我把从零开始构建一个完整的具身智能系统分为五步，如下表。

        我们构建一套完整的具身智能系统，可以遵循从物理到智能、从执行到认知、从固定到自主的递进规律，按照构建实体、运动控制、环境感知、认知决策、自主学习五步逐级推进，层层搭建起智能体与物理世界交互、理解、决策并持续进化的完整闭环。

        第一步先构建机器人的物理实体，完成机械结构装配、硬件电路连接与动力系统搭建，打造出智能体赖以与世界交互的物理躯体，为所有后续能力奠定硬件根基。

        紧接着第二步聚焦关节与运动控制，通过底层驱动开发、闭环控制算法与运动学实现，让机器人从能转动到精准运动，掌握关节、肢体与移动机构的稳定操控，将电信号转化为可靠、可重复的物理动作，赋予智能体基础的执行与 “肢体反射” 能力。

        第三步为机器人搭建多模态感知系统，通过视觉、距离、姿态与本体传感器，采集外部环境与自身状态信息，将物理世界转化为可计算的数字信号，让机器人真正 “看见、感知、理解” 周遭环境与自身姿态。

        第四步则搭建认知决策模块，以感知信息为输入、运动指令为输出，通过规则推理、行为规划乃至大模型语义理解，让机器人根据场景变化自主判断、规划动作、响应任务，实现从感知到行动的智能映射，拥有独立思考与实时决策的能力。

        最后一步是实现自主学习与泛化，让机器人脱离预设的人工规则，通过模仿、试错、自监督与强化学习，在与环境的交互中自主优化行为策略，并将已习得的能力迁移到陌生场景与新任务中，做到举一反三、自适应迭代。

        至此，经过这五个步骤后，机器人能够从被动执行的机械装置，升级为能够自主探索、持续学习、终身进化的完整具身智能体，完成从 “机器” 到 “智能体” 的最终蜕变啦！

我们要从零搭建一个具身智能就要了解它的执行单元是什么？

        我们需要去搞懂驱动技术，如何去控制电机，如何让代码变成物理世界里面精准的动作，这也是具身智能走进现实的第一步。首先电机是什么，电机的原理是什么？电机是将电能转化为旋转机械能的装置。它的基本原理是通电导线产生磁场，利用磁场之间同极相斥、异极相吸的作用力，推动内部线圈持续转动，从而输出动力。

        但是现在机器人也不用普通的直流电机，因为普通直流电机只能傻转，没办法精准控制角度，而且它的物理接触会造成摩擦和磨损，所以机器人现在使用舵机来精准执行命令。舵机是可精确控制旋转角度的执行器，内部由电机、减速齿轮、控制板和角度传感器组成。它根据 PWM 信号设定目标角度，通过实时角度反馈与闭环修正，实现精准定位与角度保持，是机器人关节的核心部件。舵机其实是一个小型的闭环系统，大家参考下图来对照舵机和普通直流电机吧：

同时我们也需要了解到舵机的优缺点，如下表：

我们再来看第二种常用的电机：步进电机。

        步进电机是一种把电脉冲信号，转化成固定角度一步一步转动的电机。给它一个脉冲，它就转一步（一个固定小角度）；给 N 个脉冲，它就转 N 步。它可以精准控制转多少角度、转多少圈、停在哪个位置，而且不开环也能定位，不需要像舵机那样内部反馈，也不像普通电机一通电就乱转。步进电机虽然精确，但是它会盲目地进行开环控制，容易丢步，3D打印机打印失败就是这个原因。

下面是舵机和步进电机的对比表、步进电机的优缺点对比表：

        所以综上来说，机器人手臂、腿部等关节要求高动态且不丢步，我们选择舵机；如果是精密的仪器（3D打印机、微波炉转盘、CNC）环境稳定、步数精确的状态下，要去控制距离，我们选择步进电机。

最后我们来看第四种电机：无刷电机（BLDC）。

        无刷电机，就是没有碳刷、靠电子元件控制换向、能高速旋转、寿命很长的电动机。

        无刷电机的原理是电子调速器（电调）按顺序给线圈通电，产生旋转磁场，拉动永磁体转子高速转动，无物理摩擦换向，寿命长、转速高、效率高。无刷电机依靠霍尔传感器检测转子磁铁的位置，将位置信号传给电子调速器（电调），电调按照六步换相规则，依次给三相线圈（黄、绿、蓝）分配电流，产生连续旋转的磁场，驱动转子持续转动。因无电刷摩擦，实现高效率、高转速、长寿命。只要知道转子在哪里，电流就能精准推动，所以无刷电机就是闭环控制的。

下面我们来看一下无刷电机和步进电机的对比表、无刷电机的优缺点对比表：

        选择什么样的电机取决于我们做什么样的工程，根据这四种电机的优劣势和应用场景，我们可以挑选出最适合我们工程的电机。

        讲了以上四种电机后，我们要想实现机器人关节的高精度控制，其实最关键的组件不是电机本身，而是编码器。编码器是安装在电机轴上的位置与速度检测装置，能够实时监测并反馈电机的旋转角度、转动圈数和运行速度。它相当于电机的感知器官，让原本只能被动执行指令、无法知晓自身状态的电机，拥有了感知自身位置和转速的能力。控制器通过编码器的实时反馈，能够及时修正转动误差、弥补丢步，让电机不再盲目运转，从而实现高精度、高稳定性的位置与速度控制，是伺服系统（伺服系统是由伺服电机、驱动器与编码器构成的闭环精准运动控制系统）、精密运动控制、CNC 与机械臂实现精准定位的关键部件。

        那位置编码器位置采集的原理是什么呢？

        位置编码器的核心原理是将机械旋转的角位移转换成电信号，以此检测并输出位置信息。它内部装有随电机轴同步转动的码盘，码盘上均匀分布着透光狭缝或磁极，当电机带动码盘旋转时，通过光电感应或磁电感应的方式，把连续的位置变化转化为一系列断续的脉冲电信号。控制器通过统计脉冲的数量、频率和相位，就能精确计算出电机转过的角度、当前位置和转动速度，从而实现对位置的实时采集与反馈，是伺服系统实现高精度闭环控制的关键部件。

        对于创建一个机器人来说，我们一般会从仿真平台开始。我先回答一下为什么我们要先从一个仿真平台搭建，而不是直接买硬件跑代码呢？

        在制造实体机器人前使用仿真平台，是因为仿真平台能够构建与真实环境高度一致的虚拟机器人模型，在零硬件损耗、零安全风险的前提下，完成机器人结构设计、电机与舵机选型、传动配比验证、运动学与动力学计算、控制算法调试、步态规划、平衡优化及极限场景测试等全部研发环节。仿真可以无限次快速试错、自由修改结构与参数，提前发现并解决硬件干涉、电机过载、关节抖动、重心不稳、算法失控等问题，大幅降低研发成本与硬件损坏风险，缩短开发周期，保证控制程序与机械结构的可靠性，待虚拟模型完全稳定、算法全部跑通后，再进行实体机器人的制作与部署，可大幅提升研发成功率与机器人运行稳定性。

以下是各个仿真平台的对比表：

        大家可以根据自己的项目需求来选择合适自己的仿真平台。

        综上，就是本篇文章的全部内容了，之后我会尽快更新相关领域的优质内容！