2020中國服務機器人產業發展現狀未來趨勢分析行業市場研究報告（75頁）.pptx

1、2020年深度行業分析研究報告,目錄 CONTENTS,Part.1 中國服務機器人產業發展概況 1.1 服務機器人定義及分類 1.2 服務機器人發展背景 1.3 服務機器人產業鏈圖 Part.2 服務機器人核心技術模塊分析 2.1 環境感知技術 2.2 運動控制技術 2.3 人機交互技術 2.4 操作系統技術 2.5 芯片技術 Part.3 服務機器人終端應用分析 3.1 家用服務機器人 3.2 醫療服務機器人 3.3 公共服務機器人 Part.4 服務機器人產業趨勢展望 4.1 產業發展趨勢 4.2 產業發展機遇及挑戰,Part.1中國服務機器人產業發展概況,4,1.1 服務機器人定義及分

2、類,5,機器人行業概覽, 據國際標準化組織（ISO）最新資料，將機器人定義為：具有一定程度的自主能力，可在其環境內運動以執行預期任務的可編程執 行機構。據國際機器人聯盟（IFR）劃分標準，可將機器人分為工業機器人和服務機器人。其中，工業機器人是指應用于生產過程與 環境的機器人；服務機器人是指除工業機器人以外，用于非制造業并服務于人類的各種機器人，分為個人/家用服務機器人及專業服 務機器人。 中國電子學會結合中國機器人產業發展特性，將機器人分為工業機器人、服務機器人、特種機器人三類，以此為劃分標準。,工業機器人,焊接機器人,搬運機器人,碼垛機器人,包裝機器人,涂料機器人,切割機器人,服務機器人,

3、家用服務機器人,醫療服務機器人,公共服務機器人,軍事應用機器人,6,極限作業機器人,應急救援機器人,特種機器人,服務機器人分類以應用場景與實現功能為劃分標準, 服務機器人應用場景復雜多樣、具體細分種類繁多。其可應用在零售、物流、醫療、教育、安防等眾多行業和場景，實現引導接待、 物流配送、清掃、陪伴教學、安防巡檢等多樣化、復合型功能。根據中國電子學會定義，服務機器人指在非結構環境下為人類提供 必要服務的多種高技術集成的先進機器人，主要包括家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人。其中，公共服務機器人 指在農業、金融、物流等除醫學領域外的公共場合為人類提供一般服務的機器人。 結合大量桌面研究

4、及專家訪談，以應用場景與實現功能為劃分標準，研究內容將重點聚焦3大類型下9種功能應用的服務機 器人。 ：服務機器人應用場景及功能：服務機器人主要分類,教育教學,助老助殘,情感陪伴,智能家居,數字娛樂,健康醫療,文化體育,家 用 服 務 機 器 人,物流配送汽車出行 零售餐飲酒旅航空 金融銀行生活娛樂 安防巡檢房地產,公 共 服 務 機 器 人,醫療手術,醫 療 服 務 機 器 人,醫護輔助,醫療康復醫療后勤,醫療服務機器人,醫療手術機器人,醫療康復機器人,醫護輔助機器人,醫療后勤機器人,引導接待機器人,末端配送機器人,智能安防機器人,公共服務機器人,家用服務機器人,工具型機器人,教育型機器人,

5、7,1.2 服務機器人發展背景,8,發展現狀：中國服務機器人持續保持良好增長態勢，有望成為 全球行業領導者,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,中國服務機器人銷售額（億美元）全球服務機器人銷售額（億美元） 中國工業機器人銷售額（億美元）,0,50 45 40 35 30 25 20 15 10 5,2018,2019E,2015,2016,2017,中國服務機器人銷售額

6、增速（%）全球服務機器人銷售額增速（%） 中國工業機器人銷售額增速（%）,9,數據來源：IFR, 根據IFR統計數據顯示，2019年中國服務機器人市場規模約22億美元，約占全球25%市場份額，中國電子學會預測未來這一比例有 望達到30%。2015年到2019年間，中國服務機器人的銷售額增速持續高于全球服務機器人銷售額增速及中國工業機器人銷售額增 速，保持良好增長態勢。 不同于在工業機器人領域中國處于行業追隨者位置的境況，在服務機器人領域中國在市場規模、產業鏈等方面具備全球競爭優勢， 未來有望引領全球服務機器人行業的發展。 ：2015-2019E年全球/中國服務機器人及中國工業機器人銷售額：20

7、15-2019E年全球/中國服務機器人及中國工業機器人銷售額增速,投資環境：中國服務機器人資本逐漸回歸理性，投資數量持續 走低，主要投資階段向中期轉移,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,種子/天使輪,PreA/A/A+輪,PreB/B/B+輪,C/C

8、+輪,D-IPO前,戰略投資,0.00, 根據2013-2019年中國服務機器人領域投資數據顯示，中國服務機器人領域的投資頻數及投資金額分別在2017年和2018年達到最 高值，2019年的投資頻數及金額相較前年均有所回落，但單筆平均投資額仍維持在較高水平。 根據整理的2019年中國服務機器人投資輪次分布數據顯示，2019年資本市場投資重點集中在A/B輪，其中B輪（含Pre B/B+輪）總投資額最高，達19.95億元。隨著時間推移和行業發展，經歷過前期狂熱的初級投資發展階段之后，服務機器人領域的 資本也逐漸回歸理性，在資本市場遇冷的大背景下，初期種子/天使輪投資項目占比較少，可落地或可驗證的項

9、目更受青睞。 ：2013-2019年中國服務機器人投資頻數、金額及單筆平均投資額：2013-2019年中國服務機器人投資頻數及金額輪次分布 單筆平均投資額（億元）投資金額（億元）投資頻數（次）投資頻數（次）投資金額（億元）,10,數據來源：IT桔子,投資環境：投資者開始傾向于頭部企業，核心技術廠商或應用 場景明確的整機廠商更受青睞,資料來源：IT桔子,11, 2019年資本對于服務機器人領域的投資相較于前兩年態度更為謹慎，資本開始更加聚焦于頭部企業。根據對于部分2019 年較大融資事件的梳理，資本更青睞擁有明顯核心技術優勢的公司（如追一科技、硅基智能等）或已驗證可落地、應用場景明確的 公司（如

10、云跡科技、優地科技等）。 在這種大背景下，賽道上的參與者需抓緊時間建立自身優勢，尋找差異化細分領域，尊重市場需求，方能在變化中繼續穩定成長。 ：服務機器人領域2019年部分投資事件整理,服務機器人產業五大驅動因素,驅動 因素, 人均可支配收入提升,12,內在價值 解放生產力 提高效率 提升服務質量, 發展規劃 項目體系,政策體系,技術創新 機器人制造技術 人工智能技術, 認為，內在價值、技術創新、社會結構、經濟環境及政策體系是共同驅動中國服務機器人產業發展的五大關鍵影響因素。 這些因素的共同作用使得中國服務機器人產業發展初具規模，并且在未來仍然擁有極大的發展潛力和成長空間。,社會結構 勞動力供

11、給不足 勞動力成本提高,經濟環境 第三產業增加值占GDP比重升高,提升服務質量,即不局限于現有服務，探索創造新,需求領域及新市場，提升服務質量。,例如情感機器人。,解放生產力,即實現機器替換人類或工具，解放 生產力，多用于勞動力密集型或高,風險型作業環境。例如配送機器人。,提高效率,即服務機器人可對服務進行自動化、智能化 等升級，有效提升現有工作效率。例如醫療 手術機器人。,13,內在價值：能否有效解放生產力、提高效率及提升服務質量是 服務機器人產業發展的內在基礎, 服務機器人的本質在于服務，其內在價值可根據主要作用及需求滿足類型分為三大類：解放生產力、提高效率及提升服務質量。價 值越高，越易

12、得到市場拓展和快速發展機會，這三大價值是促進服務機器人行業發展的內在基本動力。,14,技術創新：人工智能技術和機器人制造技術是服務機器人產業 顛覆性發展的根本動力, 人工智能技術是服務機器人在下一發展階段獲得實質性進展的重要決定因素。近年來學術研究參與度持續上升，目前已在深度學習、 感知識別、語義識別等方面取得顯著進展。除高校和科研機構外，企業也逐漸積極地投入到基礎科研中，各種工具的開發降低了人 工智能技術的使用門檻和轉換成本。 機器人制造技術是服務機器人的落地基礎。材料技術、控制器及傳感器技術等的突破發展，能夠有效提升機器人的靈敏度和適應復 雜環境的能力，提高功能的多樣性、使用的便捷性，加速

13、機器人的商業化應用。,：中國人工智能論文產出量前20機構（篇）,數據來源：中國人工智能發展報告2018,傳感器,控制器,減速器,舵機,激光 雷達,芯片,：機器人制造相關技術,靈敏度,環境適應能力,反應速度,機器人能力,核心技術,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,中國科學院系統 清華大學 哈爾濱工業大學 上海交通大學 浙江大學 北京航空航天大學 華中科技大學 東北大學 西安交通大學 香港理工大學 北京理工大學 東南大學 武漢大學,華南理工大學5,082 注：統計數據

14、截止到2018年報告發布之前,社會結構：人口結構、勞動力供給及勞動力成本各項因素是服 務機器人產業快速發展的催化劑, 根據國家統計局數據顯示，自2012年起中國勞動年齡人口的數量和比重連續7年出現雙降，中國人口老齡化趨勢明顯，勞動力供給 不斷減少。同時中國就業人員平均工資實際指數近10年來均高于100，表明就業人員平均工資一直處于上升狀態，即勞動力成本不 斷提高。 人口老齡化趨勢、勞動力供給不斷減少以及勞動力成本的不斷提高給社會發展及企業用工等均帶來嚴峻挑戰，共同推動機器替代人 力及服務人類的需求加速。,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年中國就業人員平均實際工資指數（上年=100）,就業人員平均實際工資指數（上年=100）,9.25,9.37,70.1,68.7,69.2,67.6,67.0,66.3,65.6,12,8,0,2,4,6,109.40,14,2010201120122013201420152016201720182019201020112012201320142015201620172018,：2010-2019年中國16-59歲（含）勞動力人口數量及占總人口比重 全國16-59歲（含）勞動力人口（億人）

16、占總人口比重（%）,注：就業人員平均實際工資指扣除物價變動因素后的就業人員平均工資。就業人員平均實際工資指數是反映實際工資變動情況的相對數，表明就業人員實際工資水平提高或降低的程度。數據來源：國家統計局 15,經濟環境：第三產業占GDP比重提升及消費升級是服務機器人 產業高質量發展的重要引擎, 根據國家統計局數據顯示，中國第三產業增加值占GDP比重逐年升高，而第三產業內的教育、醫療、餐飲等服務行業的快速發展則 有望拉動對于服務機器人的需求量，促進服務機器人行業質量與品類的快速提升。 同時，中國居民人均可支配收入持續不斷上升，居民生活質量提高，購買力與消費水平的攀升帶來消費觀念的變化，消費升級宏

17、觀 背景下服務機器人市場空間的開拓將更容易實現。,40%,90%,60%,0%,10%,20%,30%,50%,70%,80%,100%,2019,2015,2016,2017,2018,：2015-2019年三次產業增加值占國內生產總值比重 第一產業第二產業第三產業,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年中國居民人均可支配收入及增速 中國居民人均可支配收入（元）增速（%） 8.18.0,數據來源：國家統計局,16,政策體系：注重對產業發展的生態設計及發展規劃，創新及應 用體系建設是服務機器人產業良性發展的重要保障,17,參考來源：中國政府網, 2006年至今，中國政府持續出臺一系列政策，明確支持服務機器人相關產業發展，注重推動相關研發技術及產業應用的發展。同時 全國各省市也積極配合國家政策的大力推動紛紛發布一系列扶持和引導政策，形成了自上而下的政策支持體系，產生了一系列區域 集群效應，有效地推動了行業的快速發展。 ：服務機器人主要相關國家政策,1.3

19、服務機器人產業鏈圖,18,以上中下游邏輯拆分服務機器人產業鏈，重點研究核心技術模 塊及終端應用兩大部分, 本研究報告聚焦于服務機器人的全產業鏈，從基礎硬件、系統集成及整機制造、終端應用（上、中、下游）這三大環節的發展情況 探究中國服務機器人產業的發展現狀，展現服務機器人行業目前所處發展階段、發展過程中的關鍵影響因素、未來機遇及挑戰等。 研究內容基于產業鏈展開，將對服務機器人中上游核心技術模塊及下游終端應用兩大部分進行縱向分析。其中技術模塊的內容占比 相對較低，報告將對技術模塊的發展現狀及趨勢、主要參與者及技術解決方案等內容進行基本梳理，呈現服務機器人行業技術層面 的基本發展情況；而終端應用部分

20、將占據大比例的研究份額，將從應用需求屬性、商業模式、行業競爭格局、發展趨勢等角度展開， 探究服務機器人落地應用的發展現狀及趨勢。,上游,下游,芯片,舵機,傳感 器,減速 器,控制 器,攝像 頭,電源 模組,存儲 器,其他 元器 件,核 心 零 部 件 其 他 零 部 件,中游,設計,研發,加工,組裝,語音識別,操作系統,圖像識別,語義識別,系 統 集 成,整 機 制 造,家用服務機器人,醫療服務機器人,產 品 應 用,公共服務機器人,核心技 術模塊,環境感知模塊,運動控制模塊,人機交互模塊,操作系統模塊,芯片模塊,19,參考來源：因果樹、廣證恒生,Part.2服務機器人核心技術模塊分析,20,

21、2.1 環境感知技術,21,環境感知是機器人技術體系實現的基礎和前提條件，傳感器是 機器人感知環境及自身狀態的窗口, 環境感知技術作為機器人系統不可或缺的一部分，與智能機器人的地圖構建、運動控制等功能息息相關。一旦機器人失去感知能力 將無法幫助人們完成具體工作任務，因此它是機器人的“感知+運控+交互”技術體系融合發展的基礎和前提條件。 機器人的感知功能通常需要通過各類傳感器來實現。借助傳感器，機器人能夠及時感知自身和外部環境的參數變化，為控制和決策 系統做出適當響應提供數據參考。具體來看，機器人的環境感知一般需要應用各類傳感器來代替人類感覺，如視覺、聽覺、觸覺等， 強抗干擾能力、高精度以及高可

22、靠性是機器人對傳感器的最基本要求。,機器人對傳感器的三大需求,強抗干擾 能力,由于機器人工作環境復雜未知，因此機器人需具備抗電磁干 擾、灰塵和油垢等惡劣環境的干擾能力。,高精度,傳感器幫助機器人自主完成制定工作，如果其精度很差，則 直接影響機器人的作業質量。,高可靠性,若傳感器不穩定，很容易導致機器人出現故障，嚴重則可能 造成重大事故。,對機器人地圖 構建功能的補 充,幫助機器人對 周圍環境進行 檢測、 識別和 追蹤,使機器人能夠 觀察和理解人 類行動，與人 類友好共存,環境感知技術對機器人的作用,22,參考來源：Aminer2018AI之機器人學研究報告,多傳感器融合是機器人整合多渠道數據信

23、息并處理復雜情況的 重要應用,參考來源：廣發證券,23, 傳感器技術是影響機器人環境感知技術模塊發展進程的核心因素。系統內的單個傳感器通常僅能獲得環境的信息段或測量對象物的 部分信息，而機器人為整合多渠道數據信息并處理復雜情況，需從視覺、觸覺、聽覺等多維角度配置相應傳感器來采集環境信息， 因此傳感器種類繁雜、成本高但使用率低。 受技術限制，目前市場上的機器人大多服務功能缺乏復合性，感知技術的邏輯性較弱，行業需加強融合型感知技術的應用研究。目 前機器人對環境的感知大多通過激光雷達、攝像頭、毫米波雷達、超聲波傳感器、GPS這五類傳感器及其之間的組合來實現自主移 動功能。 ：各類型傳感器對比,激光雷

24、達是基于光和激光的距離傳感器，用于獲取精確位置信 息，在機器人的感知系統中占據核心位置, 激光雷達是一種用于獲取精確位置信息的傳感器，可以確定物體的位置、大小等，由發射系統、接收系統及信息處理三部分組成。 其優點主要包括分辨率高、抗干擾能力強、不受光線影響以及體積小、質量輕等。相較于其他類型的傳感器，激光雷達在精度和探 測人體的穩定性方面能力十分突出，因此在機器人的感知系統中占據核心位置。 ：中國主要激光雷達公司產品信息,資料來源：各公司官網,24,2.2 運動控制技術,25,運動控制技術是機器人實現穩定運行的保障，定位導航與運動 協調控制為兩大重點研發方向, 運動控制指機器人為完成各種任務和

25、動作所執行的各種控制手段，既包括各種硬件系統，又包括各種軟件系統?？刂葡到y是提高機 器人性能的關鍵因素，主要包含位置控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力矩控制幾種控制類型。 服務機器人的運動控制主要有電機系統和液壓系統兩種實現方式。對于服務機器人來講，其在運動控制方面的任務中最重要的兩項 為：定位導航與運動協調控制。,電機系統,液壓系統,參考來源：視點 | 運動控制能力成機器人發展最確定性的方向,技術,優點,缺點,應用,服務機器人運動控制重點研發方向,服務機器人運動控制主要動力實現方式,定位 導航,機器人需要通過環境感知，對自身 和目標進行定位、導航和運動規劃， SLAM技術是目前廣泛應用的導

26、航 技術。,運動 協調 控制,機器人一般采用輪式或履帶式，足 式機器人相對較少。 由于輪式和履帶式底盤相對足式具 備較強的穩定性和可靠性，因此目 前市場應用較廣泛。但足式機器人 更擅于應對復雜多樣的行走環境， 是未來的發展趨勢之一。,成熟度高,26,控制靈活，使用方便,輸出功率小、減速齒輪等傳動部件 容易磨損,在移動機器人和小型人形機器人中 應用較為廣泛，一般需要使用幾十 個甚至上百個電機來實現運動控制,系統復雜性高，定制設計比較多,功率密度大，力矩慣量大，震動吸 收,發熱大、效率低、精度要求高、造 價高,目前主要是一些大型人形機器人或 四足機器人中應用較多,SLAM（即時定位與地圖構建）是機

27、器人運動與交互能力實現 的關鍵,SLAM (Simultaneous Localization and Mapping，即時定位與地圖構建)，是機器人通過對各種傳感器數據進行采集和計算，生 成對其自身位置姿態的定位和場景地圖信息的系統。SLAM技術對于機器人的運動和交互能力十分關鍵。 SLAM系統通常包含多種傳感器和多種功能模塊。按照核心的功能模塊區分，目前常見的機器人SLAM系統可分為兩種形式：基于激 光雷達的SLAM(激光SLAM)和基于視覺的SLAM(V-SLAM)。激光SLAM目前發展比較成熟、應用廣泛，未來多傳感器融合的SLAM 技術將逐漸成為技術趨勢，取長補短，更好地實現定位導航。

28、 ：激光SLAM與V-SLAM特征對比,來源：思嵐科技,分類,特點,成本,應用場景,易用性,主要廠商,攝像頭分為單 目、雙目、單 目結構光、 雙目結構光、 ToF,基于深度相機的視覺SLAM可直接獲取數據； 而基于單目、雙目、魚眼攝像機的視覺SLAM 方案，則不能直接獲得環境中的點云，而是 形成灰色或彩色圖像，需要通過不斷移動自 身的位置，通過提取、匹配特征點，利用三 角測距的方法測算出障礙物的距離,速感科技、遠形時空、 INDEMIND、詮視科 技、中安未來、凌云、 小覓智能、中舜光電、 樂行天下,精度比激光雷達略遜色（低 速、簡單環境下二者差別不 大），但應用場景更豐富， 由于可以拍攝并理

29、解畫面， 可應用于各種復雜且動態的 場景,相對激光 SLAM便宜,在室內外環境 下均能開展工 作，對光依賴 度高,27,V-SLAM,28,作為機電一體化元器件的舵機主要用于控制關節運動，國產品 牌有望憑價格及渠道優勢突破國外壟斷, 舵機是步態服務機器人的核心零部件和成本構成，是包含電機、傳感器、控制器、減速器等單元的機電一體化元器件。舵機可以驅 動和控制服務機器人的關節運動，關節越多，所需舵機數量越多，對舵機力矩的要求也越高。 由于中國在此領域起步較晚，中國市場目前仍然有一大部分市場份額被外資品牌占據，其中的減速器、電機等零件國外已基本形成 壟斷局面。但隨著機器人行業的迅速發展，越來越多機器

30、人企業也開始重視舵機的自主研發。技術在發展過程中實現不斷突破，同 時國產品牌相較外資品牌具備明顯的價格優勢和渠道下沉優勢，有望未來實現國產替代。例如優必選公司開發的舵機，自主改進算 法，其價格僅為國外同等參數產品的三分之一。,：國內外典型舵機比較,來源：天貓官網、廣發證券發展研究中心,控制 電路,直流 電動機,減速 齒輪組,位置反 饋電位 計,控制脈沖,電壓反饋,舵機工作原理,典型應用：智能人形機器人,體積小,扭矩大,結構緊湊,滿足特定 減速比,對減速裝置的具體需求,2.3 人機交互技術,29,30,人機交互技術是實現人機有效溝通的橋梁，多模態交互是未來 發展方向, 人機交互是指借助計算機外接

31、硬件設備，以有效的方式實現人與計算機對話的技術。在人機交互（Human-Computer Interaction） 中，人通過輸入設備給機器輸入相關信號，這些信號包括語音、文本、圖像、觸控等的一種或多種模態，機器通過輸出或顯示設備 給人提供相關反饋信號。 服務機器人的人機交互，就是使用人機交互技術，通過屏幕、語音、手勢視覺、Web后臺等一系列的方式來控制機器人按照用戶的 意圖執行任務。一個完善的機器人系統需要友好的交互技術做支撐，功能齊全人機交互系統能極大提升機器人使用體驗，吸引用戶,使用。,來源：中國電子科技集團公司第二十八研究所,交互信息采集,交互動作識別,交互指令映射,邏輯處理單元,交互

32、動作響應,物理設備層,交互詞法層,交互語法層,交互語義層,應用接口層,語音、手勢、體感、 用戶身份,語音識別,多用戶交互隊 列機制,觸控手勢交互 指令映射,自然語言處理,協同、互斥 訪問機制,觸控手勢識 別： 觸點動態跟 蹤與運動軌 跡匹配算法,體感手勢識 別： 物理參數模 型匹配算法,體感手勢交 互指令映射,多模態人機交互系統及其控制方法,以語音識別、自然語言處理、語音合成為主要技術構成模塊的 語音交互技術已發展較為成熟, 基于語音的人機交互是當前人機交互技術中最主要的表現形式之一。它以語音為主要信息載體，使機器具有像人一樣的“能聽會說、 自然交互、有問必答”能力，其主要優勢在于使用門檻低、

33、信息傳遞效率高，且能夠解放雙手雙眼。 目前國內的頭部技術供應商主要包括科大訊飛、云知聲、思必馳、出門問問等。它們均擁有自主核心科技，專注智能語音技術及輸 出語音識別等應用。其中科大訊飛的語音識別技術能力最強，市場占有率最高。目前行業整體語音識別成功率已達較高水平，但在 具體落地時仍然會存在諸如語音交互效果受周圍環境影響較大、溝通方式不夠人性化等問題，因此仍需在場景應用層面繼續改善。,語音識別 （ASR）,自然語言 處理 （NLP）,語音合成 （TTS）,智能設備,指令 語音,指令 文本,回復 文本,回復 音頻,語音交互基本流程,將聲音轉化成文字的過程，相當于耳朵,理解和處理文本的過程，相當于大

34、腦,把文本轉化成語音的過程，相當于嘴巴,：中國主要語音交互技術公司基本信息,來源：聯訊證券研究院,31,體感交互應具備合理性、簡潔性、準確性和即時性特征，未來 機器人有望成為高層次體感交互的載體, 體感交互是直接通過對人的姿勢的識別來完成人與機器的互動。體感交互主要是通過攝像系統模擬建立三維空間，同時感應出人與 設備之間的距離與物體大小。這種交互方式區別于傳統鼠標、鍵盤、多點觸摸式交互的交互方式，是由即時動態捕捉、圖像識別、 語音識別、VR等技術融合衍生出的交互方式。 交互形式的合理性、交互行為的簡潔性、交互意圖的準確性以及交互反饋的即時性是發展體感交互技術過程中的四大重要因素。體 感交互技術

35、早期以圖像識別設備為實現載體，但隨著體感交互技術的發展成熟，機器人未來有望成為高層次體感交互的載體。,體感交互四大特性,交互方式的 合理性,交互行為的 簡潔性,交互意圖的 準確性,交互反饋的 即時性,交互動作的設計需要考慮動作的使用頻率和用戶的疲勞程度，同 時需符合實際,用戶需要對行為進行認識與理解，簡潔能夠降低用戶認知負荷與 學習成本,由交互行為表達的準確性決定的，明確的動作觸發指示能夠減少 判斷失誤,這決定了交互過程的流暢程度，從而進一步影響用戶參與意愿,圖像和肢體動作 成為一種輸入形 式， 便捷性大大 增強,機器人有望結合 語音+圖像+觸感 等各類輸入輸出 形式， 成為更高 層次體感交互

36、的 載體,圖像識別開啟體 感交互時代大門， 以圖像識別設備 為載體,體感交互發展變化歷程,32,參考來源：熊夏潔面向公共空間的體感交互應用設計與研究；AMiner2018 AI 之機器人學研究,2.4 操作系統技術,33,企業通常以底層基礎操作系統內容為基礎，開發適用自身特色 的應用系統, 機器人操作系統是用于機器人的一種開源操作系統或次級操作系統，是為機器人標準化設計而構造的軟件平臺，提供一系列用于獲 取、建立、編寫和運行多機整合的工具及程序。它能夠有效地提高機器人研發代碼的復用率，簡化多種機器人平臺之間創建復雜性 和魯棒性機器人行為的任務量。當前全球主流機器人操作系統為Android系統和

37、ROS（Robot Operating System）系統。 中國自研智能機器人操作系統目前還在發展當中，大部分公司都是基于底層主流操作系統的開源架構做進一步開發，使其適合自身 個性化應用。機器人操作系統的發展并非一成不變，而是始終處于不斷開發與完善之中。未來機器人操作系統的成熟程度不僅受硬 件發展程度的制約，同時也需要全球眾多優秀開發者參與其中合力促進。 ：全球兩大主流操作系統特征對比,Android系統,34,ROS系統,基于Linux內核； 支持Java和C+（NDK層）； 適合普通交互場景；,由谷歌公司開發； 占據智能手機和平板電腦的絕大部分市場份額； 在機器人領域也有部分應用；,基于

38、Linux內核； 支持多種語言，如C+、python、Octave和LISP， 甚至支持多種語言混合使用； 適合需應用復雜算法的場景；,誕生于斯坦福AI實驗室； 目前已包含超2000個機器人平臺的常用軟件包； 在諸多大學和研究機構中被廣泛應用；,特征,應用,特征,應用,2.5 芯片技術,35,芯片應用在機器人的眾多環節，中國有望在人工智能芯片領域 實現趕超,36,來源：CSDN、平安證券研究所, 機器人在定位導航、視覺識別、處理傳輸、規劃執行等環節都需要用到不同類型的芯片，因此芯片對于機器人有至關重要的作用。 一般在機器人中，幾個支持芯片會將接口集合起來，之后再統一連接到微控制器上。這些支持芯

39、片也能夠實現對信號的預處理，從 而降低控制中樞的工作負載量，實現機器人的快速反應。從應用范圍看，機器人所應用芯片可分為通用芯片和專用芯片兩類。 對于通用芯片和專用芯片的探索研發都具有重要意義。中國的通用芯片技術發展水平與外國相比仍然存在很長的路要走，短期內無 法完全扭轉落后格局；而在人工智能芯片領域，中國的發展情況目前走在世界前端，有望通過現有技術優勢提升國際影響力，成為 生態建設中的重要一環。,：中國機器人芯片代表性企業及產品,：主要人工智能芯片類型及企業,Part.3服務機器人終端應用分析,37,3.1 家用服務機器人,38,家用服務機器人在中國市場興起于兩大熱潮，是率先實現產業 化的細分

40、領域, 根據中國服務機器人細分應用市場數據顯示，相較于醫療服務機器人與公共服務機器人，家用服務機器人占據最大的市場份額，是 率先實現產業化的細分領域。 2014年底，以亞馬遜Echo為代表的智能音箱在全球掀起了熱潮，這代表著以智能語音技術為代表的AI技術變革興起；同時期，兒童 教育與玩具市場開始進入蓬勃發展時期。在兩股熱潮的共同推進下，從2015年開始，在中國市場上智能語音技術開始以教育型、娛 樂型機器人等產品形態大規模爆發。而以掃地機器人為代表的工具型機器人則因其契合市場需求的特征在早期迅速打開市場并實現 大規模量產，目前已成為產業化程度最高的細分品類。,：2017年中國服務機器人細分市場占

41、比,：2011-2017年全球和中國智能語音產業規模及增長率,62.0%,家用服務機器人,醫療服務機器人 24.0%,公共服務機器人 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,全球智能語音產業規模（億元） 中國智能語音產業規模（億元） 96.5,39,

42、數據來源：哈工大2018年中國機器人產業分析報告、智研咨詢,年增長率（%） 年增長率（%）,家用服務機器人的分類源于基礎價值, 認為機器人的實際底層價值為滿足用戶需求。在個人/家用領域，主要存在效率提升、教育及娛樂休閑等基本需求，智 庫在本研究中將主要關注工具型機器人和教育型機器人這兩大類別。目前市面上仍有許多產品功能冗雜、定位不清晰，同時堆疊早 教、娛樂、管家等多項功能。因此本研究未將娛樂類、管家類機器人列入研究范圍。 目前在家用服務機器人領域的細分品類當中，在工具型機器人領域，掃地機器人、智能音箱等產品已實現規?；慨a；在教育娛樂 型機器人中，Makeblock、藍宙科技等STEAM教育機

43、器人公司都處于迅速增長中，教育陪伴類機器人也經歷了產品的不斷更迭發展。 ：家用服務機器人主要分類,工具型機器人 產品：以掃地機器人為典型代表 作用：提高效率 總體銷量：百萬級 參考來源：鄒大濕2018消費機器人研究報告,40,工具型家用服務機器人發展前景廣闊，消費品屬性明顯,來源：廣證恒生, 工具型家用服務機器人消費品屬性明顯，市場規模及行業發展速度由消費者需求驅動。因此衡量工具型家用服務機器人落地場景是 否具備發展空間的主要因素為是否存在剛需、使用頻次以及個性化程度。其中掃地機器人近幾年發展勢頭尤為猛烈，這與家用場景 下的清潔需求屬于剛性需求、需求頻次高及個性化程度低的特征密不可分。 而對于

44、具體工具型服務機器人品牌來講，品牌認知度、核心技術研發與創新能力是其核心競爭力的重要來源。從這兩項因素來看， 早期進入者容易建立較高的競爭壁壘，新進入者難以在短時間內獲得競爭優勢。 ：選擇產品落地場景的考慮因素：工具型家用服務機器人企業核心競爭力,品牌認知度 由于工具型機器人貼近消費市場，品牌則代表了安全 與質量，因此品牌認知度會是消費者選擇工具型消費 機器人的重要參考項。 核心技術研發與創新能力 技術創新是保證產品更新迭代以及智能化程度提高的 重要因素，從而達到提升用戶體驗，深化實用價值的 效果。,是否存在剛需 服務機器人選擇該場景落地的必要性 使用頻次 影響消費者對產品的接受度，從而影響市

45、場規模 個性化程度 影響產品后期是否容易產業化放量,41, 通常來說，掃地機器人并非嚴格意義上的機器人，而是在吸塵器基礎上進行智能化改造，加入了路徑規劃、傳感器等功能。因此， 很多掃地機器人廠家早期均是做吸塵器或電機起家，掃地機器人也常常歸為智慧家居的一部分。 根據中怡康統計數據顯示，中國掃地機器人近年來市場增長速率一直維持較高水平，2012-2018年產品銷售額CAGR達到61%。從 全球各國市場角度看，中國目前已成為掃地機器人占吸塵器整體市場比例最高的國家，這表明中國的掃地機器人市場接受程度已達 較高水平。但從整體的市場滲透率角度來看，中國還與發達國家存在一定差距，存在較大可擴展空間。,工

46、具型機器人：掃地機器人市場長期保持高速增長，市場接受 度已達高水平,：2019年各國掃地機器人占吸塵器整體市場比例,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年中國掃地機器人銷量及銷售額 銷量（萬臺）銷售額（億元）,15.7,15.8,20.2,23.3,51.8,韓國,西歐,美國,日本,中國,掃地機器人占吸塵器整體市場比例（%）,2012,2013,2014,2015,2016,2017,2018,數據來源：中怡康，E

47、uromonitor,42,工具型機器人：掃地機器人行業格局逐步穩定，龍頭長期占據 較高市場份額,43,數據來源：中怡康,43.4% 科沃斯, 目前掃地機器人品牌眾多，科沃斯憑借核心技術及產品能力長期占據中國掃地機器人市場龍頭地位。小米、石頭、海爾等品牌最近 三年異軍突起，擠掉了傳統廠商?，斕睾推丈Ｄ峥说念I頭位置。在全球掃地機器人市場上市占率最大的iRobot在中國市場上依舊占 據一定份額，但相較前些年的數據來看，由于中國國內優秀品牌的崛起，iRobot近年來在中國的市場份額受到一定擠壓。 歷年數據中，中國掃地機器人行業CR3（行業前3家最大企業所占市場份額總和）數據一直維持較高水平，即行業集

48、中度較高。未來 行業主要玩家將會越來越集中和固定，新進入者和仍未占據有利市場份額者的生存將會變得更具挑戰性。 ：2019年上半年中國掃地機器人主要品牌線上渠道市場占有率：2015-2017年中國掃地機器人主要品牌線上渠道市場占有率 其他 20.8%,海爾 5.0% 12.7% 石頭 13.3% 小米,iRobot 4.8%,CR3：行業前3家最大企業所占市場份額總和, 教育與機器人的結合具有極大的想象和可開拓空間，從中衍生出了教育機器人與機器人教育這兩大概念。二者的主要區別在于：教 育服務機器人具有固定結構，一般不支持用戶自行拆裝。協助進行教學或學習活動的“機器人教育”和具有教育服務智能的“教育 服務機器人”可統稱為教育機器人，因此本報告的研究內容即教育機器人同時涵蓋教育服務機器人與機器人教育這兩部分。 北京師范大學發布的2019全