西电刘永奎和他的具身智能机器人
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》提出，要“前瞻布局未来产业，探索……脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点”。继在2025年《政府工作报告》中首次写入后，
“具身智能”再次出现在国家战略规划之中
。
《2025年国产智能机器人企业竞争力报告》指出，中国智能机器人产业正呈现出满足多样化场景需求的趋势，工业制造、消费电子与电商物流已成为其核心应用领域。
中国连续11年稳居全球最大工业机器人市场，在全球人形机器人百强企业中，中国企业占比也超过三分之一
。
瞄准国际机器人和智能制造科技前沿，聚焦国家重大需求
，西安电子科技大学于2019年申报并获教育部批准设立机器人工程本科专业
。
自2020年机电工程学院招收学生组建首届机器人工程卓越班起
，
刘永奎便担任该班班主任
。后来机器人工程系成立，
他又担任系主任
，
全身心投入机器人工程学科和专业建设，忙碌的他就像一台不知疲倦的“机器人”
。
刘永奎（右三）获“优秀教师”荣誉称号
当热爱遇上国家需求，这便是最幸运的事
刘永奎对机器人的热爱，
萌芽于童年
。生长于河南郑州农村的他，儿时并未接触过科幻大片，却在学校图书室的科普书中寻得一方天地。“小时候把学校图书室的科普书视若珍宝，书中关于机器人的知识虽然零散，却在心中悄然埋下了梦想的种子——长大后要从事这个领域。”
从本科到博士，从自动化到模式识别与智能系统专业，
刘永奎始终怀揣着“机器人”梦想
。2013年，他回到母校西安电子科技大学任教，便投身于智能机器人领域。
刘永奎在中国智能物联系统会议上发言
鉴于工业机器人在制造强国中的关键作用及其作为高技术产业的重要地位，
刘永奎坚定地将研究方向锁定在“工业机器人”
。
近年来，国家高度重视工业机器人产业发展。国家统计局数据显示，2015年至2024年，我国工业机器人年产量从3.3万台增长至55.64万台，十年间增幅超过15倍。尽管国内产业进步显著，但由于起步较晚，在材料、工艺等方面积累不足。国产工业机器人在核心零部件、动力学建模与参数辨识、控制算法与伺服响应等方面，仍与国际领先品牌存在一定差距。
“当前，国产工业机器人正处于从‘跟跑’向‘并跑’、部分领域甚至‘领跑’转型的关键阶段”，刘永奎认为，“缩小与国外品牌的差距，关键在于坚持研发驱动、攻克核心技术，尤其应把握新技术发展机遇，积极推进人工智能、数字孪生等技术与机器人的深度融合”。
“
我从小就喜欢机器人，如今能在这个领域从事自己热爱的工作，并且契合国家需求，确实是一件非常幸运的事
”，刘永奎如是说。
面对行业亟需，提出“西电方案”
传统工业机器人严格遵循预设程序，在结构化环境中执行重复性任务，不能通过感知、学习和推理来与环境交互。随着人工智能技术的快速发展，
“具身智能工业机器人”应运而生
。
“‘具身’是前提，形态也不仅是人形，身体形态与其要执行的任务和所处的环境相适应，比如工业环境的机械臂，水下环境的流线型机器人等等”，刘永奎解释道，“具身智能机器人是人工智能与机器人学交叉的前沿领域，强调智能体通过身体与环境的动态交互实现自主学习和进化，这一智能系统的核心在于将感知、行动与认知深度融合。
具身智能机器人有望在未来几十年内深刻改变人类社会的生产和生活方式
。”
如何有效提升工业机器人的数智化水平？如何有效缩短工业机器人研发周期、减少意外停机、提升生产效率、质量和灵活性？如何让机器人能够完成传统自动化难以解决的复杂、非结构化任务如柔性装配与精密操作？
面对这些挑战，刘永奎开始寻求解决之法。他带领团队聚焦工业机器人全生命周期管理和精密柔顺装配等关键需求，突破了工业机器人多层级多领域高保真数字孪生模型构建、装配技能高效学习与快速泛化，以及“大脑（大模型）-小脑（技能库）”协同的端到端自适应精密装配等关键技术，开发了工业机器人高保真数字孪生系统与具身智能工业机器人精密装配系统。
相关成果已在航空航天、钢铁等行业实现应用，推动了工业机器人及相关行业的数智化转型
。
数字孪生工业机器人成果展示
“数字孪生工业机器人是一种新的工业机器人形态，但之前的孪生系统存在建模层次不清、模型多领域仿真能力弱等问题”。数字孪生工业机器人是智能制造和工业4.0的核心使能技术，它将物理世界与信息世界深度融合，不仅改变了机器人的设计、生产和维护方式，更通过数据驱动，赋予了机器人感知、预测、优化和自主决策的能力，是实现柔性制造、提质降本增效的关键，作用大，难度也不小。“我们首先构建精确和高效的动力学模型，深入研究工业机器人前馈控制、振动抑制和摩擦补偿等核心技术，并构建了零件-组件-部件-系统多层级、机-电-控多领域耦合的高保真数字孪生模型，提出了
数字孪生工业机器人体系架构
，并开发出了
原型系统
”，刘永奎说。
刘永奎指导学生实验
刘永奎带领团队自研了六轴工业机器人并开发了对应的孪生系统，
在数字孪生模型与实测对比中，位置、速度跟踪精度均能达到99.5
%
；开发的
“数字孪生工业机器人”
也
入选工信部数字孪生典型案例
。
针对工业机器人装配技能训练效率低、泛化能力差、虚实迁移难等问题，刘永奎带领团队开发了
多模态传感信息融合、机理与数据双驱动的智能精密装配系统
，结合模仿学习技能库、强化学习持续优化以及迁移学习泛化，探索触觉增强的VTLA装配大模型，
实现3C产品、行星减速器等复杂产品的精密装配
。
刘永奎指导学生灵巧手研发
当前，中国机器人产业在人形机器人等新兴领域展现出强劲的创新活力。面对新的国家需求，
刘永奎带领团队适时开展人形机器人作业技术及灵巧手的研发工作，致力于为该领域的技术突破和人才培养贡献力量
。
培养学生解决真问题、真解决问题的能力
“
要让学生解决真问题、真解决问题
”，这是刘永奎始终坚持的培养理念。
“真问题”从何而来？又如何“真解决”？刘永奎认为，对于工科而言，“真问题”应源自国家发展过程中面临的“卡脖子”难题，以及企业研发与生产中的实际痛点，而非凭空想象。所谓“创新”，即基于这些实际需求提出新的解决方案，
这些方案必须切实有效，能够真正解决问题
，这才是“真解决”。
“我常对学生说，做科研既要瞄准国家战略需求，也要深入企业调研，关键在于具备批判意识与创新精神。”在这个近30人的硕博士团队中，刘永奎经常强调：“研究之前，务必明确自己所要攻克的是领域内的哪个具体难题。
找准问题，是成功的前提
。”
“我们‘伏羲灵枢——人形机器人小脑’项目主要针对目前机器人小脑应用场景不明确、大小脑发展不均衡、运动控制不精准这三大痛点提出解决方案”，在刘永奎的指导下，刚刚读研一的李汝彬便和师兄师姐一起攻关这个项目，并在中国国际大学生创新大赛（2025）陕西赛区（高教主赛道）中获得金奖。
“我是作为队长带着4名同学参加了第六届中国研究生机器人创新设计大赛，拿到了国赛三等奖的成绩，参赛项目是数字孪生驱动的机器人深度强化学习装配系统，做这个项目也是因为刘老师经常跟我们说做科研一方面要瞄准国家战略，另一方面也要紧密结合企业需求”，从“队员”成长为“队长”，朱子璐在比赛中收获颇多，“与做队员不同，身为队长要更知道如何沟通、协调、统筹，比赛的过程其实也是对我们综合灵活运用所学知识解决问题的一次检验”。
以赛促学、以赛促教
，是刘永奎培养学生创新与实践能力的重要途径。他积极指导学生参加中国机器人及人工智能大赛、全国大学生机器人大赛RoboMaster、RoboCom机器人开发者大赛、“申昊杯”中国研究生机器人创新设计大赛等各类国家级高水平机器人竞赛，累计获奖20余项，多次斩获全国一等奖、二等奖等高级别奖项。
与研究生培养不同，刘永奎在本科教学中更注重学生“
实践能力
”与“
创新意识
”的塑造。为此，他邀请企业工程师走进课堂，分享生产一线中的实际问题；同时将最新科研进展与成果融入教学，团队的硕博士研究生也成为课堂的“特邀嘉宾”，切实做到“科研融入和反哺教学”。从大三时在刘永奎的课上看到学长学姐带着机械臂来演示、讲解，到自己成为分享者，朱子璐也会把自己的科研情况、参赛心得与刘永奎所带班级的本科生进行交流。
刘永奎邀请校外专家为学生作报告
正在读硕士二年级的王芊骥也是“分享者”之一。他是机器人工程卓越班首批学生之一，“卓越班是4+2的6年本硕一贯制培养模式，我们在大四的时候就进组开始做实验，毕设和科研同步进行，无缝衔接，平时老师也特别注重对我们动手实践能力的培养和加强”。这也正是机器人工程卓越班的人才培养理念——该班以
“
机械硬件+电子控制+人工智能”三重能力融合的“机智融
合”
为核心特色，始终围绕服务国家重大战略需求，致力于培养在机器人创新设计、智能感知与控制等领域具备卓越能力的拔尖创新人才。
除了坚守科研与教学一线，刘永奎还积极投身科普事业
。这是一项不计入考核、难以短期见效，却需投入大量时间与精力的工作。“科普的意义重大，我希望通过科普向青少年传递最新的机器人知识，
激发他们对机器人的热爱与想象，点燃他们心中的‘机器人’火种
。”
刘永奎参加西电“有意思的Hi科技”科普分享
记者/王
格
排版/褚晟恩（融光工作室）
编辑/王冠玉
责编/王格
出品/党委宣传部（融媒体中心）
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原标题：《西电刘永奎和他的具身智能机器人》