家用服务机器人三大技术四大分类

  下为人类提供必要服务的多种高技术集成的先进机器人，工业机器人的工作环境都是已知的，而服务机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的。

  国际机器人联盟（IFR）将服务机器人分为个人/家庭服务机器人和专用服务机器人两大类：

  1. 个人/家庭服务机器人根据用途可分为家政类（扫地拖地）、玩具、家居类、教育类、娱乐类等

  2. 专业服务机器人能分为商用、特种两类，商用服务机器人大多数都用在零售、餐饮、政务、金融、医院等场景，特种机器人大多数都用在军用、航空、物流等特殊环境

  2021 年预计全球服务机器人市场规模131 亿美元，中国 39 亿美元占 30%。

  服务机器人产业链包括上游核心零部件、中游技术模块和本体制造、下游终端用户。

  提供服务机器人生产所需功能组件，最重要的包含芯片、传感器、控制器、减速器、伺服电机等；

  由医疗、新零售、教育、政务等领域的商业用户和个人/家庭消费者构成，应用市场广阔。

  技术模块是服务机器人智能化的重要基础，最重要的包含导航定位、运动控制、人工智能等核心技术

  服务机器人通过激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器、摄像头等传感设备来感知周围环境，并依托SLAM等技术进行实时定位与路线规划，详细请参考。

  依托伺服电机、控制器、减速器等零部件，赋予服务机器人位置、速度、加速度等的控制能力，详细请参考。

  运用机器视觉、语音交互、深度学习等技术，能够赋予机器人图像识别、语言沟通、情感交流和逻辑计算等能力，使服务机器人从“感知智能”走向“认知智能”，下面详细介绍。

  服务机器人人工智能的核心是人机交互（Human-ComputerInteraction），通过语音、文本、图像、触控、手势等一系列的方式来控制机器人按照用户的意图执行任务。

  机器视觉技术是指用机器代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量的技术，在服务机器人领域，机器视觉最重要的包含人脸识别、物体识别等功能；

  基于人的脸部特征信息准确识别多种人脸属性，同时还能进行人脸相似度比对以及人脸查找等。例如接待机器人可识别客户的性别、年龄、姿态等基础信息，并进行人脸比对，为客户提供个性化服务的同时保障公共安全；

  基于深度学习，对图像做处理和分析，可准确识别物体类别、特征、位置等综合信息。例如新零售机器人利用机器视觉技术，识别客户基础信息，智能分析客户的真实需求，实现精准化营销。

  语音交互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，其主要优点是使用门槛低、信息传递效率高，且能够解放双手双眼，包括语音识别（ASR）、自然语言处理（NLP）等。

  语音识别ASR技术发展较快，国内的头部技术供应商包括百度、搜狗、科大讯飞、云知声、思必驰、出门问问等。

  NLP 包括自然语言理解（NLU）和自然语言生成（NLG）两个部分，NLU是使机器具备人类的语言理解能力，NLG则是将非语言格式的数据转换成人类能够理解的语言格式，NLP技术整体发展仍存在许多不足，语言的多样性、歧义性、知识依赖等难点尚需攻克。

  体感交互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，通过对人的姿势的识别来完成人与机器的互动，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。

  服务机器人的发展随着人工智能技术的演进和市场需求的变化与时俱进，回顾发展历史，大致可分为三个阶段：

  实验室阶段（20世纪50~60年代）：计算机、传感器和仿真等技术持续不断的发展，美国、日本等国家相继研发出有缆遥控水下机器人（ROV）、智能机器人、仿生机器人等；

  萌芽阶段（20世纪70~90年代）：服务机器人具备初步感觉和协调能力，医用服务机器人、娱乐机器人等逐步投放市场；

  计算机、物联网、人机交互、云计算等先进的技术加快速度进行发展，服务机器人在家庭、教育、商业、医疗、军事等领域获得了广泛应用。

  按照出货量来看，目前出货量最大的是智能音箱、扫地机器人、无人机、教育娱乐机器人；

  智能音箱的核心是AI 人工智能，全球龙头亚马逊，国内百度、阿里、小米三巨头；

  2020 年全球市场规模250 亿元，中国 654 万台94 亿元，全球渗透率不到10%，线%；

  神经中枢，分为四步：传感器采集信息、定位与建图（SLAM）、路径规划、运动控制，三代：随机碰撞→路径规划→微创新；

  随机碰撞：2010 年以前的扫地机均是采用随机模式，根据简单的移动算法，如三角形、五边形轨迹不断运行以覆盖清扫区域，若遇到障碍，则按照算法转向，该方式缺点一是清扫效率低，有些区域重复清扫而有些区域出现漏扫；缺点二是缺乏避障能力，机器容易被障碍物困住，且频繁碰撞易引起机器和家具损坏；

  路径规划：2010 年，Neato 推出了全球首款基于激光雷达导航的全局规划扫地机器人 Neato XV-11，全局规划根据 SLAM 算法构建的地图规划整体清扫路线，局部规划实时根据各类传感器检验测试到的周围环境的变化，绕开眼前的障碍物，既避免了与障碍物的磕碰，又提高了清扫的覆盖率和效率，详细可参考

  地面吸尘：吸力达 1.5-2kPa，尘埃识别系统自主识别地面脏污程度，对于重灾区反复清洁；

  续航时间：大部分型号的电池容量达到 2000 mAh以上，续航 2 小时之后，单次能完成 200 平米清扫；

  断点续扫：部分中高端机型具备记忆功能，可以记住已扫区域和未扫区域，在暂停或缺电回充后，扫地机能够继续打扫剩余区域，直至清扫完毕；

  中央尘盒：每次回充时可以自动将灰尘倒入充电桩处的中央尘盒，尘盒容量达到 30 次，尘盒容量达到 0.6L 以上；

  智能快充：扫地机需要返回充电并打扫剩余区域时，可以智能评估清扫剩下区域所需要的电量，并在电量充足后立即返回清扫，而不需要等到充满电后再出发。

  远程控制：配备通讯模块和移动电子设备端app，一方面实时软件升级，算法不断进化，另一方面能实现远程/定时启动、划区清扫、虚拟墙等控制功能；

  智能家居：和其他智能家居实现联动，比如传感器感应到家人出门后，扫地机器人自动开启清扫等场景应用。

  40%，小米及小米生态链企业石头定位中高端市场占25%，行业新贵云鲸凭借扫拖一体占10%；

  地宝Deebot2010 年，开始陆续推出擦窗机器人窗宝、空气净化器沁宝、管家机器人亲宝、公共服务机器人旺宝等2020 年营收 72 亿利润 6 亿，中国扫地机器人市场占有率保持在40%；

  教育服务机器人（Educational Service Robots）是具有教与学智能的服务机器人，通常被用于进行STEAM教育、语言学习、特殊人群学习

  RoboCup（机器人世界杯）、IRO（机器人奥林匹克）、WER（世界教育机器人大赛）、FLL、中国科协、中央电教馆、教育部组织的三大赛事。

  乐博乐博营收 2.4 亿元，职业教育龙头华航唯实营收 2.8 亿元。娱乐机器人目前群雄混战中，包括主打格斗机器人的工匠社

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