...................................20 3.1 业务场景与需求分析.....................................22 3.1.1 虚实融合仿真训练场景需求..........................22 3.1.2 OpenClaw 应用与物理部署需求.......................23 3.2 建设目标与量化指标 核心系统与平台设计......................................35 5.1 虚实融合仿真训练场设计.................................36 5.1.1 高保真仿真环境构建机制............................37 5.1.2 虚实数据同步与交互协议............................37 5.1.3 异构仿真引擎的分布式调度 本章旨在确立“十五五”具身智能机器人虚实融合训练场与 Agent 协同控制平 台的顶层建设逻辑与全局工程边界。面对具身智能从实验室单体验证向大规模 产业化应用跨越的关键窗口期，本项目通过构建高保真物理仿真与真实物理环 境深度耦合的虚实融合架构，旨在解决复杂非结构化环境下机器人泛化能力弱、 多智能体协同效率瓶颈及高质量训练数据匮乏等核心痛点。 平台定位为国家级具身智能基础设施，核心建设方向聚焦于“虚实对等、智

工业是国民经济的命脉，是立国之本、强国之基和综合 国力的重要体现。当前，全球制造业竞争格局加速重构，人 工智能、数字孪生、区块链、虚拟现实等新一代信息技术正 深刻重塑传统工业模式。工业元宇宙应运而生，它以虚实融 合、实时交互、智能协同、数据驱动为核心，打通物理世界 与数字空间的界限，通过构建高保真的数字孪生体，实现工 业全要素、全流程、全价值链的协同优化与智能决策。这种 智能工业经济新形态，是推进新型工业化的核心路径，其不 从概念探索逐步走向场景落地，已在航空航天、汽车制造、 工业元宇宙发展报告 电子信息、能源资源、高端装备等诸多关乎国计民生的关键 领域展现出广阔的应用前景。从复杂产品的沉浸式协同研发， 到智能工厂的虚实联动生产；从大型设备的远程预测性运维， 到全生命周期的碳足迹精准管理，工业元宇宙正以其独特的 技术优势，推动工业体系向着更加智能、绿色、高效的方向 演进。特别值得一提的是，报告深入剖析了具身智能、数字 定坚实基础。 工业元宇宙的核心本质，是数字技术与工业场景深度融 合的新型生态系统：以数字孪生为基底实现虚实精准映射， 以人工智能为中枢驱动数据智能决策，以高可靠网络与交互 技术为纽带构建沉浸式协同环境，最终贯穿工业场景的研发 设计、生产运营、供应链协同、人才培养等全流程，实现“以 虚促实、虚实共生”的价值放大。工业元宇宙并非单一技术的 简单叠加，而是整合了人工智能、数字孪生、虚拟现实、区

深耕自主研发 走好工业软件国产化之路 助力企业真正实现产品全生命周期管理和以数字孪生、虚拟调试、过程追踪、故障诊断、可预测性维护和能源管理为特征的智能制造， 以满足客户对信息采集、数据分析、虚实互动、精益生产、敏捷供应等的迫切需求。 智能制造系统总体框架 一汽大众 E311 数字孪生智能生产 线 一汽解放桥壳智能生产线 一汽解放桥壳智能生产线数字孪生监控平台 虚 实 痛点： 若结构干涉返工整改，增加生产成本， （实现设备数字孪生可视化 100% ） 虚拟调试 控制系统 （ 80 % ） 虚拟数字化工厂设计方式（并行） 结构、控制系统 功能验证与性能优化 传统设计方式（串行） 重构、迭代，虚实联动、不断优化 控制系统优化后 结构性能优化后 控制系统 调试 生产设备 装配 创建虚拟 智能设备 虚拟装配 由虚到实 由实到虚 设计 蓝图 虚拟 运行 设计 设备孪生体 ... 虚拟工厂 现实工厂 实 解决方案与产品——数字孪生的虚拟数字化工厂平台虚实共生 实施优化 数据主线 设备物联 从底层自主研发， 具有完全知识产权， 实现自主可控和国产化替代， 解决工业软件“卡脖子”问题 平台实现了虚实共生——以 EA211 发动机产线为例 数据闭环 虚实协同 透明可视 以虚促实 虚拟调试 数字场景 数字孪生 现实世界 数字孪生的虚拟数字化工厂平台产品功能

................................11 2.1 总体业务架构...........................................12 2.1.1 虚实结合测试闭环流程..............................12 2.1.2 多角色协同作业模型................................13 2.2 总体技术架构 43 5.3.2 调度系统关键监控指标与技术规格....................43 5.3.3 数字孪生驱动的实时状态映射与仿真..................44 第六章 实物验证与虚实迁移（Sim-to-Real）系统...................46 6.1 物理测试场基础设施.....................................46 6.1.1 ...............48 6.2 虚实数据对齐与校准.....................................49 6.2.1 现实鸿沟（Reality Gap）的成因分析与识别...........49 6.2.2 虚实数据对齐的多维校准算法实现....................50 6.2.3 基于数据驱动的虚实迁移验证体系.................

日，国务院发布《关于深入实施“人工智能 +”行动的意见》，明确指出要加快人工智能与元宇宙等技术融合和产品 创新，探索智能产品新形态。作为“AI+ 元宇宙”领域的核心使能技术， 空间智能在元宇宙场景构建、实时空间感知、虚实交互协同以及智能决 策优化等方面应用前景广阔，能够为沉浸体验、城市治理、低空运行、工 业制造等多元场景提供统一的空间认知框架和智能计算底座，成为推动 数字经济向更高层级跃迁的关键基础能力。 1 理信息系统及计算机图形学等领域萌芽并得到持续应用，其核心目标是 赋予机器感知和理解物理世界，并进行未来推演和智能决策的能力。在 “AI+ 元宇宙”融合发展的时代背景下，空间智能成为连接环境感知与物 理行动，支撑产业数字化进程中虚实融合与交互的核心技术。 1.1.1 定义 空间智能（Spatial Intelligence）是智能体在三维空间中感知、理解、 推理、决策、交互的能力。它依托多模态世界模型，让智能体能够精准感 空间智能发展报告 1.1.2 内涵 空间智能技术的内涵涵盖“核心框架、能力支柱、应用价值”三大维 度，形成“技术支撑生态、产业反哺技术”的完整理念体系。 核心框架 空间智能是元宇宙实现高保真虚实交互的核心技术底座， 也是适配产业多样化场景需求的能力中枢，区别于传统 3D 引擎或地理信 息系统，具备四大兼顾元宇宙与产业化的关键特性： 多模态融合能力：整合视觉（图像）、触觉（力反馈）、声学（环境音、

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。 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 手段，越来越多地应用于工业机器人的实际生 产中 [1-2]。 数字孪生以数字化技术构建与物理空间中的实 体在多尺度、多领域相一致的虚拟孪生体模型，通 过在实体对象与虚拟孪生体模型之间构建数据通 信，达成虚实闭环交互，利用虚实数据的交互融 合，显示、预测、优化实体在物理空间中的行 为 [3-4]。针对数字孪生，学者们做了许多研究，在可 视化监控方面，赵浩然等 [5]提出一种面向数字孪生 车间的三维可视化实时监控方法，实现了在数字孪 Unity中构建虚拟场景，在物理层和虚拟层搭建数 据映射系统，实现对工业机器人的实时监控。上述 对于数字孪生的研究应用主要集中在以虚映实层 面，没有对物理实体的运行控制做进一步研究，而 数字孪生的本质要求系统应能实现虚实交互。因 此，针对虚实联动，有学者做了相应研究，陈玉娇 等 [8]将数字孪生技术应用于机器人码垛工作流程， 融合实体机器人的作业数据，实现了作业策略的优 化；魏新宇等 [9]将数字孪生技术应用于碳块清理机

互机制。其次，在关键技术方面需进一步探索， 全生命周期的服务能力仍有待提升。另外，标准 化体系与行业规范尚不完善。 针对上述问题，本文提出数字孪生工业机器 人这一概念，数字孪生工业机器人是一个虚实融 合的智能 CPS (cyber-physical systems)，其通过融 合机理、数据和知识等信息构建高保真数字孪生 模型，利用仿真、优化、诊断、预测和决策等智 能化手段实现对工业机器人全生命周期的智能管 兴技术。自2022年以来，Scopus引文数据库连续 三年都有超过 3 000 篇有关数字孪生的论文发表。 数字孪生的概念已从理论研究走向实际应用，尤 其是在军事和工业领域。数字孪生能够通过虚实 融合和信息互通实现装备、车间、系统的智能管 控，对于企业的降本增效具有重要意义 [30]。 1.2 数字孪生在工业机器人领域的研用现状 数字孪生在工业机器人领域的研用现状 数字孪生在工业机器人领域得到进一步的发 械臂，无需专门培训即可使用现成的虚拟现实技 术进行机器人的操作。訾斌等 [64-65]基于数字孪生技 术开发了喷涂机器人离线编程系统，实现了喷涂 工艺的离线编程及虚实机器人实时随动和远程监 控等功能。特别是在飞机喷涂领域，数字孪生系 统能够在线采集数据，并通过虚实映射实现喷涂 过程的全要素监控与工艺优化。由此可见，数字 孪生在工业机器人编程示教的应用中具有提高效 率、降低成本，以及增强人机协作的潜在价值。

智化迭代，具身终端等新品类逐步落地，产品从“单一智能”迈向 “万物智联”。数字服务深度变革，广泛渗透居民生活各领域，催 生服务消费智能新体验，涌现数字原生虚拟服务新形态。供给方式 持续升级，电子商务蓬勃发展，线上线下融合进程深化，虚实融合 消费创新发展。供给生态跨界融通，数字文化 IP 跨界创新持续攀升， 低空消费等新形态场景加速涌现，融合领域潜力广阔。 数字消费需求持续扩容升级。居民数字消费需求展现蓬勃活力， 消费意愿 括居民以数字方式参与消费活动的行为，即数字消费是指因数字技 术应用引发消费对象或消费方式产生数智化变革的消费活动。数字 消费方式体现为数字技术对消费过程和形式的改造，以电子商务平 台消费为典型代表，同时衍生出线上线下融合、虚实交互消费等多 种创新形态。广义上理解的数字消费，反映了数字技术对消费活动 从对象到方式产生的全方位、系统性影响。数字技术并非外生于消 数字消费蓝皮书（2025 年） 10 费体系，而是以基 构建出更个性化、无缝衔接且持续进化的服务机制雏形，推动服务 过程从“单向推销”向“需求精准匹配”发展。 （三）供给方式持续升级，拓展价值传递路径 数字技术的深度融合正持续革新供给方式，推动电子商务、线 上线下融合及虚实互动消费等新模式升级，不仅为商业化开辟了新 路径，更极大地拓展了消费的实现方式与体验深度。 1.电商蓬勃发展并全方位渗透 近年来，我国电子商务持续快速发展，对促进消费增长、拓展 市场空间发挥了显著作用。2024

基于二三维地图实现一幅图 一点通的勤务目标： 视频虚实融合 勤务态势推演 最佳路径分析 可视勤务管控 地理分析量算 智能辅助调度 结合资源数据、地图数据，针对 事件进行态势标绘、时空分析、 密度分析、联动分析等。 P10 三维可视化 基于超图三维技术应用，实现任 指挥管控可视化、一体化展示： 三维可视化 视频虚实融合 实时视频监控 设备标绘标定 报警定位联动 地理分析量算 智能电子巡更 融合叠加目标单位实时视频， 实现周界监控、三维模型虚实 结合全景展示。 P11 三维态势分析 大数据态势分析系统结合三维地图应用系统，实现智能分析与实际场景相结合。两个系统形成 了耦合的关系，既能结合两者配套使用，通过地图实现“点到哪，看到哪”的要求，又能分离两者 单独应用，应用于日常勤务监管或处突应急。 P12 三维态势指挥

构建工厂全要素高保真数字模型，基于企业级物联网 平台，采用 TCP/IP、Modbus、OPC-UA 等具备强兼容 性的通信协议，建立数字孪生模型与物理实体间的映 射关系，将物理空间的各类数据与工厂数字模型实时 关联映射，形成虚实实时同步的工厂孪生模型。 2.4.2 孪生模型驱动的产品状态实时管控与分析预测 针对卫星产品装配进度、装配质量、技术状态 实时透明监控与分析预测需求，提出一种孪生模型 驱动的产品状态实时管控与分析预测技术。 制造资源、生产环境等全要素、透明化、动态管控难 的难点，研究孪生模型驱动的工厂运行智能管控与 分析优化技术，实现孪生模型驱动的卫星总装工厂 生产运行智能管控，如图 16 所示。 图 14 卫星总装工厂数字孪生建模与虚实同步映射方法 Fig.14 Digital twin modeling and virtual-real synchronous mapping method for the satellite assembly 析 预 测 与 工 艺 优化调控 针对空间太阳翼展开等关键工艺过程虚实融 合仿真分析、关键参数优化调控需求，围绕空间机 构 产 品 展 开 过 程 几 何 、物 理 、行 为 、规 则 等 多 个 维 度，融合机构位姿、受力、应变、速度、温度等关键工 艺参数，建立了机构高保真数字孪生模型，并与实 时物联数据实现虚实同步映射；采用运动学、动力 学和机电控制等多学科联合仿真方法及工具，开展