具身智能数据工程：标准、技术与实践指南

本书聚焦于具身智能数据工程领域的标准、技术和实践，全面且系统地阐述了具身智能机器人数据生产的关键技术与所面临的挑战。开篇详细介绍了具身智能技术的发展现状、应用领域及产业发展，继而深入讲解了机器人数据采集基础知识，涵盖采集系统的硬件与软件系统架构、数据集构建方法，以及真实世界数据采集和仿真环境数据生成技术。书中通过对工业、服务业等不同场景下机器人数据采集的具体案例进行深入分析，展现了各应用场景独特的需求与面临的难题。此外，作者还着重介绍了通用具身智能数据生产平台 AIRSPEED 在解决数据采集瓶颈问题上的卓越表现，并对机器人数据采集的未来趋势与技术创新方向进行了前瞻性的展望。 本书内容丰富、实用性强，适合具身智能机器人研究人员、人工智能与机器学习工程师、机器人系统开发人员与企业家、数据隐私与安全专业人士，以及广大学生和爱好者阅读，是了解和掌握具身智能数据工程的实用资料。

夏轩，博士，深圳人工智能与机器人研究院（AIRS）具身智能中心副研究员，深圳市 后备级人才。研究方向包括具身智能数据平台、多模态学习、计算机视觉、生成式 AI 等。目前在 AIRS 负责开源具身智能数据平台 AIRSPEED 项目。 俞波，博士，AIRS 具身智能中心研究员，国际电气电子工程师学会（IEEE）高级会 员。研究方向包括具身智能、无人驾驶、机器人计算等。目前在 AIRS 负责开源具身智能计算平台 AIRSTONE 项目。 刘少山，博士，AIRS 具身智能中心主任，IEEE 国际设备和系统路线图-机器人计算方 向主席，IEEE 创业协会亚洲区主席，国际计算机学会（ACM）技术政策委员会成员。研究方向包括机器人计算、无人驾驶、科技政策等。目前在 AIRS 负责开源具身智能系统 AIRSHIP 项目。

第 1 章　具身智能技术概述1 11　具身智能的基本概念 1 12　从“数字大脑”向“具身主体”的范式转变 4 13　具身智能产业发展趋势 4 131　投资增长 6 132　产业链成长 7 133　应用领域扩大 9 14　具身智能数据工程 11 第 2 章　具身智能数据工程基础14 21　数据来源 15 22　技术路线 18 23　数据需求 20 231　训练的需求方模型 21 232　模型训练的数据需求 22 24　具身智能数据瓶颈 22 241　数据需求期望公式 22 242　数据瓶颈 23 第 3 章　具身智能机器人数据采集采统25 31　具身智能机器人数据采集系统架构 25 311　设计原则 26 312　架构分类 27 32　真实世界数据采集系统 31 321　遥操作类数据采集系统架构 32 322　示教类数据采集系统架构 37 33　仿真环境数据生成系统 39 331　系统架构 39 332　系统应用 44 第 4 章　具身智能数据标准46 41　具身智能数据集的分类 46 411　演示数据集 47 412　具身问答数据集 60 413　基准数据集 67 42　机器人训练数据集的基本规范 75 421　机器人训练数据集的基本架构规范 75 422　机器人训练数据集的基本指标规范 80 43　人形机器人数据采集规范 82 431　人形机器人数据采集模型 83 432　人形机器人数据要求 88 433　人形机器人数据采集质量与安全要求 91 第 5 章　具身智能的真实世界数据采集技术93 51　遥操作类数据采集技术 93 511　位姿类遥操作技术 95 512　视觉类遥操作技术 106 513　光惯类遥操作技术 113 52　示教类数据采集技术 119 521　直接示教技术 119 522　间接示教技术 120 53　本章小结 134 第 6 章　具身智能的仿真环境数据生成技术135 61　机器人仿真平台简介 136 611　仿真平台的特性 136 612　仿真平台的发展 136 613　常见的机器人仿真平台 137 62　仿真环境数据生成技术 146 621　轨迹合成 148 622　资产合成 152 623　决策生成 156 624　预测生成 166 63　本章小结 174 第 7 章　工业机器人的数据采集176 71　工业场景的分类与机器人能力需求 176 711　工业场景的分类 176 712　工业机器人的能力需求 181 72　工业机器人的数据采集需求 183 721　采矿业机器人的数据采集需求 183 722　制造业机器人的数据采集需求 184 723　电力、热力、燃气及水生产和供应业机器人的数据采集需求 186 724　建筑业机器人的数据采集需求 187 第 8 章　服务业机器人的数据采集189 81　服务业场景的分类与机器人能力需求 189 811　服务业场景的分类 189 812　服务业机器人的能力需求 191 82　服务业机器人的数据采集需求 193 821　家庭服务机器人的数据采集需求 193 822　商业服务机器人的数据采集需求 194 823　医疗服务机器人的数据采集需求 195 824　教育服务机器人的数据采集需求 196 825　公共服务机器人的数据采集需求 197 第 9 章　通用具身智能数据生产平台AIRSPEED 199 91 AIRSPEED 系统设计 199 911 AIRSPEED 数据采集服务设计 201 912 AIRSPEED 数据生成服务设计 205 913 AIRSPEED 数据集构建服务设计 206 914 AIRSPEED 兼容性设计 208 92 AIRSPEED 数据采集实践 217 921 ROS 2 架构示例 217 922　基于光惯遥操作系统的数据采集 218 923　实践结果 226 93 AIRSPEED 数据生成实践 226 931 ROS 2 架构示例 227 932　基于虚拟遥操作系统的数据生成 228 933　实践结果 230 94 AIRSPEED 数据飞轮实践 231 941　基于 ACT 算法的数据飞轮 231 942　实践结果 233 95　本章小结 235 第 10 章　总结与展望236 101　当前技术的局限性 237 102 具身智能数据隐私与安全挑战 243 103　未来发展趋势 245