智元机器人远征A2系列 --- 产品需求文档 (PRD)
| 文档信息 | 内容 |
|---|---|
| 文档名称 | 智元机器人远征A2系列人形机器人产品需求文档 |
| 版本号 | V1.0 |
| 编写日期 | 2026-06-24 |
| 产品线 | 智元远征系列 |
| 文档状态 | 初稿·待评审 |
| 目标受众 | 研发团队、设计团队、测试团队 |
一、背景
1.1 行业背景
通用人形机器人正从实验室走向规模化商用。2025-2026年，全球人形机器人产业进入爆发期。麦肯锡预测，2030年全球人形机器人市场规模将达到千亿级。在中国，具身智能已被列为战略性新兴产业，政策和资本双重驱动下，产业化进程加速。
当前行业面临三大核心挑战：
- 运动能力瓶颈：双足行走的稳定性、长距离续航和复杂地形适应能力仍然是行业痛点
- 交互体验匮乏：大多产品停留在"遥控操作"阶段，缺乏自主决策、自然语言交互和多模态感知能力
- 商用落地困难：从实验室demo到规模化部署，可靠性、成本和易用性是关键门槛
1.2 公司战略定位
智元机器人（智元创新（上海）科技股份有限公司）成立于2023年，由前华为"天才少年"彭志辉（稚晖君）创立，自成立以来确立了"三智一体"的技术架构------以机器人本体为基础，叠加运动智能 、交互智能 、作业智能三大核心能力，配套通用具身基座模型"智元启元大模型"，面向工业、商业、家庭等多行业场景落地。
截至2026年，智元机器人已量产下线超过10,000台通用具身机器人，位居国内人形机器人出货量前列。
1.3 产品定位
远征A2系列是智元机器人旗下的旗舰级全尺寸人形机器人，定位为"业内首个规模化商用的全尺寸人形机器人"，主打智能交互、自主作业和可靠本体三大核心价值，面向展馆接待、商业导览、文娱商演、品牌IP、园区巡检等商用场景。
二、产品目标
2.1 产品愿景
打造全球首个实现规模化商用部署的全尺寸人形机器人，让机器人从"能走"到"会工作"，成为商业场景中可靠的生产力伙伴。
2.2 核心目标
| 目标领域 | 具体目标 | 衡量标准 |
|---|---|---|
| 运动能力 | 实现全场景稳定行走 | 最长1300小时连续行走无异常，等效典型场景平均21个月无摔倒 |
| 交互体验 | 拟人化多模态交互 | 1秒内响应，支持双语对话、人脸识别、情感交互 |
| 商用可靠性 | 达到车规级稳定性 | 92项全检流程，平均无故障时间（MTBF）≥3000h |
| 部署效率 | 极致易用、快速上线 | 熟练操作下15分钟内完成新场景部署 |
| 持续进化 | OTA持续迭代 | 每2-3个月OTA更新，持续优化功能体验 |
2.3 关键里程碑
| 里程碑 | 时间节点 | 目标 |
|---|---|---|
| M1 - 原型验证 | 已实现 | 完成106.286km跨省行走吉尼斯纪录 |
| M2 - 小批量商用 | 已实现 | 完成首个千台量级行业交付 |
| M3 - 规模化量产 | 已实现 | 量产下线10000台 |
| M4 - 场景深耕 | 持续进行中 | 拓展至展厅、文娱、工业巡检等多个场景 |
| M5 - 生态构建 | 规划中 | 开放开发者平台，构建应用生态 |
三、目标用户与用户故事
3.1 目标用户画像
| 用户类型 | 典型角色 | 核心需求 | 使用频率 |
|---|---|---|---|
| 商业客户 | 商场/展馆/景区运营方 | 导览接待、品牌展示、引流 | 每日连续运行 |
| 文娱机构 | 演出公司/活动策划方 | 商演互动、节目编排 | 按活动周期 |
| 工业企业 | 工厂/园区管理者 | 巡检、物料转运、安防 | 每日定时任务 |
| 品牌方 | 市场/品牌部 | IP形象定制、品牌代言 | 按营销节点 |
| 系统集成商 | 机器人部署服务商 | 二次开发、场景定制 | 按项目周期 |
3.2 用户故事
US-01：展馆智能导览
作为 科技展馆运营经理，
我希望 远征A2在展厅入口主动迎接访客，自主引导参观动线并讲解展品，
以便 提供新颖的参观体验，提升展馆科技感和访客满意度。
US-02：商场互动引流
作为 购物中心市场总监，
我希望 机器人能在商场中庭进行舞蹈表演、与顾客互动对话、引导促销活动，
以便 吸引客流、提升商场人气和社交媒体曝光。
US-03：园区自主巡检
作为 工业园区安全主管，
我希望 机器人按预设路线自主完成园区巡检，识别异常情况并预警，
以便 降低人工巡检成本，提升安防监控覆盖率。
US-04：品牌IP定制
作为 品牌市场经理，
我希望 为机器人定制外观涂装、定制语音人设和知识库，
以便 让机器人成为可移动的品牌代言人，实现线上线下联动营销。
US-05：运营远程管理
作为 机器人运营管理员，
我希望 通过PC端/移动端远程监控机器人状态、下发任务、查看报表，
以便 跨区域管理多台机器人，降低运维成本。
四、功能清单（EARS原则）
4.1 Ubiquitous（系统始终满足）
U-01：全尺寸人形本体
The system shall 提供全尺寸人形机器人本体，身高169cm，宽度75cm，具备40个主动自由度（旗舰版），模拟人类运动姿态。
U-02：拟人自主行走The system shall 支持双足自主行走，最大行走速度≥1.2m/s（旗舰版），具备10度坡道爬坡能力，可适应平地、地毯、瓷砖、斜坡等多种地面。
U-03：多模态感知融合The system shall 集成3D激光雷达、RGB-D深度相机、鱼眼相机、阵列麦克风等多传感器系统，实现环境三维感知与实时建模。
U-04：双路供电保障The system shall 支持直充和换电两种补能方式，电池容量14.4Ah，充电时间≤2h，换电时间≤30s。
U-05：安全机制The system shall 配备无线急停开关、安全触边检测、跌落检测、过流保护等多重安全机制，并通过CR/CE-MD/CE-RED/FCC国际安全认证。
U-06：OTA持续升级The system shall 支持智能OTA远程升级，每2-3个月推送功能迭代，确保机器人常用常新。
U-07：群控协同The system shall 支持群控软件，可同时管理多台机器人，实现任务协同和统一调度。
4.2 Event-driven（事件触发行为）
E-01：访客迎宾
When 检测到访客进入3米范围内，the system shall 主动发起问候，识别访客特征（若已注册），并提供个性化欢迎语。
E-02：导览讲解触发When 接收到语音指令"开始导览"或预设导览时间已到，the system shall 按预设路线带领访客参观，并在关键点位自动触发讲解。
E-03：异常检测告警When 检测到环境异常（烟雾/温度异常/不明物体），the system shall 立即停止当前任务，上报异常信息至管理后台，并发出本地声光告警。
E-04：低电量自动回充When 电池电量低于15%，the system shall 自动规划返回充电站路线，完成充电后自动恢复至中断前的任务状态。
E-05：跌倒检测与恢复When 检测到机器人跌倒，the system shall 尝试自主恢复站立姿势；若3次尝试失败，则保持安全姿态并自动呼叫远程运维。
E-06：场景切换When 接收到新的任务调度指令，the system shall 平滑终止当前任务，切换至目标场景，加载对应行为配置。
E-07：OTA更新通知When 检测到可用的固件更新，the system shall 在非任务时段提示管理员确认更新，并在更新完成后自检并报告状态。
4.3 Unwanted（异常/故障处理）
UW-01：断网保护
If 网络连接中断，then the system shall 继续执行当前任务（本地模式），每30s尝试重连；持续断网超过5min则进入低功耗安全待机模式。
UW-02：传感器故障If 任一核心传感器（激光雷达/RGB-D相机/IMU）发生故障，the system shall 降级使用备用传感器，并在管理后台推送告警，同时限制任务范围至安全操作模式。
UW-03：关节过热If 关节电机温度超过安全阈值（90℃），the system shall 自动降速运行，若温度持续升高则暂停相关关节运动，发送维护通知。
UW-04：碰撞/阻挡If 移动过程中遇到持续性外力阻挡（超过5s），the system shall 停止前进，尝试规避路径；若无法绕行则报"路径阻塞"，请求远程干预。
UW-05：多机冲突If 两台及以上机器人在同一区域检测到路径冲突，the system shall 基于优先级规则重新规划，低优先级机器人主动让行。
UW-06：非授权访问If 检测到非授权物理接触或远程控制尝试，the system shall 锁定操作界面，触发声光告警并通知管理员。
4.4 State-driven（特定状态行为）
S-01：充电状态
While 机器人处于充电状态，the system shall 保持电池管理系统（BMS）激活，监控充电电流与温度，断开非必要外设以降低功耗。
S-02：待机休眠While 机器人处于待机休眠模式（无任务≥30min），the system shall 关闭非核心传感器，降低关节伺服保持力矩，进入低功耗模式。
S-03：演示表演模式While 机器人处于演示/表演模式，the system shall 关闭自主避障（预设安全区域除外），启用预编排动作序列，同步播放指定音频。
S-04：深度休眠While 机器人处于非工作时段（每日22:00-08:00），the system shall 进入深度休眠模式，保留通讯模块唤醒能力，功耗降低至≤50W。
S-05：运输/包装状态While 机器人处于运输/包装状态，the system shall 将所有关节锁定至运输姿态，禁用自主动作能力，仅保留基础通讯。
4.5 Optional（可选功能）
O-01：灵巧手抓取
Where 客户选配6自由度灵巧手（OmniHand Pro），the system shall 支持抓取200g以内的物体，包括不规则外形物体的自适应抓取。
O-02：AI大模型对话增强Where 客户订购灵心平台服务，the system shall 接入启元大模型，支持开放域对话、多轮上下文理解、情感识别与拟人化表达。
O-03：IP形象深度定制Where 客户有品牌定制需求，the system shall 支持外观涂装、3D面具/皮肤更换、专属唤醒词、专属音色、专属知识库配置。
O-04：二次开发接口Where 客户为系统集成商/开发者，the system shall 提供SDK/API接口，支持自定义行为开发、传感器数据接入和第三方系统集成。
O-05：自主充电站Where 客户部署7×24运行方案，the system shall 配合自主充电站实现全自动回充，无需人工干预。
五、流程说明
5.1 核心业务流程：智能导览
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是
是
否
是
否
否
是
是
否
机器人上电/开机
自检确认
自检通过?
上报故障/等待运维
加载场景配置
进入待命状态
检测到访客?
主动迎宾/问候
收到导览指令?
导航至起始点位
自由交互模式
按路线行进
到达讲解点
触发讲解/多媒体
路线是否结束?
返回起始点/待命
收到新指令?
执行对应动作
5.2 异常处理流程：跌倒恢复
渲染错误: Mermaid 渲染失败: Parse error on line 12: ...呼叫远程运维 F -->|否(3次失败)| J J --> ----------------------^ Expecting 'SQE', 'DOUBLECIRCLEEND', 'PE', '-)', 'STADIUMEND', 'SUBROUTINEEND', 'PIPE', 'CYLINDEREND', 'DIAMOND_STOP', 'TAGEND', 'TRAPEND', 'INVTRAPEND', 'UNICODE_TEXT', 'TEXT', 'TAGSTART', got 'PS'
5.3 远程运维流程
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需人工介入
是
否
机器人端上报告警
云端运维平台
AI初步诊断
AI诊断结果?
下发修复指令
创建运维工单
机器人执行修复
修复成功?
恢复运行
分配运维人员
现场处理/维修
更新设备档案
六、交互说明
6.1 人机交互方式
| 交互方式 | 实现载体 | 说明 |
|---|---|---|
| 语音交互 | 阵列麦克风 + 扬声器 | 支持5米远场唤醒，1秒响应，中英双语 |
| 视觉交互 | 面部交互屏 | 动态表情显示（开心/思考/疑问/待机），40+表情动画 |
| 触觉交互 | 头顶触摸传感器 | 摸头触发互动反馈（旗舰版） |
| 物理按键 | 机身急停按键 | 红色急停按钮，一键锁定所有关节 |
| 遥控控制 | 无线遥控器 | 手动遥控模式，支持紧急接管 |
| APP控制 | AimMaster App | 5分钟快速上手，支持任务配置、状态查看 |
| Web后台 | 管理控制台 | 多机群控、任务调度、数据报表、OTA管理 |
6.2 交互流程设计
6.2.1 迎宾交互
[访客进入3m范围]
↓
机器人转身面向访客 → 面部屏显示"微笑"表情
↓
语音输出："您好！欢迎来到XX展馆，我是智元机器人远征A2，需要我为您做导览介绍吗？"
↓
[访客回复]
├→ "好的，开始导览" → 进入导览模式
├→ "你好" → 闲聊模式（接入大模型对话）
└→ 无响应15s → "那我先待命，需要帮忙随时叫我哦~" → 返回待命6.2.2 导览中交互
[行进中]
↓
机器人保持前方0.5m安全距离 → 速度自适应（跟随访客步速）
↓
[到达讲解点]
↓
机器人停止 → 转向展品方向 → 同步手势引导 → 触发讲解音频
↓
[访客提问]
↓
暂停讲解 → 回应问题 → 继续/重复讲解
↓
[导览结束]
↓
机器人鞠躬致谢："本次导览到此结束，期待下次再为您服务！"6.3 视觉设计要点
- 外观：流线型白色/灰色机身，航空级铝合金骨架，工程塑料外壳
- 交互屏：5.5英寸圆形AMOLED面部屏，支持多彩表情动画
- 灯效：肩部/胸部LED灯带，运行状态指示（蓝色=待命/绿色=工作中/红色=告警/黄色=充电中）
- 品牌元素：机身正面居中"AGIBOT"标识，胸口可定制品牌Logo
七、非功能需求
7.1 性能指标
| 指标项 | 旗舰版 | 青春版 |
|---|---|---|
| 最大行走速度 | 1.2 m/s | 0.8 m/s |
| 站立工作续航 | ≥3h | ≥4.5h |
| 连续行走续航 | ≥1.5h | ≥1.5h |
| 膝关节峰值扭矩 | 270 N·m | 270 N·m |
| 单臂额定负载 | ~2kg | ~2kg |
| 主动自由度 | 40 DoF | 23 DoF |
| 充电时间 | ≤2h | ≤2h |
7.2 可靠性要求
- MTBF（平均无故障时间）≥ 3000小时
- MTTR（平均修复时间）≤ 2小时（远程修复）/ ≤ 4小时（现场维修）
- 连续行走无异常：最长1300小时
- 全检流程：92项出厂全检
- 系统可用性：≥ 99.5%（月累计）
7.3 安全合规
| 认证/标准 | 区域 | 状态 |
|---|---|---|
| CR认证 | 中国 | ✅ 已获得 |
| CE-MD（机械指令） | 欧盟 | ✅ 已获得 |
| CE-RED（无线设备指令） | 欧盟 | ✅ 已获得 |
| FCC认证 | 美国 | ✅ 已获得 |
| iF产品设计奖 | 国际 | ✅ 已获得 |
| 红点设计奖 | 国际 | ✅ 已获得 |
| IP防护等级 | - | 目标IP42 |
7.4 环境适应性
- 工作温度：-10℃ ~ 40℃
- 工作湿度：20% ~ 80% RH（无凝露）
- 地面适应性：平地、瓷砖、地毯、微斜坡（≤10度坡道）
- 光照适应性：室内光照环境（50~1000 lux），可扩展室外
八、数据指标
8.1 产品核心指标
| 指标分类 | 指标名称 | 定义 | 目标值 |
|---|---|---|---|
| 运动 | 行走成功率 | 规定路线行走完成比例 | ≥ 99.5% |
| 运动 | 避障成功率 | 障碍物规避成功比例 | ≥ 99.9% |
| 交互 | 语音唤醒率 | 5m内首次唤醒成功率 | ≥ 95% |
| 交互 | 意图识别准确率 | 用户指令正确理解比例 | ≥ 90% |
| 可靠性 | 平均无故障时间 | MTBF | ≥ 3000h |
| 可靠性 | 任务完成率 | 下达任务完成比例 | ≥ 98% |
| 运维 | 远程修复率 | 远程解决的故障比例 | ≥ 70% |
| 运维 | 平均修复时间 | MTTR | ≤ 2h（远程） |
8.2 商业指标
| 指标名称 | 定义 | 目标值（首年） |
|---|---|---|
| 单台日均运行时长 | 每日平均工作小时数 | ≥ 6h |
| 客单价 | 单台销售均价 | 根据商务政策 |
| 复购率 | 客户再次采购比例 | ≥ 30% |
| 客户满意度 | NPS净推荐值 | ≥ 60 |
| 场景覆盖数 | 落地行业场景数量 | ≥ 10个 |
8.3 数据采集与埋点
| 数据类型 | 采集内容 | 用途 |
|---|---|---|
| 运行日志 | 关节温度、电流、电压、任务状态 | 故障诊断、寿命预测 |
| 交互数据 | 语音指令、用户对话内容（脱敏） | 交互体验优化、场景模型训练 |
| 环境数据 | 温度、湿度、光照、障碍物地图 | 环境适应性优化 |
| 业务数据 | 导览次数、讲解时长、访客互动数 | 客户价值评估、场景效果分析 |
| 运维数据 | 故障类型、修复方式、维护频次 | 可靠性迭代、运维效率优化 |
九、验收标准
9.1 运动能力验收
| 编号 | 验收项 | 验收标准 |
|---|---|---|
| AT-01 | 自主行走 | 在平整地面以1.2m/s（旗舰版）/0.8m/s（青春版）速度稳定行走≥500m无异常 |
| AT-02 | 坡道行走 | 在≤10度坡道上稳定上下行，无滑倒或失衡 |
| AT-03 | 原地转向 | 在1.5m×1.5m空间内完成360°原地转向 |
| AT-04 | 自主避障 | 在布满障碍物（高度≥5cm）的通道中自主规划路径并完成通行 |
| AT-05 | 跌倒恢复 | 在软垫地面自主完成跌倒恢复站起（成功率≥80%） |
9.2 交互能力验收
| 编号 | 验收项 | 验收标准 |
|---|---|---|
| AT-06 | 语音唤醒 | 在≤55dB环境噪声下，5m距离唤醒率≥95% |
| AT-07 | 语音交互 | 支持中英双语对话，意图识别准确率≥90% |
| AT-08 | 面部表情 | 40+种表情动画流畅切换，响应延迟≤500ms |
| AT-09 | 人脸识别 | 已注册人员识别准确率≥98%，识别时间≤2s |
| AT-10 | 导览讲解 | 按预设路线完成导览，在指定点位触发对应讲解内容 |
9.3 可靠性验收
| 编号 | 验收项 | 验收标准 |
|---|---|---|
| AT-11 | 连续运行 | 连续行走≥3小时无过热降速，关节温度≤80℃ |
| AT-12 | 续航验证 | 站立模式≥3h（旗舰版）/≥4.5h（青春版） |
| AT-13 | 换电切换 | 换电操作≤30s，换电后30s内恢复任务 |
| AT-14 | OTA升级 | 升级包下载+安装≤30min，升级后自检通过 |
| AT-15 | 急停响应 | 按下急停按钮后所有关节在200ms内停止运动 |
9.4 安全合规验收
| 编号 | 验收项 | 验收标准 |
|---|---|---|
| AT-16 | 安全认证 | 获得CR/CE-MD/CE-RED/FCC认证证书 |
| AT-17 | 安全距离 | 与行人保持≥0.3m安全距离，触碰行人前主动停止 |
| AT-18 | 断网安全 | 断网后保持安全姿态运行，电量足够时自动回起始位置 |
十、版本规划
10.1 产品版本矩阵
| 功能模块 | 远征A2旗舰版 | 远征A2青春版 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 双足行走（1.2m/s） | ✅ | ❌ (0.8m/s) | - |
| 40自由度 | ✅ | ❌ (23自由度) | - |
| 3D激光雷达 | ✅ | ❌ | - |
| RGB-D深度相机 | ✅ | ❌ | - |
| 面部交互屏 | ✅ | ✅ | - |
| 阵列麦克风 | ✅ | ✅ | - |
| 6自由度灵巧手 | 选配 | ❌ | OmniHand Pro |
| 4G/5G通讯 | ✅ | ❌ | - |
| 高算力板 (Orin 64G) | ✅ | ❌ | - |
| 智能OTA升级 | ✅ | ✅ | - |
| 群控软件 | ✅ | ✅ | - |
| 舞蹈开发 | ✅ | ✅ | - |
10.2 迭代路线图
| 版本 | 时间 | 重点功能 |
|---|---|---|
| V1.0 | 已发布 | 基础行走、迎宾导览、语音交互 |
| V1.5 | 已发布 | 英/日/韩多语言支持、OTA升级、群控系统 |
| V2.0 | 当前版本 | 灵心平台接入、24h直播行走验证、百公里行走纪录 |
| V2.5 | 规划中 | 自主充电站联动、多机协同作业、零样本场景适配 |
| V3.0 | 规划中 | 灵巧手精细操作、开放SDK、应用市场 |
十一、待确认问题清单
| 编号 | 问题 | 涉及角色 | 优先级 |
|---|---|---|---|
| Q-01 | 是否优先支持ROS 2生态的二次开发接口？ | 研发 | 高 |
| Q-02 | 6自由度灵巧手的量产成本和良率是否达标？ | 供应链 | 高 |
| Q-03 | 室外光照下视觉识别准确率是否有量化测试数据？ | 测试 | 中 |
| Q-04 | 多机群控场景下，服务器端架构是否需要独立部署？ | 架构 | 中 |
| Q-05 | 海外市场（欧盟/美国）的隐私合规要求是否需要专项投入？ | 法务 | 中 |
| Q-06 | 电池循环寿命目标次数是多少？ | 供应链 | 低 |
| Q-07 | 客户定制外观的工艺方案和最低起订量？ | 设计/商务 | 低 |
十二、附录
12.1 参考文档
- 智元机器人官方产品页
- 智元机器人官网
- 《2025年智元机器人公司研究报告》
- 《2025年智元机器人研究报告：号角催征，攻势渐浓》
12.2 术语定义
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 具身智能 | 能够在物理世界中进行感知、推理和行动的智能系统 |
| DoF | Degree of Freedom，自由度，衡量机器人灵活性的指标 |
| MTBF | Mean Time Between Failures，平均无故障时间 |
| MTTR | Mean Time To Repair，平均修复时间 |
| IMU | Inertial Measurement Unit，惯性测量单元 |
| RGB-D | 可同时采集彩色图像和深度信息的相机 |
| SLAM | Simultaneous Localization and Mapping，同步定位与地图构建 |
| OTA | Over-The-Air，空中下载技术，远程固件升级 |
| BMS | Battery Management System，电池管理系统 |
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