行展望。

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03

工業(yè)5.0環(huán)境下面向生產(chǎn)調(diào)度的人本融合技術(shù)

引用格式:喬非, 劉鵑, 王冬源, 丁晨, 施嘉璇, 王俊凱, 馬玉敏. 工業(yè)5.0環(huán)境下面向生產(chǎn)調(diào)度的人本融合技術(shù)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 40-56.

論文摘要：

工業(yè)5.0引領(lǐng)制造業(yè)向以人為本的智能制造(人本智造)變革，制造系統(tǒng)中不同崗位和角色的人展現(xiàn)出更多樣化和更全面的操作、智能和社會(huì)屬性。針對(duì)生產(chǎn)調(diào)度這一典型場(chǎng)景，在人-信息-物理生產(chǎn)系統(tǒng)(Human-cyber-physical production system, HCPPS)的語(yǔ)義下，定義感知層-認(rèn)知層-決策層貫通的智造回路環(huán)，從環(huán)內(nèi)操作人融合的適應(yīng)性創(chuàng)新、環(huán)上決策人融合的智能化創(chuàng)新和環(huán)外社會(huì)人融合的可持續(xù)創(chuàng)新這三個(gè)角度，構(gòu)建多層次人本融合框架；并分別提出面向操作人融合的適應(yīng)性調(diào)度技術(shù)、面向決策人融合的人-機(jī)混合智能技術(shù)和面向社會(huì)人融合的可持續(xù)協(xié)同優(yōu)化技術(shù)；最后，以飛機(jī)脈動(dòng)總裝線典型調(diào)度場(chǎng)景為案例，驗(yàn)證了所提技術(shù)的有效性，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)5.0的人本智造提供理論和技術(shù)實(shí)踐參考。

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04

人本智造：人體行為識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)分析與展望

引用格式: 劉庭煜, 翁陳熠, 王柏村, 鄭湃, 趙強(qiáng)強(qiáng), 王昊琪, 董元發(fā), 莊存波, 冷杰武, 向峰, 陳成軍, 周小舟, 李興宇, 焦磊, 王曉宇, 倪中華. 人本智造：人體行為識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)分析與展望[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 57-81.

論文摘要：

隨著新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的持續(xù)深度融合，以人為中心的智能制造范式正在重塑傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式，人體行為識(shí)別技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)人本智造的關(guān)鍵使能技術(shù)，主要研究人體行為語(yǔ)義的智能識(shí)別與理解，展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。對(duì)工業(yè)場(chǎng)景中人體行為識(shí)別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵挑戰(zhàn)與應(yīng)用前景進(jìn)行系統(tǒng)探討，有助于推動(dòng)人本智造的理論發(fā)展與創(chuàng)新實(shí)踐。首先，以人體行為識(shí)別技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)為基礎(chǔ)，深入分析人體感知、行為建模和行為識(shí)別等核心技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程，為人體行為識(shí)別技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)；其次，針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景的特殊需求，重點(diǎn)討論多模態(tài)魯棒感知系統(tǒng)、多尺度行為理解框架、融合意圖理解的人機(jī)協(xié)同及工業(yè)場(chǎng)景的優(yōu)化部署等關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀；在此基礎(chǔ)上，對(duì)工業(yè)場(chǎng)景人體行為數(shù)據(jù)集進(jìn)行系統(tǒng)化分析和質(zhì)量評(píng)估，并重點(diǎn)闡述人體行為識(shí)別技術(shù)在生產(chǎn)安全管控、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化、工藝改進(jìn)和行為改善等典型應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)踐進(jìn)展；最后，結(jié)合空間智能、生理認(rèn)知融合、多模態(tài)大語(yǔ)言模型等新興技術(shù)，展望工業(yè)人體行為識(shí)別技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

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05

以人為本下多設(shè)計(jì)主體共融的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型與實(shí)施框架

引用格式:李駿, 郭喜鋒, 趙武, 張凱, 于淼, 郭鑫. 以人為本下多設(shè)計(jì)主體共融的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型與實(shí)施框架[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 82-104.

論文摘要：

工業(yè)5.0強(qiáng)調(diào)人的核心地位，以人為本的理念在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維、服務(wù)等各階段都越來(lái)越受到關(guān)注。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品生命周期的最早期階段，其核心是由設(shè)計(jì)主體的創(chuàng)造性活動(dòng)生成能滿足人的個(gè)性化需求的概念方案，極大程度上決定了后續(xù)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新水平和實(shí)施質(zhì)量。以人為本的理念給產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出了新的要求，傳統(tǒng)以設(shè)計(jì)者為主體的概念設(shè)計(jì)模式需要向設(shè)計(jì)者、用戶、機(jī)器共融的多設(shè)計(jì)主體模式轉(zhuǎn)變。因此，將設(shè)計(jì)者的推理決策能力與用戶的深度參與、機(jī)器的計(jì)算生成能力緊密融合，提出一種以人為本視角下，用戶-設(shè)計(jì)者-機(jī)器多設(shè)計(jì)主體共融的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)模型與框架，旨在更好地為工業(yè)5.0下的人本智造服務(wù)。首先從影響因素、表現(xiàn)形式、主要特征三方面闡述以人為本的概念設(shè)計(jì)的獨(dú)特內(nèi)涵；然后融合概念設(shè)計(jì)中人的交互機(jī)制、人機(jī)協(xié)同機(jī)制以及設(shè)計(jì)過(guò)程運(yùn)行機(jī)制，提出以人為本下多設(shè)計(jì)主體共融的概念設(shè)計(jì)“H(Human)-M(Machine)-D(Design)”模型，從用戶和設(shè)計(jì)者、智能機(jī)器、設(shè)計(jì)過(guò)程的維度分析了其基本邏輯和運(yùn)行原理；最后，建立以人為本的概念設(shè)計(jì)的總體實(shí)施框架，闡述了設(shè)計(jì)思維認(rèn)知理解、設(shè)計(jì)主體協(xié)同交互、個(gè)性化知識(shí)服務(wù)、概念設(shè)計(jì)推理決策四類關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)多設(shè)計(jì)主體共融的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的人-人協(xié)同、人-物協(xié)同、人-機(jī)協(xié)同提供支持。以某電梯的以人為本概念設(shè)計(jì)過(guò)程為案例對(duì)所提出模型和框架進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。

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06

非侵入式腦機(jī)接口在機(jī)器人控制領(lǐng)域的研究綜述

引用格式:高晗, 蒲琪然, 趙永生, 張茂林, 吳紫澗, 程寶平, 王柏村. 非侵入式腦機(jī)接口在機(jī)器人控制領(lǐng)域的研究綜述[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 105-120.

論文摘要：

非侵入式腦機(jī)接口(Brain-computer interface, BCI)技術(shù)作為一種新興的人機(jī)交互方式，在機(jī)器人控制領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。首先概述其發(fā)展背景與重要性，并深入探討腦電信號(hào)的生理基礎(chǔ)，闡明腦電圖(Electroencephalography, EEG)以其無(wú)創(chuàng)性和便捷性成為BCI系統(tǒng)的常用測(cè)量手段。隨后，分析了典型BCI范式的優(yōu)劣特點(diǎn)和適用場(chǎng)景——包括主動(dòng)式如運(yùn)動(dòng)想象、反應(yīng)式如穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(Steady-state visual evoked potential, SSVEP)、事件相關(guān)電位P300，以及結(jié)合多種范式優(yōu)勢(shì)的混合范式，展示了這些范式如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且高效的機(jī)器人控制任務(wù)。此外，系統(tǒng)地介紹了EEG信號(hào)采集、預(yù)處理及模式識(shí)別的關(guān)鍵步驟，強(qiáng)調(diào)了深度學(xué)習(xí)在提高解碼精度方面的作用，同時(shí)也指出了其面臨的挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)量需求大和模型解釋性差。最后，總結(jié)了BCI技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研究挑戰(zhàn)，提出了推動(dòng)非侵入式BCI技術(shù)在實(shí)際機(jī)器人控制應(yīng)用中進(jìn)一步發(fā)展的方向。綜上所述，不僅對(duì)非侵入式BCI技術(shù)在機(jī)器人控制領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行了探討，還強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)在未來(lái)可能帶來(lái)的變革性影響，為后續(xù)研究提供參考和啟發(fā)。

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07

構(gòu)建具身智能新范式：人形機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)綜述

引用格式: 陶永, 萬(wàn)嘉昊, 王田苗, 熊友軍, 王柏村, 張文博, 鄧昌義, 陶雨, 楊賡, 魏洪興. 構(gòu)建具身智能新范式：人形機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)綜述[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 121-147.

論文摘要：

當(dāng)前人形機(jī)器人技術(shù)正在加速演進(jìn)，已成為全球科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新高地。在“人本智造”理念下，人形機(jī)器人作為具身智能的重要代表，具有廣闊的發(fā)展前景。針對(duì)人形機(jī)器人技術(shù)多學(xué)科交叉、體系復(fù)雜與高度集成的特點(diǎn)，結(jié)合該領(lǐng)域的最新研究成果與發(fā)展動(dòng)態(tài)，綜述人形機(jī)器人的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。首先，介紹人形機(jī)器人的定義與發(fā)展歷程，從技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)格局、政策支持等方面描述國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，對(duì)比總結(jié)典型技術(shù)發(fā)展特征與產(chǎn)品特色。重點(diǎn)剖析了核心零部件、環(huán)境感知與場(chǎng)景理解、步態(tài)控制與靈巧操作、具身智能與大模型、人機(jī)共融與交互、操作系統(tǒng)與工具鏈等關(guān)鍵核心技術(shù)，討論其實(shí)現(xiàn)途徑與當(dāng)前研究進(jìn)展。進(jìn)而，介紹人形機(jī)器人在特殊服役環(huán)境、智能制造、家庭及社會(huì)服務(wù)等領(lǐng)域的典型應(yīng)用，并探討其在新興應(yīng)用領(lǐng)域的拓展?jié)摿Α＿M(jìn)一步，圍繞技術(shù)瓶頸和應(yīng)用難題，分析當(dāng)前人形機(jī)器人發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。最后，針對(duì)以人形機(jī)器人為代表的具身智能在多模態(tài)垂直大模型、高算力仿真訓(xùn)練平臺(tái)以及安全與倫理等方面的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。希望在總結(jié)把握人形機(jī)器人前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，為相關(guān)研究人士提供參考與啟發(fā)，助力推動(dòng)我國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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08

面向高反光窄焊縫場(chǎng)景的人工引導(dǎo)協(xié)作機(jī)器人焊接軌跡修正方法

引用格式:李駿, 郭喜鋒, 趙武, 張凱, 于淼, 郭鑫. 以人為本下多設(shè)計(jì)主體共融的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型與實(shí)施框架[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 82-104.

論文摘要：

激光焊接已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，而傳統(tǒng)的人工示教或離線編程在面對(duì)工件形位差異時(shí)缺乏有效改進(jìn)措施，人工修正過(guò)程既耗時(shí)又費(fèi)力。面對(duì)高反光窄焊縫等復(fù)雜焊接場(chǎng)景時(shí)，噪聲大且穩(wěn)定性差，難以準(zhǔn)確修正機(jī)器人的焊接軌跡從而影響焊接質(zhì)量。因此，提出一種基于非剛性配準(zhǔn)的面向高反光窄焊縫的協(xié)作機(jī)器人焊接軌跡修正方法。首先，提出了基于動(dòng)態(tài)ROI預(yù)測(cè)的尋位方法，在人工引導(dǎo)的協(xié)作方式下通過(guò)線激光傳感器獲取實(shí)際工件的部分焊縫位置點(diǎn)；接著，提出一種優(yōu)化后的WTo-CPD非剛性配準(zhǔn)算法，密集的離線編程軌跡點(diǎn)集以稀疏的實(shí)際焊縫點(diǎn)為目標(biāo)修正為新的密集軌跡點(diǎn)集。最后，試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在協(xié)作機(jī)器人焊接軌跡修正方面的有效性，在焊件存在0.3 mm內(nèi)的隨機(jī)誤差下，該修正算法相比于Nonrigid-CPD算法、Bayesian-CPD算法收斂速度分別平均提高了27.16%與40.50%，并保證了平均誤差控制在0.02 mm，最大誤差小于0.21 mm，有效保證了焊接質(zhì)量。

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09

面向人機(jī)協(xié)作重載搬運(yùn)的液壓雙臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制

引用格式: 沈昌杰, 程敏, 孫博林, 徐兵. 面向人機(jī)協(xié)作重載搬運(yùn)的液壓雙臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 162-173.

論文摘要：

針對(duì)多自由度液壓雙臂與人協(xié)作完成重載搬運(yùn)任務(wù)中因閉鏈耦合和液壓系統(tǒng)的非線性特性等產(chǎn)生的內(nèi)力調(diào)控不準(zhǔn)確、人機(jī)交互不協(xié)調(diào)，提出一種面向人機(jī)協(xié)作重載搬運(yùn)的液壓雙臂人機(jī)協(xié)調(diào)控制方法。首先，在分析人機(jī)協(xié)作下閉鏈系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與物體內(nèi)力映射關(guān)系的基礎(chǔ)上，基于模塊化動(dòng)力學(xué)模型對(duì)液壓機(jī)械臂中耦合剛體和液壓系統(tǒng)進(jìn)一步解耦，實(shí)現(xiàn)雙臂閉鏈強(qiáng)耦合系統(tǒng)的精細(xì)化建模。然后，結(jié)合導(dǎo)納控制的動(dòng)態(tài)柔順性和基于雙臂接觸力最小化的內(nèi)力優(yōu)化方法設(shè)計(jì)人機(jī)協(xié)調(diào)控制方法，以保留操作意圖的前提下，避免物體因接觸力作用過(guò)大而遭到破壞。最后，基于模塊化動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)底層運(yùn)動(dòng)控制器作為雙臂人機(jī)協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，人機(jī)協(xié)調(diào)控制下的液壓雙臂可根據(jù)操作意圖實(shí)時(shí)調(diào)整物體軌跡，還實(shí)現(xiàn)了閉鏈系統(tǒng)內(nèi)力在不同方向上的主動(dòng)調(diào)節(jié)，其中在x軸和z軸上的內(nèi)力誤差分別降低44.28%～82.46%和44.81%～53.69%。

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10

工業(yè)機(jī)器人主動(dòng)安全作業(yè)方法與應(yīng)用

引用格式:呂鴻昊, 諸正杰, 程宇航, 何平, 汪若菡, 陳富國(guó), 楊華勇, 楊賡, 董娜. 工業(yè)機(jī)器人主動(dòng)安全作業(yè)方法與應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2025, 61(15): 174-184.

論文摘要：

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)制造場(chǎng)景下，機(jī)器人感知單一、缺乏智能交互策略，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，輕則致傷重則致死。面向未來(lái)工廠智能制造場(chǎng)景下的多源感知及安全交互需求，提出一種工業(yè)機(jī)器人“在體感知”與“離體感知”相結(jié)合的主動(dòng)安全作業(yè)系統(tǒng)。通過(guò)大范圍視覺(jué)監(jiān)控、近距離迫近感知以及碰撞檢測(cè)構(gòu)建多源感知系統(tǒng)，對(duì)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境中的操作者與機(jī)器人之間的接近信號(hào)及接觸信號(hào)處理分析，設(shè)計(jì)人機(jī)共享控制策略，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的主動(dòng)安全作業(yè)規(guī)劃；進(jìn)一步劃分傳感器檢測(cè)范圍，設(shè)計(jì)卡爾曼濾波多源融合方法構(gòu)建機(jī)器人多級(jí)感知信號(hào)處理以及分級(jí)安全交互策略，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的模擬碰撞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多源融合數(shù)據(jù)的有效性。所研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人主動(dòng)安全作業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)已在東方電氣集團(tuán)沖擊式轉(zhuǎn)輪水斗機(jī)器人電弧增材平臺(tái)，以及大型分盤(pán)式水輪機(jī)座環(huán)機(jī)器人焊接平臺(tái)試裝試用。應(yīng)用結(jié)果表明，所提出的多源融合主動(dòng)安全作業(yè)方法，充分結(jié)合各傳感器在不同的感知區(qū)域的優(yōu)勢(shì)，為全空間、全場(chǎng)景下的人機(jī)交互提供感知能力和安全響應(yīng)，顯著提升了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的安全作業(yè)能力。

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責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對(duì)：張 強(qiáng)

審 核：張 彤

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JME學(xué)院是由《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編輯部2018年創(chuàng)建，以關(guān)注、陪伴青年學(xué)者成長(zhǎng)為宗旨，努力探索學(xué)術(shù)傳播服務(wù)新模式。首任院長(zhǎng)是中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)監(jiān)事會(huì)監(jiān)事長(zhǎng)、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》中英文兩刊主編宋天虎。

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