1、2020年深度行业分析研究报告,目录 CONTENTS,Part.1 中国服务机器人产业发展概况 1.1 服务机器人定义及分类 1.2 服务机器人发展背景 1.3 服务机器人产业链图 Part.2 服务机器人核心技术模块分析 2.1 环境感知技术 2.2 运动控制技术 2.3 人机交互技术 2.4 操作系统技术 2.5 芯片技术 Part.3 服务机器人终端应用分析 3.1 家用服务机器人 3.2 医疗服务机器人 3.3 公共服务机器人 Part.4 服务机器人产业趋势展望 4.1 产业发展趋势 4.2 产业发展机遇及挑战,Part.1中国服务机器人产业发展概况,4,1.1 服务机器人定义及分
2、类,5,机器人行业概览, 据国际标准化组织（ISO）最新资料，将机器人定义为：具有一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执 行机构。据国际机器人联盟（IFR）划分标准，可将机器人分为工业机器人和服务机器人。其中，工业机器人是指应用于生产过程与 环境的机器人；服务机器人是指除工业机器人以外，用于非制造业并服务于人类的各种机器人，分为个人/家用服务机器人及专业服 务机器人。 中国电子学会结合中国机器人产业发展特性，将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类，以此为划分标准。,工业机器人,焊接机器人,搬运机器人,码垛机器人,包装机器人,涂料机器人,切割机器人,服务机器人,
3、家用服务机器人,医疗服务机器人,公共服务机器人,军事应用机器人,6,极限作业机器人,应急救援机器人,特种机器人,服务机器人分类以应用场景与实现功能为划分标准, 服务机器人应用场景复杂多样、具体细分种类繁多。其可应用在零售、物流、医疗、教育、安防等众多行业和场景，实现引导接待、 物流配送、清扫、陪伴教学、安防巡检等多样化、复合型功能。根据中国电子学会定义，服务机器人指在非结构环境下为人类提供 必要服务的多种高技术集成的先进机器人，主要包括家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人。其中，公共服务机器人 指在农业、金融、物流等除医学领域外的公共场合为人类提供一般服务的机器人。 结合大量桌面研究
4、及专家访谈，以应用场景与实现功能为划分标准，研究内容将重点聚焦3大类型下9种功能应用的服务机 器人。 ：服务机器人应用场景及功能：服务机器人主要分类,教育教学,助老助残,情感陪伴,智能家居,数字娱乐,健康医疗,文化体育,家 用 服 务 机 器 人,物流配送汽车出行 零售餐饮酒旅航空 金融银行生活娱乐 安防巡检房地产,公 共 服 务 机 器 人,医疗手术,医 疗 服 务 机 器 人,医护辅助,医疗康复医疗后勤,医疗服务机器人,医疗手术机器人,医疗康复机器人,医护辅助机器人,医疗后勤机器人,引导接待机器人,末端配送机器人,智能安防机器人,公共服务机器人,家用服务机器人,工具型机器人,教育型机器人,
5、7,1.2 服务机器人发展背景,8,发展现状：中国服务机器人持续保持良好增长态势，有望成为 全球行业领导者,6.4,9.4,12.7,16.5,22.0,30.0,39.3,51.2,54.2,57.3,41.8,54.0,69.3,82.9,94.6,100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0,2016,2015,2017,2018,2019E,中国服务机器人销售额（亿美元）全球服务机器人销售额（亿美元） 中国工业机器人销售额（亿美元）,0,50 45 40 35 30 25 20 15 10 5,2018,2019E,2015,2016,2017,中国服务机器人销售额
6、增速（%）全球服务机器人销售额增速（%） 中国工业机器人销售额增速（%）,9,数据来源：IFR, 根据IFR统计数据显示，2019年中国服务机器人市场规模约22亿美元，约占全球25%市场份额，中国电子学会预测未来这一比例有 望达到30%。2015年到2019年间，中国服务机器人的销售额增速持续高于全球服务机器人销售额增速及中国工业机器人销售额增 速，保持良好增长态势。 不同于在工业机器人领域中国处于行业追随者位置的境况，在服务机器人领域中国在市场规模、产业链等方面具备全球竞争优势， 未来有望引领全球服务机器人行业的发展。 ：2015-2019E年全球/中国服务机器人及中国工业机器人销售额：20
7、15-2019E年全球/中国服务机器人及中国工业机器人销售额增速,投资环境：中国服务机器人资本逐渐回归理性，投资数量持续 走低，主要投资阶段向中期转移,6,22,56,79,100,85,57,0.6,0.3,0.3,0.5,0.6,1.0,1.0,3.6,6.3,14.5,39.0,62.3,54.2,0,50,100,150,2014,2013,2015,2016,2017,2018,2019,4.23,14.88,19.95,6.80,8.30,7,23,19,2,0,6,0,20082.030,5,10,20,25,15,种子/天使轮,PreA/A/A+轮,PreB/B/B+轮,C/C
8、+轮,D-IPO前,战略投资,0.00, 根据2013-2019年中国服务机器人领域投资数据显示，中国服务机器人领域的投资频数及投资金额分别在2017年和2018年达到最 高值，2019年的投资频数及金额相较前年均有所回落，但单笔平均投资额仍维持在较高水平。 根据整理的2019年中国服务机器人投资轮次分布数据显示，2019年资本市场投资重点集中在A/B轮，其中B轮（含Pre B/B+轮）总投资额最高，达19.95亿元。随着时间推移和行业发展，经历过前期狂热的初级投资发展阶段之后，服务机器人领域的 资本也逐渐回归理性，在资本市场遇冷的大背景下，初期种子/天使轮投资项目占比较少，可落地或可验证的项
9、目更受青睐。 ：2013-2019年中国服务机器人投资频数、金额及单笔平均投资额：2013-2019年中国服务机器人投资频数及金额轮次分布 单笔平均投资额（亿元）投资金额（亿元）投资频数（次）投资频数（次）投资金额（亿元）,10,数据来源：IT桔子,投资环境：投资者开始倾向于头部企业，核心技术厂商或应用 场景明确的整机厂商更受青睐,资料来源：IT桔子,11, 2019年资本对于服务机器人领域的投资相较于前两年态度更为谨慎，资本开始更加聚焦于头部企业。根据对于部分2019 年较大融资事件的梳理，资本更青睐拥有明显核心技术优势的公司（如追一科技、硅基智能等）或已验证可落地、应用场景明确的 公司（如
10、云迹科技、优地科技等）。 在这种大背景下，赛道上的参与者需抓紧时间建立自身优势，寻找差异化细分领域，尊重市场需求，方能在变化中继续稳定成长。 ：服务机器人领域2019年部分投资事件整理,服务机器人产业五大驱动因素,驱动 因素, 人均可支配收入提升,12,内在价值 解放生产力 提高效率 提升服务质量, 发展规划 项目体系,政策体系,技术创新 机器人制造技术 人工智能技术, 认为，内在价值、技术创新、社会结构、经济环境及政策体系是共同驱动中国服务机器人产业发展的五大关键影响因素。 这些因素的共同作用使得中国服务机器人产业发展初具规模，并且在未来仍然拥有极大的发展潜力和成长空间。,社会结构 劳动力供
11、给不足 劳动力成本提高,经济环境 第三产业增加值占GDP比重升高,提升服务质量,即不局限于现有服务，探索创造新,需求领域及新市场，提升服务质量。,例如情感机器人。,解放生产力,即实现机器替换人类或工具，解放 生产力，多用于劳动力密集型或高,风险型作业环境。例如配送机器人。,提高效率,即服务机器人可对服务进行自动化、智能化 等升级，有效提升现有工作效率。例如医疗 手术机器人。,13,内在价值：能否有效解放生产力、提高效率及提升服务质量是 服务机器人产业发展的内在基础, 服务机器人的本质在于服务，其内在价值可根据主要作用及需求满足类型分为三大类：解放生产力、提高效率及提升服务质量。价 值越高，越易
12、得到市场拓展和快速发展机会，这三大价值是促进服务机器人行业发展的内在基本动力。,14,技术创新：人工智能技术和机器人制造技术是服务机器人产业 颠覆性发展的根本动力, 人工智能技术是服务机器人在下一发展阶段获得实质性进展的重要决定因素。近年来学术研究参与度持续上升，目前已在深度学习、 感知识别、语义识别等方面取得显著进展。除高校和科研机构外，企业也逐渐积极地投入到基础科研中，各种工具的开发降低了人 工智能技术的使用门槛和转换成本。 机器人制造技术是服务机器人的落地基础。材料技术、控制器及传感器技术等的突破发展，能够有效提升机器人的灵敏度和适应复 杂环境的能力，提高功能的多样性、使用的便捷性，加速
13、机器人的商业化应用。,：中国人工智能论文产出量前20机构（篇）,数据来源：中国人工智能发展报告2018,传感器,控制器,减速器,舵机,激光 雷达,芯片,：机器人制造相关技术,灵敏度,环境适应能力,反应速度,机器人能力,核心技术,26,176,13,693,11,675,10,483 10,207,8,717,7,920,6,498 6,420,5,970 5,936 5,919 5,841,中国科学院系统 清华大学 哈尔滨工业大学 上海交通大学 浙江大学 北京航空航天大学 华中科技大学 东北大学 西安交通大学 香港理工大学 北京理工大学 东南大学 武汉大学,华南理工大学5,082 注：统计数据
14、截止到2018年报告发布之前,社会结构：人口结构、劳动力供给及劳动力成本各项因素是服 务机器人产业快速发展的催化剂, 根据国家统计局数据显示，自2012年起中国劳动年龄人口的数量和比重连续7年出现双降，中国人口老龄化趋势明显，劳动力供给 不断减少。同时中国就业人员平均工资实际指数近10年来均高于100，表明就业人员平均工资一直处于上升状态，即劳动力成本不 断提高。 人口老龄化趋势、劳动力供给不断减少以及劳动力成本的不断提高给社会发展及企业用工等均带来严峻挑战，共同推动机器替代人 力及服务人类的需求加速。,110,109,109,107,107,109,107,108,109,112 111 1
15、10 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100,：2010-2018年中国就业人员平均实际工资指数（上年=100）,就业人员平均实际工资指数（上年=100）,9.25,9.37,70.1,68.7,69.2,67.6,67.0,66.3,65.6,12,8,0,2,4,6,109.40,14,2000000018,：2010-2019年中国16-59岁（含）劳动力人口数量及占总人口比重 全国16-59岁（含）劳动力人口（亿人）
16、占总人口比重（%）,注：就业人员平均实际工资指扣除物价变动因素后的就业人员平均工资。就业人员平均实际工资指数是反映实际工资变动情况的相对数，表明就业人员实际工资水平提高或降低的程度。数据来源：国家统计局 15,经济环境：第三产业占GDP比重提升及消费升级是服务机器人 产业高质量发展的重要引擎, 根据国家统计局数据显示，中国第三产业增加值占GDP比重逐年升高，而第三产业内的教育、医疗、餐饮等服务行业的快速发展则 有望拉动对于服务机器人的需求量，促进服务机器人行业质量与品类的快速提升。 同时，中国居民人均可支配收入持续不断上升，居民生活质量提高，购买力与消费水平的攀升带来消费观念的变化，消费升级宏
17、观 背景下服务机器人市场空间的开拓将更容易实现。,40%,90%,60%,0%,10%,20%,30%,50%,70%,80%,100%,2019,2015,2016,2017,2018,：2015-2019年三次产业增加值占国内生产总值比重 第一产业第二产业第三产业,18,311,20,167,21,966,23,821,25,974,28,228,7.4,6.3,7.3,6.5,5.8 30,733,5,000,35,000,25,000,0,30,000,15,000,10,000,20,000,40,000,45,000,50,000,2015,2017,2013,2014,2016,
18、2018,2019,：2013-2019年中国居民人均可支配收入及增速 中国居民人均可支配收入（元）增速（%） 8.18.0,数据来源：国家统计局,16,政策体系：注重对产业发展的生态设计及发展规划，创新及应 用体系建设是服务机器人产业良性发展的重要保障,17,参考来源：中国政府网, 2006年至今，中国政府持续出台一系列政策，明确支持服务机器人相关产业发展，注重推动相关研发技术及产业应用的发展。同时 全国各省市也积极配合国家政策的大力推动纷纷发布一系列扶持和引导政策，形成了自上而下的政策支持体系，产生了一系列区域 集群效应，有效地推动了行业的快速发展。 ：服务机器人主要相关国家政策,1.3
19、服务机器人产业链图,18,以上中下游逻辑拆分服务机器人产业链，重点研究核心技术模 块及终端应用两大部分, 本研究报告聚焦于服务机器人的全产业链，从基础硬件、系统集成及整机制造、终端应用（上、中、下游）这三大环节的发展情况 探究中国服务机器人产业的发展现状，展现服务机器人行业目前所处发展阶段、发展过程中的关键影响因素、未来机遇及挑战等。 研究内容基于产业链展开，将对服务机器人中上游核心技术模块及下游终端应用两大部分进行纵向分析。其中技术模块的内容占比 相对较低，报告将对技术模块的发展现状及趋势、主要参与者及技术解决方案等内容进行基本梳理，呈现服务机器人行业技术层面 的基本发展情况；而终端应用部分
20、将占据大比例的研究份额，将从应用需求属性、商业模式、行业竞争格局、发展趋势等角度展开， 探究服务机器人落地应用的发展现状及趋势。,上游,下游,芯片,舵机,传感 器,减速 器,控制 器,摄像 头,电源 模组,存储 器,其他 元器 件,核 心 零 部 件 其 他 零 部 件,中游,设计,研发,加工,组装,语音识别,操作系统,图像识别,语义识别,系 统 集 成,整 机 制 造,家用服务机器人,医疗服务机器人,产 品 应 用,公共服务机器人,核心技 术模块,环境感知模块,运动控制模块,人机交互模块,操作系统模块,芯片模块,19,参考来源：因果树、广证恒生,Part.2服务机器人核心技术模块分析,20,
21、2.1 环境感知技术,21,环境感知是机器人技术体系实现的基础和前提条件，传感器是 机器人感知环境及自身状态的窗口, 环境感知技术作为机器人系统不可或缺的一部分，与智能机器人的地图构建、运动控制等功能息息相关。一旦机器人失去感知能力 将无法帮助人们完成具体工作任务，因此它是机器人的“感知+运控+交互”技术体系融合发展的基础和前提条件。 机器人的感知功能通常需要通过各类传感器来实现。借助传感器，机器人能够及时感知自身和外部环境的参数变化，为控制和决策 系统做出适当响应提供数据参考。具体来看，机器人的环境感知一般需要应用各类传感器来代替人类感觉，如视觉、听觉、触觉等， 强抗干扰能力、高精度以及高可
22、靠性是机器人对传感器的最基本要求。,机器人对传感器的三大需求,强抗干扰 能力,由于机器人工作环境复杂未知，因此机器人需具备抗电磁干 扰、灰尘和油垢等恶劣环境的干扰能力。,高精度,传感器帮助机器人自主完成制定工作，如果其精度很差，则 直接影响机器人的作业质量。,高可靠性,若传感器不稳定，很容易导致机器人出现故障，严重则可能 造成重大事故。,对机器人地图 构建功能的补 充,帮助机器人对 周围环境进行 检测、 识别和 追踪,使机器人能够 观察和理解人 类行动，与人 类友好共存,环境感知技术对机器人的作用,22,参考来源：Aminer2018AI之机器人学研究报告,多传感器融合是机器人整合多渠道数据信
23、息并处理复杂情况的 重要应用,参考来源：广发证券,23, 传感器技术是影响机器人环境感知技术模块发展进程的核心因素。系统内的单个传感器通常仅能获得环境的信息段或测量对象物的 部分信息，而机器人为整合多渠道数据信息并处理复杂情况，需从视觉、触觉、听觉等多维角度配置相应传感器来采集环境信息， 因此传感器种类繁杂、成本高但使用率低。 受技术限制，目前市场上的机器人大多服务功能缺乏复合性，感知技术的逻辑性较弱，行业需加强融合型感知技术的应用研究。目 前机器人对环境的感知大多通过激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器、GPS这五类传感器及其之间的组合来实现自主移 动功能。 ：各类型传感器对比,激光雷
24、达是基于光和激光的距离传感器，用于获取精确位置信 息，在机器人的感知系统中占据核心位置, 激光雷达是一种用于获取精确位置信息的传感器，可以确定物体的位置、大小等，由发射系统、接收系统及信息处理三部分组成。 其优点主要包括分辨率高、抗干扰能力强、不受光线影响以及体积小、质量轻等。相较于其他类型的传感器，激光雷达在精度和探 测人体的稳定性方面能力十分突出，因此在机器人的感知系统中占据核心位置。 ：中国主要激光雷达公司产品信息,资料来源：各公司官网,24,2.2 运动控制技术,25,运动控制技术是机器人实现稳定运行的保障，定位导航与运动 协调控制为两大重点研发方向, 运动控制指机器人为完成各种任务和
25、动作所执行的各种控制手段，既包括各种硬件系统，又包括各种软件系统。控制系统是提高机 器人性能的关键因素，主要包含位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力矩控制几种控制类型。 服务机器人的运动控制主要有电机系统和液压系统两种实现方式。对于服务机器人来讲，其在运动控制方面的任务中最重要的两项 为：定位导航与运动协调控制。,电机系统,液压系统,参考来源：视点 | 运动控制能力成机器人发展最确定性的方向,技术,优点,缺点,应用,服务机器人运动控制重点研发方向,服务机器人运动控制主要动力实现方式,定位 导航,机器人需要通过环境感知，对自身 和目标进行定位、导航和运动规划， SLAM技术是目前广泛应用的导
26、航 技术。,运动 协调 控制,机器人一般采用轮式或履带式，足 式机器人相对较少。 由于轮式和履带式底盘相对足式具 备较强的稳定性和可靠性，因此目 前市场应用较广泛。但足式机器人 更擅于应对复杂多样的行走环境， 是未来的发展趋势之一。,成熟度高,26,控制灵活，使用方便,输出功率小、减速齿轮等传动部件 容易磨损,在移动机器人和小型人形机器人中 应用较为广泛，一般需要使用几十 个甚至上百个电机来实现运动控制,系统复杂性高，定制设计比较多,功率密度大，力矩惯量大，震动吸 收,发热大、效率低、精度要求高、造 价高,目前主要是一些大型人形机器人或 四足机器人中应用较多,SLAM（即时定位与地图构建）是机
27、器人运动与交互能力实现 的关键,SLAM (Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)，是机器人通过对各种传感器数据进行采集和计算，生 成对其自身位置姿态的定位和场景地图信息的系统。SLAM技术对于机器人的运动和交互能力十分关键。 SLAM系统通常包含多种传感器和多种功能模块。按照核心的功能模块区分，目前常见的机器人SLAM系统可分为两种形式：基于激 光雷达的SLAM(激光SLAM)和基于视觉的SLAM(V-SLAM)。激光SLAM目前发展比较成熟、应用广泛，未来多传感器融合的SLAM 技术将逐渐成为技术趋势，取长补短，更好地实现定位导航。
28、 ：激光SLAM与V-SLAM特征对比,来源：思岚科技,分类,特点,成本,应用场景,易用性,主要厂商,摄像头分为单 目、双目、单 目结构光、 双目结构光、 ToF,基于深度相机的视觉SLAM可直接获取数据； 而基于单目、双目、鱼眼摄像机的视觉SLAM 方案，则不能直接获得环境中的点云，而是 形成灰色或彩色图像，需要通过不断移动自 身的位置，通过提取、匹配特征点，利用三 角测距的方法测算出障碍物的距离,速感科技、远形时空、 INDEMIND、诠视科 技、中安未来、凌云、 小觅智能、中舜光电、 乐行天下,精度比激光雷达略逊色（低 速、简单环境下二者差别不 大），但应用场景更丰富， 由于可以拍摄并理
29、解画面， 可应用于各种复杂且动态的 场景,相对激光 SLAM便宜,在室内外环境 下均能开展工 作，对光依赖 度高,27,V-SLAM,28,作为机电一体化元器件的舵机主要用于控制关节运动，国产品 牌有望凭价格及渠道优势突破国外垄断, 舵机是步态服务机器人的核心零部件和成本构成，是包含电机、传感器、控制器、减速器等单元的机电一体化元器件。舵机可以驱 动和控制服务机器人的关节运动，关节越多，所需舵机数量越多，对舵机力矩的要求也越高。 由于中国在此领域起步较晚，中国市场目前仍然有一大部分市场份额被外资品牌占据，其中的减速器、电机等零件国外已基本形成 垄断局面。但随着机器人行业的迅速发展，越来越多机器
30、人企业也开始重视舵机的自主研发。技术在发展过程中实现不断突破，同 时国产品牌相较外资品牌具备明显的价格优势和渠道下沉优势，有望未来实现国产替代。例如优必选公司开发的舵机，自主改进算 法，其价格仅为国外同等参数产品的三分之一。,：国内外典型舵机比较,来源：天猫官网、广发证券发展研究中心,控制 电路,直流 电动机,减速 齿轮组,位置反 馈电位 计,控制脉冲,电压反馈,舵机工作原理,典型应用：智能人形机器人,体积小,扭矩大,结构紧凑,满足特定 减速比,对减速装置的具体需求,2.3 人机交互技术,29,30,人机交互技术是实现人机有效沟通的桥梁，多模态交互是未来 发展方向, 人机交互是指借助计算机外接
31、硬件设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。在人机交互（Human-Computer Interaction） 中，人通过输入设备给机器输入相关信号，这些信号包括语音、文本、图像、触控等的一种或多种模态，机器通过输出或显示设备 给人提供相关反馈信号。 服务机器人的人机交互，就是使用人机交互技术，通过屏幕、语音、手势视觉、Web后台等一系列的方式来控制机器人按照用户的 意图执行任务。一个完善的机器人系统需要友好的交互技术做支撑，功能齐全人机交互系统能极大提升机器人使用体验，吸引用户,使用。,来源：中国电子科技集团公司第二十八研究所,交互信息采集,交互动作识别,交互指令映射,逻辑处理单元,交互
32、动作响应,物理设备层,交互词法层,交互语法层,交互语义层,应用接口层,语音、手势、体感、 用户身份,语音识别,多用户交互队 列机制,触控手势交互 指令映射,自然语言处理,协同、互斥 访问机制,触控手势识 别： 触点动态跟 踪与运动轨 迹匹配算法,体感手势识 别： 物理参数模 型匹配算法,体感手势交 互指令映射,多模态人机交互系统及其控制方法,以语音识别、自然语言处理、语音合成为主要技术构成模块的 语音交互技术已发展较为成熟, 基于语音的人机交互是当前人机交互技术中最主要的表现形式之一。它以语音为主要信息载体，使机器具有像人一样的“能听会说、 自然交互、有问必答”能力，其主要优势在于使用门槛低、
33、信息传递效率高，且能够解放双手双眼。 目前国内的头部技术供应商主要包括科大讯飞、云知声、思必驰、出门问问等。它们均拥有自主核心科技，专注智能语音技术及输 出语音识别等应用。其中科大讯飞的语音识别技术能力最强，市场占有率最高。目前行业整体语音识别成功率已达较高水平，但在 具体落地时仍然会存在诸如语音交互效果受周围环境影响较大、沟通方式不够人性化等问题，因此仍需在场景应用层面继续改善。,语音识别 （ASR）,自然语言 处理 （NLP）,语音合成 （TTS）,智能设备,指令 语音,指令 文本,回复 文本,回复 音频,语音交互基本流程,将声音转化成文字的过程，相当于耳朵,理解和处理文本的过程，相当于大
34、脑,把文本转化成语音的过程，相当于嘴巴,：中国主要语音交互技术公司基本信息,来源：联讯证券研究院,31,体感交互应具备合理性、简洁性、准确性和即时性特征，未来 机器人有望成为高层次体感交互的载体, 体感交互是直接通过对人的姿势的识别来完成人与机器的互动。体感交互主要是通过摄像系统模拟建立三维空间，同时感应出人与 设备之间的距离与物体大小。这种交互方式区别于传统鼠标、键盘、多点触摸式交互的交互方式，是由即时动态捕捉、图像识别、 语音识别、VR等技术融合衍生出的交互方式。 交互形式的合理性、交互行为的简洁性、交互意图的准确性以及交互反馈的即时性是发展体感交互技术过程中的四大重要因素。体 感交互技术
35、早期以图像识别设备为实现载体，但随着体感交互技术的发展成熟，机器人未来有望成为高层次体感交互的载体。,体感交互四大特性,交互方式的 合理性,交互行为的 简洁性,交互意图的 准确性,交互反馈的 即时性,交互动作的设计需要考虑动作的使用频率和用户的疲劳程度，同 时需符合实际,用户需要对行为进行认识与理解，简洁能够降低用户认知负荷与 学习成本,由交互行为表达的准确性决定的，明确的动作触发指示能够减少 判断失误,这决定了交互过程的流畅程度，从而进一步影响用户参与意愿,图像和肢体动作 成为一种输入形 式， 便捷性大大 增强,机器人有望结合 语音+图像+触感 等各类输入输出 形式， 成为更高 层次体感交互
36、的 载体,图像识别开启体 感交互时代大门， 以图像识别设备 为载体,体感交互发展变化历程,32,参考来源：熊夏洁面向公共空间的体感交互应用设计与研究；AMiner2018 AI 之机器人学研究,2.4 操作系统技术,33,企业通常以底层基础操作系统内容为基础，开发适用自身特色 的应用系统, 机器人操作系统是用于机器人的一种开源操作系统或次级操作系统，是为机器人标准化设计而构造的软件平台，提供一系列用于获 取、建立、编写和运行多机整合的工具及程序。它能够有效地提高机器人研发代码的复用率，简化多种机器人平台之间创建复杂性 和鲁棒性机器人行为的任务量。当前全球主流机器人操作系统为Android系统和
37、ROS（Robot Operating System）系统。 中国自研智能机器人操作系统目前还在发展当中，大部分公司都是基于底层主流操作系统的开源架构做进一步开发，使其适合自身 个性化应用。机器人操作系统的发展并非一成不变，而是始终处于不断开发与完善之中。未来机器人操作系统的成熟程度不仅受硬 件发展程度的制约，同时也需要全球众多优秀开发者参与其中合力促进。 ：全球两大主流操作系统特征对比,Android系统,34,ROS系统,基于Linux内核； 支持Java和C+（NDK层）； 适合普通交互场景；,由谷歌公司开发； 占据智能手机和平板电脑的绝大部分市场份额； 在机器人领域也有部分应用；,基于
38、Linux内核； 支持多种语言，如C+、python、Octave和LISP， 甚至支持多种语言混合使用； 适合需应用复杂算法的场景；,诞生于斯坦福AI实验室； 目前已包含超2000个机器人平台的常用软件包； 在诸多大学和研究机构中被广泛应用；,特征,应用,特征,应用,2.5 芯片技术,35,芯片应用在机器人的众多环节，中国有望在人工智能芯片领域 实现赶超,36,来源：CSDN、平安证券研究所, 机器人在定位导航、视觉识别、处理传输、规划执行等环节都需要用到不同类型的芯片，因此芯片对于机器人有至关重要的作用。 一般在机器人中，几个支持芯片会将接口集合起来，之后再统一连接到微控制器上。这些支持芯
39、片也能够实现对信号的预处理，从 而降低控制中枢的工作负载量，实现机器人的快速反应。从应用范围看，机器人所应用芯片可分为通用芯片和专用芯片两类。 对于通用芯片和专用芯片的探索研发都具有重要意义。中国的通用芯片技术发展水平与外国相比仍然存在很长的路要走，短期内无 法完全扭转落后格局；而在人工智能芯片领域，中国的发展情况目前走在世界前端，有望通过现有技术优势提升国际影响力，成为 生态建设中的重要一环。,：中国机器人芯片代表性企业及产品,：主要人工智能芯片类型及企业,Part.3服务机器人终端应用分析,37,3.1 家用服务机器人,38,家用服务机器人在中国市场兴起于两大热潮，是率先实现产业 化的细分
40、领域, 根据中国服务机器人细分应用市场数据显示，相较于医疗服务机器人与公共服务机器人，家用服务机器人占据最大的市场份额，是 率先实现产业化的细分领域。 2014年底，以亚马逊Echo为代表的智能音箱在全球掀起了热潮，这代表着以智能语音技术为代表的AI技术变革兴起；同时期，儿童 教育与玩具市场开始进入蓬勃发展时期。在两股热潮的共同推进下，从2015年开始，在中国市场上智能语音技术开始以教育型、娱 乐型机器人等产品形态大规模爆发。而以扫地机器人为代表的工具型机器人则因其契合市场需求的特征在早期迅速打开市场并实现 大规模量产，目前已成为产业化程度最高的细分品类。,：2017年中国服务机器人细分市场占
41、比,：2011-2017年全球和中国智能语音产业规模及增长率,62.0%,家用服务机器人,医疗服务机器人 24.0%,公共服务机器人 14.0%,19.7,24.4,33.7,45.6,61.2,81.0,105.0,6.3,8.6,16.9,28.6,40.3,59.3,83.2,38.1,35.3,34.2,32.4,36.5 23.9,69.2,40.9,47.1,40.3,60,0,40 20,120 100,80,140,160,2012,2011,2013,2014,2015,2017,2016,29.6,全球智能语音产业规模（亿元） 中国智能语音产业规模（亿元） 96.5,39,
42、数据来源：哈工大2018年中国机器人产业分析报告、智研咨询,年增长率（%） 年增长率（%）,家用服务机器人的分类源于基础价值, 认为机器人的实际底层价值为满足用户需求。在个人/家用领域，主要存在效率提升、教育及娱乐休闲等基本需求，智 库在本研究中将主要关注工具型机器人和教育型机器人这两大类别。目前市面上仍有许多产品功能冗杂、定位不清晰，同时堆叠早 教、娱乐、管家等多项功能。因此本研究未将娱乐类、管家类机器人列入研究范围。 目前在家用服务机器人领域的细分品类当中，在工具型机器人领域，扫地机器人、智能音箱等产品已实现规模化量产；在教育娱乐 型机器人中，Makeblock、蓝宙科技等STEAM教育机
43、器人公司都处于迅速增长中，教育陪伴类机器人也经历了产品的不断更迭发展。 ：家用服务机器人主要分类,工具型机器人 产品：以扫地机器人为典型代表 作用：提高效率 总体销量：百万级 参考来源：邹大湿2018消费机器人研究报告,40,工具型家用服务机器人发展前景广阔，消费品属性明显,来源：广证恒生, 工具型家用服务机器人消费品属性明显，市场规模及行业发展速度由消费者需求驱动。因此衡量工具型家用服务机器人落地场景是 否具备发展空间的主要因素为是否存在刚需、使用频次以及个性化程度。其中扫地机器人近几年发展势头尤为猛烈，这与家用场景 下的清洁需求属于刚性需求、需求频次高及个性化程度低的特征密不可分。 而对于
44、具体工具型服务机器人品牌来讲，品牌认知度、核心技术研发与创新能力是其核心竞争力的重要来源。从这两项因素来看， 早期进入者容易建立较高的竞争壁垒，新进入者难以在短时间内获得竞争优势。 ：选择产品落地场景的考虑因素：工具型家用服务机器人企业核心竞争力,品牌认知度 由于工具型机器人贴近消费市场，品牌则代表了安全 与质量，因此品牌认知度会是消费者选择工具型消费 机器人的重要参考项。 核心技术研发与创新能力 技术创新是保证产品更新迭代以及智能化程度提高的 重要因素，从而达到提升用户体验，深化实用价值的 效果。,是否存在刚需 服务机器人选择该场景落地的必要性 使用频次 影响消费者对产品的接受度，从而影响市
45、场规模 个性化程度 影响产品后期是否容易产业化放量,41, 通常来说，扫地机器人并非严格意义上的机器人，而是在吸尘器基础上进行智能化改造，加入了路径规划、传感器等功能。因此， 很多扫地机器人厂家早期均是做吸尘器或电机起家，扫地机器人也常常归为智慧家居的一部分。 根据中怡康统计数据显示，中国扫地机器人近年来市场增长速率一直维持较高水平，2012-2018年产品销售额CAGR达到61%。从 全球各国市场角度看，中国目前已成为扫地机器人占吸尘器整体市场比例最高的国家，这表明中国的扫地机器人市场接受程度已达 较高水平。但从整体的市场渗透率角度来看，中国还与发达国家存在一定差距，存在较大可扩展空间。,工
46、具型机器人：扫地机器人市场长期保持高速增长，市场接受 度已达高水平,：2019年各国扫地机器人占吸尘器整体市场比例,5,8,15,28,43,56,87,46,57,105,207,307,406,577,140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0,+61%,：2012-2018年中国扫地机器人销量及销售额 销量（万台）销售额（亿元）,15.7,15.8,20.2,23.3,51.8,韩国,西欧,美国,日本,中国,扫地机器人占吸尘器整体市场比例（%）,2012,2013,2014,2015,2016,2017,2018,数据来源：中怡康，E
47、uromonitor,42,工具型机器人：扫地机器人行业格局逐步稳定，龙头长期占据 较高市场份额,43,数据来源：中怡康,43.4% 科沃斯, 目前扫地机器人品牌众多，科沃斯凭借核心技术及产品能力长期占据中国扫地机器人市场龙头地位。小米、石头、海尔等品牌最近 三年异军突起，挤掉了传统厂商福玛特和普桑尼克的领头位置。在全球扫地机器人市场上市占率最大的iRobot在中国市场上依旧占 据一定份额，但相较前些年的数据来看，由于中国国内优秀品牌的崛起，iRobot近年来在中国的市场份额受到一定挤压。 历年数据中，中国扫地机器人行业CR3（行业前3家最大企业所占市场份额总和）数据一直维持较高水平，即行业集
48、中度较高。未来 行业主要玩家将会越来越集中和固定，新进入者和仍未占据有利市场份额者的生存将会变得更具挑战性。 ：2019年上半年中国扫地机器人主要品牌线上渠道市场占有率：2015-2017年中国扫地机器人主要品牌线上渠道市场占有率 其他 20.8%,海尔 5.0% 12.7% 石头 13.3% 小米,iRobot 4.8%,CR3：行业前3家最大企业所占市场份额总和, 教育与机器人的结合具有极大的想象和可开拓空间，从中衍生出了教育机器人与机器人教育这两大概念。二者的主要区别在于：教 育服务机器人具有固定结构，一般不支持用户自行拆装。协助进行教学或学习活动的“机器人教育”和具有教育服务智能的“教育 服务机器人”可统称为教育机器人，因此本报告的研究内容即教育机器人同时涵盖教育服务机器人与机器人教育这两部分。 北京师范大学发布的2019全
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