Journal of System Simulation 第 36 卷第 12 期 2024 年 12 月 Vol. 36 No. 12 Dec. 2024 融合强化学习的工业机器人数字孪生仿真方法研究 融合强化学习的工业机器人数字孪生仿真方法研究 缪天越，王璐*，何家孝，谢能刚 (安徽工业大学 机械工程学院，安徽 马鞍山 243032) 摘要 摘要：针对工业机器人领域构建的数字 维系统架构，对四维系统各部分组成及作用进行分析，并基于四维系统规划系统等级，定义了融 合强化学习的虚替实概念；通过构建多属性虚拟模型，利用TCP通信协议搭建数据通信系统进行 虚实数据交互，结合机器人正逆运动学分析，实现虚实映射与控制功能；构建了强化学习虚拟场 景，使用虚拟机器人模型代替实体机器人进行强化学习训练，实现自动规划路径功能。实验结果 验证了该系统的可行性和可靠性，为进一步丰富工业机器人数字孪生系统功能提供了新方案。 方案。 关键词 关键词：数字孪生；工业机器人；强化学习；四维模型；虚实映射 中图分类号：TP391.9 文献标志码：A 文章编号：1004-731X(2024)12-2971-13 DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-1233 引用格式 引用格式: 缪天越, 王璐, 何家孝, 等. 融合强化学习的工业机器人数字孪生仿真方法研究[J]. 系统仿真学报

➢ 技术对比探讨 ➢ STaR-based Methods vs. RL-based Methods 强推理路径对比 (DS-R1 \ Kimi-1.5 \ o-series) ➢ 蒸馏 vs. 强化学习驱动：国内外现有各家技术路线对比分析及Takeaways ➢ PRM & MCTS 的作用 ➢ 从文本模态到多模态 ➢ 其他讨论：Over-Thinking 过度思考等 ➢ 未来方向分析探讨 Scaling 和 Train-Time Scaling 提升模型的推理能力？ ➢ 得益于纯大规模强化学习，DeepSeek-R1 具备强大推理能力与长文本思考能力，继开源来备受关注。 ➢ DeepSeek R1-Zero 和 R1的出现再次证明了强化学习的潜力所在： ➢ R1-Zero 从基础模型开始构建，完全依赖强化学习，而不使用人类专家标注的监督微调（SFT）； ➢ 随着训练步骤增加，模型逐渐展现出长文本推理及长链推理能力； DeepSeek-R1 Zero: 无需监督微调SFT，纯强化学习驱动的强推理模型 DeepSeek-v3-Base (671B) DeepSeek-R1-Zero 基于规则的奖励 Rule-Based Reward 推理为中心的大规模强化学习 Large-Scale Reasoning-Oriented RL 大规模推理为中心的强化学习，提升模型数学代码能力 RL驱动下自然涌现长文本推理能力

技术对比探讨 STaR-based Methods vs. RL-based Methods 强推理路径对比 (DS-R1 \ Kimi-1.5 \ o- series) 蒸馏 vs. 强化学习驱动：国内外现有各家技术路线对比分析及 Takeaways PRM & MCTS 的作用 从文本模态到多模态 其他讨论： Over-Thinking 过度思考等 未来方向分析探讨 模态穿透赋能推理边界拓展： Scaling 和 Train-Time Scaling 提升模型的推理能力？ 得益于纯大规模强化学习 ， DeepSeek-R1 具备强大推理能力与长文本思考能力，继开源来备受关注。 DeepSeek R1-Zero 和 R1 的出现再次证明了强化学习的潜力所在： R1-Zero 从基础模型开始构建，完全依赖强化学习，而不使用人类专家标注的监督微调（ SFT ）； 随着训练步骤增加，模型逐渐展现出长文本推理及长链推理能力； Laws [1] 。 DeepSeek-R1 Zero: 无需监督微调 SFT ，纯强化学习驱动的强推理模型 DeepSeek-R1 技术剖析： DeepSeek-R1 Zero 8 大规模推理为中心的强化学习，提升模型数学代码能力 RL 驱动下自然涌现长文本推理能力

作用，构建统一、开放、竞争、有序的市场体系，建设法治经济、信用经济，打造市场化法治化 国际化一流营商环境，形成既“放得活”又“管得好”的经济秩序。 ——坚持统筹发展和安全。在发展中固安全，在安全中谋发展，强化底线思维，有效防范化解各 类风险，增强经济和社会韧性，以新安全格局保障新发展格局。 （6）“十五五”时期经济社会发展的主要目标。 ——高质量发展取得显著成效。经济增长保持在合理区间，全要素生产率稳步提升，居民消费率 机械、船舶、建筑等产业在全球产业分工中的地位和竞争力。提升产业链自主可控水平，强化产 业基础再造和重大技术装备攻关，滚动实施制造业重点产业链高质量发展行动，发展先进制造业 集群。推动技术改造升级，促进制造业数智化转型，发展智能制造、绿色制造、服务型制造，加 快产业模式和企业组织形态变革。增强质量技术基础能力，强化标准引领、提升国际化水平，加 强品牌建设。优化产业布局，促进重点产业在国内有序转移。 安全韧性和运营可持续性。适度超前建设新型基础设施，推进信息通信网络、全国一体化算力网、 重大科技基础设施等建设和集约高效利用，推进传统基础设施更新和数智化改造。完善现代化综 合交通运输体系，加强跨区域统筹布局、跨方式一体衔接，强化薄弱地区覆盖和通达保障。健全 多元化、韧性强的国际运输通道体系。优化能源骨干通道布局，加力建设新型能源基础设施。加 快建设现代化水网，增强洪涝灾害防御、水资源统筹调配、城乡供水保障能力。推进城市平急两

第一个百年 奋斗目标，又要乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程，向 第二个百年奋斗目标进军。为贯彻落实党的十九大、中央经济工作会议、 中央农村工作会议精神和政府工作报告要求，描绘好战略蓝图，强化规 划引领，科学有序推动乡村产业、人才、文化、生态和组织振兴，根据 《中共中央、国务院关于实施乡村振兴战略的意见》，特编制《乡村振 兴战略规划（ 202X － 2026 年）》。 本规划以习近平总 农村生态环境根本好转，生态宜居的美丽乡村基本实现。 乡村全面振兴，农业强、农村美、农民富全面实 现。 到 2050 年 愿景谋划 第 六 章 构建乡村振兴新格局 第 三 篇 强化空间用途管制 强化国土空间规划对各专项规划的 指导约束作用，统筹自然资源开发利用、 保护和修复，按照不同主体功能定位和陆 海统筹原则，开展资源环境承载能力和国 土空间开发适宜性评价，科学划定生态、 农业、城镇等空间和生态保护红线、永久 求，确定基础设施用地位置、规模和建设标 准，合理配置公共服务设施，引导生活空间 尺度适宜、布局协调、功能齐全。充分维护 原生态村居风貌，保留乡村景观特色，保护 自然和人文环境，注重融入时代感、现代性， 强化空间利用的人性化、多样化，着力构建 便捷的生活圈、完善的服务圈、繁荣的商业 圈，让乡村居民过上更舒适的生活。 完善城乡布局结构 乡村生态空间是具有自然属性、以 提供生态产品或生态服务为主体功能的国

................................................................15 （二）创新能力与资本逻辑：应用驱动突出、工程化与原 始创新待强化................................................................................ 15 六、具身智能发展趋势与全球发展路径及治理框架研判 科整合，为人工智能领域引入“具身智能”概念提供了思想基础。 AI 研究通过机器人原型系统验证感知—行动闭环对智能生成的 关键作用，但也暴露出学习效率和泛化能力不足的问题。 进入融合深化阶段，多模态感知、强化学习与世界模型等技 术路径加速汇聚，智能体范式成为核心框架，系统由单点能力验 证转向整体协同演化，但同时带来算力、系统复杂性与安全性等 挑战。当前，具身智能正迈入系统化与产业化探索阶段，在大模 现出闭环性与学习适应性等系统特征，共同支撑其在复杂环境中 的持续优化与自主演进。 从产品形态看，具身智能可划分为三类：通用具身智能产品， 重点提升多模态感知、复杂环境运动与拟人化操作能力，强化多 任务协同与跨场景适应，增强在非结构化与复杂环境中的自主作 业能力，实现由功能执行向情境适应跃迁；专用具身智能产品， 面向工业、服务及特种场景提升专业化作业与自主运行能力；前 沿具身智能产

具身智能包含感知、决策和行动三个关键部分。通过各 类传感器，如视觉、听觉、触觉传感器等，智能体能够 感知周围环境的信息，像机器人利用摄像头获取视觉图 像，了解周围物体的位置、形状等；接着，运用机器学 习、强化学习等先进算法，智能体对感知到的信息进行 分析和处理，做出决策，例如判断在当前环境下应该采 取何种行动来完成任务；最后，智能体根据决策结果， 通过自身的物理实体进行行动，如机器人的机械臂完成 具身智能和智能体是人工智能领域中的两个相关但不同的概念，它们的核心区别在于对“身体”的依赖和与环境 的交互方式（如表所示）。总体而言，具身智能是智能体的子集，所有具身智能体都是智能体，但并非所有智能 体都具备“具身性”。 具身性是一种强化约束，具身智能在传统智能体的基础上，增加了物理身体与实时环境交互的硬性要求。 智能体的典型例子包括软件智能体（比如 ChatGPT ）和硬件智能体（比如人形机器人）。具身智能的典型例子包 括机器人（如宇树科技的机器人）和自动驾驶汽车等。 ① 生物智能的模拟。②跨领 域整合能力。 02 Par t two 具身智能的技术支撑 2 具身智能的技术支撑 机器人技术： 具身的物理载体 传感器技术： 感知世界的触角 机器学习与强化学习 2.1 传感器技术：感知世界的触角 在具身智能体系中，传感器技术宛如智能体的“触角”，承担着获取外界信息的关键任务，为后续的决策与行动 提供了不可或缺的数据基础。 传感器 融合技术 视觉传感器

2024 年图灵奖、强化学习 DeepSeek-V3 跨节点专家并行 硬件协同优化 Transformer Encoder- Decoder Grok-3 20 万张卡 思维链推理 上下文对话 语料学习 ChatGPT BART Encoder-Decoder QWQ-32B 两阶段强化学习 BERT Only Encoder GPT Only Decoder Gemma-3 多模态推理融合 思维链推理 DeepSeek-R1 强化学习奠基人获得 2024 图灵奖 （ Discount Factor ） n 强化学习的目标是得到一个策略，用于判断在 什么状态下选取什么动作才能得到最终奖赏。 3 月 5 日公布了 ACM Barto （ MIT 教授） 和 Richard Sutton （强化学习之父 ，阿尔 伯塔大学 教授， DeepMind 科学家） 折扣因子 监督微调 强化学习 图源自《 ReFT: Reasoning with Reinforced Fine-Tuning 》 DeepSeek-R1 ：监督微调 + 强化学习训练

湖仓一体平台 数据 治理 建成数用一体 模式 增强数据安全 强化共治共享 保 障 管理 4 二期 建设内容 ● ● 市政务数据平台建设内 容 2 1 3 5 推进公共开放 运营 强化基础支撑 能力 8 建设内容 1 ： 强化基础支撑能力 夯实市政务数据平台基础 ， 强化底座支撑能力 ，对原有基础库、 专题库进行完善和丰富 ，通过省一体化政务服务平台的回流数 ，让数据“活 ” 起来 ，充分发挥 数据价值 从构建一个自然人 / 法人标签到形成一套标签体系 ， 需要成熟的标签分类、 分层、 分级 方法 发布以各类标签维度的增强型基础库 API 服 务 强化基础支撑能力： 完善基础 库 分析 数据 定义 标签 分类标准 分类理念 分类原则 发布 接口 1 参保人员（个人）养老待遇终止 2 参保人员（个人）养老保 险 个人账户终止 ，形成“一人一 档 ” u 自动封存止付社保、 医保 账 户 依托“身故人员专题” ，推行“无人干预” 自动封 存 止付身故人员社保 医 保 账 户 强化基础支撑能力： 扩展专题库 - 身故人员专 题库 11 强化基础支撑能力： 扩展专题库 - 企业全景专题库 综合利用市监数据、资质数据、行业数据、互联网数据等市场主体相关大数据资源 ，构建市场主体基本属性、行为特征等的全景画像

发展布局.......................................................................................26 （一）核心区：强化三核示范引领作用，推动安全应急装备产业提档升级...... 26 （二）重点区：打造多点差异化产业布局，构建安全应急装备全产业链体系.. 28 （三）支撑区：拓展集群辐射范围，实现产业发展协同与区域应急联动 ...........................................................................................35 （二） 强化统筹协调............................................................................................... ...........................................................................................37 （六） 强化考核监督...............................................................................................