定制服务机器人系统(家用服务机器人的大概技术分析)

十八。服务机器人

106.定义:非结构化环境,家用和商用。

根据国际机器人联合会和中国电子学会的定义,服务机器人是指在非结构化环境中为人类提供必要服务的各种先进高科技机器人。工业机器人的工作环境是已知的,而服务机器人面临的工作环境大多是未知的。

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国际机器人联合会(IFR)将服务机器人分为两类:个人/家庭服务机器人和特种服务机器人。

1.个人/家庭服务机器人可分为家政(扫地)、玩具、家居、教育、娱乐等。根据它们的用途。

2.专业服务机器人可分为商用型和专用型。商用服务机器人主要应用于零售、餐饮、政务、金融、医院等场景,特种机器人主要应用于军事、航空、物流等特殊环境。

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107.市场:全球850亿,中国250亿。

2021年,全球服务机器人市场预计为131亿美元,中国占39亿美元,占比30%。

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18.产业链:零部件、本体、终端用户。

服务机器人产业链包括上游核心部件、中游技术模块和本体制造、下游终端用户核心部件:提供服务机器人生产所需的功能部件,主要包括芯片、传感器、控制器、减速器、伺服电机等技术模块;基于底层硬件,通过相关算法和程序开发,赋予服务机器人智能行为功能;本体制造是以服务机器人的设计和加工为主营业务的综合性制造商;最终用户来自医疗、新零售、教育、政府等领域。

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109.技术:定位导航、运动控制、人工智能

技术模块是智能服务机器人的重要基础,包括导航定位、运动控制、人工智能等核心技术。

导航:服务机器人通过激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器、摄像头等传感设备感知周围环境,依托SLAM等技术进行实时定位和路线规划。详见机器人行业综合分析(七):移动四型四技术,全球波士顿中国振华智家!

运动控制:依靠伺服电机、控制器、减速器等部件,赋予服务机器人位置、速度、加速度等控制能力。详见机器人行业综合分析(七):移动四型四技术,全球波士顿中国振华智家!机器人产业综合分析(二):三大核心部件

人工智能:利用机器视觉、语音交互、深度学习等技术,可以赋予机器人图像识别、语言交流、情感交流、逻辑计算等能力,使服务机器人从“感知智能”走向“认知智能”,下面将详细介绍。

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10.视觉、声音和身体感觉。

机器人人工智能服务的核心是人机交互,通过语音、文本、图像、触摸、手势等一系列方式控制机器人按照用户意图执行任务。

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机器视觉:人脸识别、物体识别

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,机器视觉主要包括人脸识别、物体识别等功能。

人脸识别:基于人的面部特征信息,可以准确识别多种人脸属性,同时可以进行人脸相似度比较、人脸搜索等。例如,接待机器人可以识别顾客的性别、年龄、姿势等基本信息,并进行人脸对比,从而为顾客提供个性化服务,确保公共安全。

物体识别:基于深度学习,图像处理和分析可以准确识别物体类别、特征、位置等综合信息。比如新零售机器人,利用机器视觉技术识别客户基本信息,智能分析客户需求,实现精准营销。

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语音交互以语音为主要信息载体,使机器具备了像人类一样的“听、说、自然交互、回答问题”的能力。它的主要优势是门槛低,信息传输效率高,可以解放双手和眼睛,包括语音识别(ASR)和自然语言处理(NLP)。

语音识别ASR技术发展迅速,国内头部技术供应商有百度、搜狗、科大讯飞、云知声、Spirits、Mobvoi等。

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自然语言处理包括两个部分:自然语言理解(NLU)和自然语言生成(NLG)。NLU使机器具有人类语言理解能力,而NLG将非语言数据转换成人类可以理解的语言格式。NLP技术的整体发展还存在很多不足,语言多样性、歧义性、知识依赖性等困难有待克服。

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体感交互通过摄像头系统模拟构建三维空间,感知人与设备的距离和物体的大小,通过识别人的手势实现人与机器的交互。交互形式的合理性、交互行为的简单性、交互意图的准确性和交互反馈的即时性是体感交互技术发展过程中的四个重要因素。

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11.历史:实验室、萌芽、发展三个阶段。

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

实验室阶段(20世纪50-60年代):随着计算机、传感器和仿真技术的发展,美国、日本等国相继研制出ROV、智能机器人和仿生机器人。

萌芽阶段(20世纪70-90年代):服务机器人具备初步的感觉和协调能力,医疗服务机器人和娱乐机器人逐渐投放市场。

发展阶段(21世纪~):计算机、物联网、人机交互、云计算等先进技术快速发展,服务机器人广泛应用于家庭、教育、商业、医疗、军事等领域。

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下面介绍分类

十九。家庭服务机器人

12.分类:音箱、扫地机、无人机、教育娱乐

从出货量来看,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。

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13.智能音箱:百度、阿里、小米

智能音箱的核心是AI人工智能,全球老大亚马逊,国内巨头百度、阿里、小米。我们会在人工智能综合分析文章里做详细分析,敬请关注本微信官方账号。

14.清扫车市场:全球250亿,中国94亿,渗透率10%

扫地机是未来的典型产品。一旦使用,用户回不去,离不开。

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2020年全球市场250亿,中国654万台94亿。全球渗透率会不到10%,线上销售占90%。

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15.扫地机技术:导航、清扫、续航、交互扫地机器人可分为导航系统、清扫系统、续航系统、交互系统四大系统。

导航:随机碰撞路径规划微创新

导航系统是扫地机器人的神经中枢,分为四个步骤。

:传感器信息获取、定位与地图创建(SLAM)、路径规划与运动控制,三代:随机碰撞路径规划微创新。

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随机碰撞:2010年以前,扫街车全部采用随机模式,按照简单的移动算法保持运行,比如三角形、五边形轨迹,覆盖清扫区域。如果遇到障碍,它们会根据算法转向。这种方法的缺点是清洗效率低,部分区域重复清洗,部分区域漏清洗。其次,它缺乏躲避障碍物的能力,机器容易被障碍物困住,频繁碰撞容易造成机器和家具的损坏。

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路线规划:2010年,Neato推出了全球首个基于激光雷达导航的全球规划扫地机器人NeatoXV-11。根据SLAM算法构建的地图规划全局规划的清扫路线,根据各种传感器实时检测到的周围环境变化绕开局部规划的清扫路线,既避免了与障碍物的碰撞,又提高了清扫的覆盖范围和效率。详见机器人产业综合分析(七):移动的四类四技术,全球波士顿。

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创新:多地图记忆、物体识别避障、虚拟墙、灯塔模式等。

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清洁:地面吸尘防缠绕设计拖地自清洁能力。

清洁系统是扫地机器人的四肢,其功能从地面吸尘防缠绕拖地自清洁。

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地面吸尘:吸力1.5-2kpa,灰尘识别系统可独立识别地面的脏污程度,反复清洁重灾区。

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防缠绕:通过不断的旋转,施加在头发上的压力不断增加,从而使头发碎成小块。

拖地:配有水箱和抹布,模仿手动高频振动擦拭地面。

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自清洁:抹布自清洁系统根据拖把的脏污程度自动返回基站清洁抹布,自动吸尘系统将集尘盒内的脏物吸入集尘装置内的一次性集尘袋。

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续航:续航,断点续传扫描,中央集尘盒,智能快充

续航:大部分机型的电池容量都在2000 mAh以上,续航时间超过2小时,单次可清扫200平米。

断点续扫:部分中高端机型具有记忆功能,可以记忆已扫区域和未扫区域。在由于电源故障而暂停或充电之后,清扫机可以继续清洁剩余区域,直到清洁完成。

中央灰尘箱:每次充电时,灰尘可以自动倒入充电桩处的中央灰尘箱。尘盒的容量可以达到30倍,尘盒的容量可以达到0.6L以上

智能快充:当扫地机需要返回充电清洁剩余区域时,可以智能评估清洁剩余区域所需电量,电量充足后立即返回清洁,而不是等到充满电后再启动。

人机交互:远程控制、语音控制、智能家居

远程控制:配备通讯模块和移动设备app,一方面实时软件升级和算法进化,另一方面可实现远程/定时启动、分区清理、虚拟墙等控制功能。

语音控制:产品接入天猫精灵、小米等平台,实现语音控制。

智能家居:实现与其他智能家居的联动,比如传感器感应到家人外出后,扫地机器人会自动启动清扫等场景应用。

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16.扫地机行业:iRobot,世界龙头,中国科沃斯三巨头石云鲸。

1996年,伊莱克斯伊莱克斯公司发布了第一台扫地机器人三叶虫。

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2002年,iRobot发布Roomba,开启商业时代。2010年,Neato启动了全球首个激光雷达导航全球计划XV-11。2016年,小米与Roborock联合推出米家扫地机器人,极致性价比1699元。

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全球:领先的iRobot

从全球来看,iRobot的零售市场份额为52%(单价为mor

1990年,麻省理工学院机器人专家科林安格尔(Colin Angle)、海伦格雷纳(Helen Greiner)和罗德尼布鲁克斯于2002年创立,并推出了随机碰撞Roomba,2019年成为世界领导者,全球市场份额为52%,美国国内市场份额为85%。目前共售出3000多万台,定位在300 ~ 900美元的中高端。

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中国:科沃斯、四通/小米、云鲸。

在中国市场,科沃斯产品种类齐全,市场份额稳定在40%,中高端市场石头定位的小米、小米生态链企业占25%,行业新贵云鲸通过扫拖占10%。

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科沃斯603486:中国龙头

1998年成立于苏州,为国际吸尘器制造商代工。2008年,扫地机器人DEEBOT发布。2010年开始推出擦窗机器人窗宝、空气净化器鲍芹、管家机器人亲宝、公共服务机器人王宝等。2020年营收72亿,利润6亿,扫地机器人在中国的市场份额保持在40%。

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Roborock 688169:高端水龙头

小米成立于2014年,2015年入股,进入米家生态链。2017年开始推出高端石材扫地机器人、低端小瓷砖扫地机、手持无线吸尘器等。2020年,营收45亿,利润14亿,总市场份额25%。

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云鲸科技:高端领导者

2016年成立,2019年发布“能自己清洁拖把的扫地拖地机器人”。2020年,单品市场份额10%,高端市场龙头。

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17.无人机:世界领先的DJI科技

无人机有广阔的应用市场,ToC ToB有应用。它是DJI技术的世界领导者。后续我们会单独分析。请持续关注本微信官方账号。

18.教育娱乐:K12莱博莱博,职业教育,华航只实用不优秀。

教育服务机器人是具有教学和学习智能的服务机器人,通常用于辅助和管理STEAM教育、语言学习、特殊人群学习等主题的教学。

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STEAM教育是美国为了加强K12对科学、技术、工程、艺术、数学的教育而提出的。机器人是目前最适合STEAM教育的载体,知名的机器人比赛有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、数学等。

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中国教育机器人市场规模约100亿元,K12龙头莱博莱博营收2.4亿元,职业教育龙头中国航信营收2.8亿元。

目前娱乐机器人混战,包括以格斗机器人为主的工匠社,以平衡车为主的九号机器人等等。

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