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机器人图鉴

引言

本页面汇总了当前具有代表性的机器人产品，按形态和应用场景分类，涵盖人形机器人、四足机器人、轮式移动机器人、工业机械臂、协作机器人、医疗机器人、无人飞行机器人、水下机器人、太空机器人及仓储物流机器人等类别。各类机器人在驱动方式（Actuation）、感知（Perception）、自主性（Autonomy）和人机交互（Human-Robot Interaction，HRI）等维度上存在显著差异，共同构成了现代机器人技术谱系的全貌。本页内容持续更新，欢迎贡献补充。点击机器人名称可跳转至详细介绍页面（如有链接）。

分类总览

下表给出各类机器人在几个关键维度上的定位差异，详细的产品清单见各分册页面。

类别 典型形态 主要驱动方式 自主性水平 主要应用场景 商业成熟度
人形机器人 双足、双臂 电动准直驱、谐波减速 半自主为主 通用操作、产线试点、科研 早期，试点阶段
四足机器人 四足 电动准直驱 半自主到全自主 工业巡检、测绘、科研 已商业化
轮式移动机器人 差速/麦克纳姆轮 电动轮毂或减速电机 全自主（结构化环境） 仓储搬运、配送、导览 成熟
工业机械臂 串联 6 轴为主 伺服电机加减速器 示教再现，低自主 焊接、喷涂、搬运、装配 高度成熟
协作机器人 串联 6/7 轴 力矩传感关节 示教与力控 柔性装配、检测、上下料 成熟
医疗机器人 主从操作、导航定位 精密丝传动、直线电机 人在回路 微创外科、骨科、康复 成熟（监管严格）
无人飞行机器人 多旋翼、固定翼 无刷电机螺旋桨 半自主到全自主 航拍、巡检、测绘、物流 成熟
水下机器人 ROV / AUV 推进器、浮力调节 遥控或预编程 海洋调查、管线检测、打捞 成熟（专业市场）
太空机器人 巡视器、空间机械臂 高可靠减速电机 高延迟半自主 行星探测、在轨服务 定制化
仓储物流机器人 AGV / AMR / 拣选臂 电动轮毂、伺服臂 全自主（集群调度） 货架搬运、分拣、卸货 成熟
服务机器人 轮式底盘加交互模块 电动减速电机 半自主 清洁、餐饮、零售导购 成熟
特种与搜救机器人 履带、蛇形、混合 电动或液压 遥操作为主 消防、排爆、废墟搜救 专业市场

机器人关键技术参数说明

了解机器人性能规格时，以下关键术语和参数有助于横向比较不同产品：

机械参数

  • 自由度（Degrees of Freedom，DoF）：机器人可独立运动的关节数量。6 自由度是工业机械臂的最低配置，可实现末端执行器在三维空间的任意位置和姿态；人形机器人通常需要 20 个以上自由度才能完成灵巧操作。
  • 额定负载（Rated Payload）：在标准速度和臂展条件下，机器人末端可承受的最大有效载荷，通常不包括末端执行器自身重量。
  • 最大臂展（Maximum Reach）：末端执行器可到达的最远距离，决定了机器人的作业空间（Workspace）大小。
  • 重复定位精度（Repeatability，RP）：机器人多次（通常 ≥30 次）返回同一示教点时，实际位置的最大偏差范围，是衡量机器人精度的核心指标。高端工业机械臂可达 ±0.02 mm，而协作机器人一般在 ±0.03–0.1 mm 范围内。

驱动与传感

  • 谐波减速器（Harmonic Drive）：利用柔性齿轮的弹性形变实现大减速比（通常 50:1–320:1），具有零背隙（Zero Backlash）、高扭矩密度等优点，广泛用于工业机械臂和协作机器人关节。
  • 力矩传感器（Torque Sensor）：安装于关节或腕部，用于测量关节输出力矩，是阻抗控制（Impedance Control）和力控（Force Control）的基础。协作机器人的碰撞检测依赖关节力矩传感器实现。
  • 编码器（Encoder）：测量关节旋转角度的传感器，分为增量式（Incremental）和绝对式（Absolute）两类。绝对式编码器在断电后仍能保持位置信息，是关节位置控制的核心器件。

移动平台参数

  • 最大速度（Maximum Speed）：机器人在平地直线行进时的最大速度，受电机功率、控制策略和安全限制约束。
  • 有效载荷（Payload Capacity）：移动机器人可携带的最大有效载荷，影响其搭载传感器和执行器的能力。
  • 续航时间（Battery Life）：满载工作条件下，单次充电可持续工作的时间。四足机器人通常 1–2 小时，部分工业 AGV 可实现换电或无线充电。
  • 防护等级（IP Rating）：依据 IEC 60529 标准，反映设备防尘（第一位数字，0–6）和防水（第二位数字，0–9）能力。户外机器人通常需 IP54 以上，水下机器人需 IP68 乃至特殊压力防护。

自主等级（Levels of Autonomy）

机器人的自主程度通常分为以下几个层级，参考美国国防部（DoD）和 SAE 自动驾驶分级框架改编：

  1. 遥控（Teleoperation）：人类实时控制机器人每一个动作，机器人不具备自主决策能力（如早期 EOD 机器人）。
  2. 辅助控制（Assisted Control）：机器人可执行简单的底层稳定和避障，人类负责高层路径和任务规划（如大多数 ROV）。
  3. 有监督自主（Supervised Autonomy）：机器人能自主执行预设任务，人类监督并可随时接管（如 AMR 自主导航）。
  4. 高度自主（High Autonomy）：机器人可独立完成复杂多步骤任务，仅在遇到超出能力边界时请求人类协助（如火星探测车）。
  5. 全自主（Full Autonomy）：机器人在无人干预的情况下完整执行任务，目前仅在高度受控环境中实现。

本章内容导览

页面 主要内容
机器人图鉴 分类总览、关键技术参数说明
人形与足式机器人 人形机器人、四足机器人产品清单
移动与工业机器人 轮式移动、工业机械臂、协作机器人、仓储物流
专用领域机器人 医疗、无人机、水下、太空、服务、特种与搜救
机器人企业 全球机器人公司概览
机器人实验室 主要研究机构

参考资料

  1. IEEE Spectrum: Robot Database，IEEE
  2. International Federation of Robotics，IFR，《World Robotics Report》年度报告
  3. Boston Dynamics 官方网站，Boston Dynamics
  4. Unitree Robotics 官方网站，宇树科技
  5. ANYbotics 官方网站，ANYbotics
  6. Intuitive Surgical 官方网站，Intuitive Surgical
  7. NASA Robotics，NASA
  8. Bruno Siciliano 等著，《Robotics: Modelling, Planning and Control》，Springer，2009
  9. DJI 官方网站，大疆创新
  10. Universal Robots 官方网站，Universal Robots
  11. KUKA 官方网站，KUKA
  12. ABB Robotics 官方网站，ABB
  13. Clearpath Robotics 官方网站，Clearpath Robotics
  14. Blue Robotics 官方网站，Blue Robotics
  15. Franka Robotics 官方网站，Franka Robotics
  16. CMR Surgical 官方网站，CMR Surgical
  17. 中国机器人产业联盟（CRIA），《中国机器人产业发展报告》，2024
  18. Niku, S. B.，《Introduction to Robotics: Analysis, Control, Applications》，Wiley，2020
  19. MathWorks Robotics Toolbox 文档，MathWorks
  20. ROS.org 官方文档，Open Robotics
  21. Clearpath Robotics 机器人研究指南，Clearpath Robotics
  22. Spong, M. W. 等著，《Robot Modeling and Control》，Wiley，2005
  23. DARPA Robotics Challenge 官方总结报告，DARPA，2015