機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮,又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作,例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè),或是危險(xiǎn)的工作。
一、服務(wù)機(jī)器人行情
(一)種類(lèi)多,應(yīng)用廣
服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個(gè)年輕成員,到目前為止尚沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的定義。不同國(guó)家對(duì)服務(wù)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)不同。
國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)經(jīng)過(guò)幾年的搜集整理,給了服務(wù)機(jī)器人一個(gè)初步的定義:服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人,它能完成有益于人類(lèi)健康的服務(wù)工作,但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。這里,我們把其它一些貼近人們生活的機(jī)器人也列入其中。
服務(wù)機(jī)器 人與工業(yè)機(jī)器人的區(qū)別在于應(yīng)用領(lǐng)域不同:服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍更加廣泛,可從事維護(hù)保養(yǎng),修理,運(yùn)輸、清洗、安保、監(jiān)護(hù),消毒等工作,但不應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。與工業(yè)機(jī)器人相比,服務(wù)機(jī)器人智能化程度更高,主要是利用優(yōu)化算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制和傳感器等智能控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行自主導(dǎo)航定位以及路 徑規(guī)劃,可以脫離人為控制而自主規(guī)劃運(yùn)動(dòng)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,目前服務(wù)機(jī)器人可分為個(gè)人(家庭)服務(wù)機(jī)器人和專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人兩大種類(lèi)。個(gè)人(家庭)服務(wù)機(jī)器人包括家政機(jī)器人、休閑娛樂(lè)機(jī)器人以及助老助殘機(jī)器人,而專(zhuān) 業(yè)機(jī)器人則包括物流機(jī)器人、防護(hù)機(jī)器人、場(chǎng)地機(jī)器人、商業(yè)服務(wù)機(jī)器人和醫(yī)療機(jī)器人。
(二)多因素驅(qū)動(dòng)行業(yè)發(fā)展
1、勞動(dòng)力成本上升和消費(fèi)升級(jí)推動(dòng)行業(yè)需求增長(zhǎng)
勞動(dòng)力人口下降推動(dòng)了勞動(dòng)力成本的上升。數(shù)據(jù)顯示我國(guó)勞動(dòng)力人口逐漸下降,16-59 周歲 人口數(shù)量在 2012 年時(shí)為 9.37 億人,占總?cè)丝诒戎貫?69.2%,隨后逐年下降,2018 年勞動(dòng)力人 口總數(shù)為 8.97 億人,占總?cè)丝诒戎?64.3%,同比減少 470 萬(wàn)人,比重下降 0.6 個(gè)百分點(diǎn),勞動(dòng) 力人口的持續(xù)下降推高了我國(guó)勞動(dòng)力的成本。
我國(guó)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員工資從 2000 年的 9333 元增長(zhǎng)至 2018 年的 82413 元,年均復(fù)合增 長(zhǎng)率為 12.86%。且人口結(jié)構(gòu)老齡化使得勞動(dòng)力的供給繼續(xù)減少,進(jìn)一步推高了人力成本,從而 加強(qiáng)了對(duì)于“機(jī)器人替人”的需求。
第三產(chǎn)業(yè)占比提高提升了對(duì)服務(wù)機(jī)器人的需求。我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)在 GDP 中的占比持續(xù)提升, 2019 年我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)占 GDP 的比重已增加至 53.9%。我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)占比從 2000 年的 27.5%提升至 2018 年的 46.3%。第三產(chǎn)業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè),其占比的提升有望推動(dòng)服務(wù)機(jī) 器人需求的增長(zhǎng)。
消費(fèi)升級(jí)推動(dòng)行業(yè)需求增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示,2019年我國(guó)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為42359元, 同比增長(zhǎng) 7.9%,近 10 年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 9.45%。2019 年最終消費(fèi)支出對(duì) GDP 增長(zhǎng)的貢 獻(xiàn)率為 57.8%,長(zhǎng)期看我國(guó)消費(fèi)升級(jí)的趨勢(shì)仍將繼續(xù)。在長(zhǎng)期消費(fèi)升級(jí)的趨勢(shì)下,行業(yè)有望保持 增長(zhǎng)。
隨著生活節(jié)奏的加快,人們希望從繁瑣的家務(wù)中解脫出來(lái),而家政機(jī)器人的出現(xiàn)使人們的生活更加便利,也滿(mǎn)足了人們追求高品質(zhì)生活的需求。同時(shí)年輕一代消費(fèi)者對(duì)于智能產(chǎn)品的消費(fèi)需求不斷升級(jí),從智能手機(jī)到智能穿戴、智能家居、智能車(chē)載等,從單純的工具性應(yīng)用到情感交流、 日常陪護(hù),服務(wù)機(jī)器人正逐漸成為人們?nèi)粘I畹囊徊糠帧?/span>
2、技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展
服務(wù)機(jī)器人的主要功能包括導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)交互,涉及的主要技術(shù)分別為 SLAM (定位和地圖創(chuàng)建)、液壓控制/電機(jī)控制、人工智能技術(shù)。
①導(dǎo)航定位技術(shù)使服務(wù)機(jī)器人能夠感知周?chē)h(huán)境,并自主規(guī)劃路徑進(jìn)行移動(dòng),目前的掃地機(jī)器人、送餐機(jī)器人、配送機(jī)器人等的核心就是導(dǎo)航定位技術(shù)。按照所實(shí)現(xiàn)的功能劃分,自主定位導(dǎo)航技術(shù)主要包括了自主地圖構(gòu)建(基于現(xiàn)有地圖、離線(xiàn)地圖及同步定位和建圖)、實(shí)時(shí)環(huán)境定位(同步定位和建圖與信標(biāo)定位等)、導(dǎo)航(全局、局部路徑規(guī)劃及障礙物規(guī)劃)、傳感器技術(shù)(激 光雷達(dá)、深度攝像頭等)。
②運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)則賦予了服務(wù)機(jī)器人按需求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的能力,核心技術(shù)包括控制傳感器、伺服舵機(jī)、減速器等,舵機(jī)機(jī)器人就是以運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)為核心的服務(wù)機(jī)器人。除部分特定領(lǐng)域機(jī)器人外,市面上多數(shù)服務(wù)機(jī)器人為穩(wěn)定型和可靠性更強(qiáng)的輪式或履帶式,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看,隨著服務(wù)機(jī)器人服務(wù)范圍的擴(kuò)大,行走環(huán)境也將變得多樣(如樓梯),因此足式機(jī)器人才是未來(lái)發(fā) 展的趨勢(shì),而足式機(jī)器人也對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)提出了更高的要求。
③人工智能技術(shù)大幅提高了服務(wù)機(jī)器人的智能化程度,不僅使機(jī)器人具備了基本的語(yǔ)言溝通能力、圖像識(shí)別能力,甚至賦予了機(jī)器人情感交流和強(qiáng)大的邏輯計(jì)算能力。此外,利用深度學(xué)習(xí)算法,并加以大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練,服務(wù)機(jī)器人就可以模仿人類(lèi)形成自己的一套做事方法,并在之后 加以運(yùn)用。
技術(shù)進(jìn)步能夠更好的滿(mǎn)足下游需求。服務(wù)機(jī)器人是技術(shù)驅(qū)動(dòng)型行業(yè),其性能滿(mǎn)足人們的需求是產(chǎn)品大規(guī)模推廣的先決技術(shù)條件。隨著技術(shù)的進(jìn)步,服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品的性能不斷提升,行業(yè)有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)。以?huà)叩貦C(jī)器人為例,在行業(yè)發(fā)展的初期,掃地機(jī)器人為隨機(jī)碰撞式,存在漏掃、重復(fù)清掃、容易被困等諸多問(wèn)題,產(chǎn)品接受度不高。隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品性能的提升,掃地機(jī)器人逐漸跨過(guò)了夠用、好用兩個(gè)門(mén)檻,行業(yè)迎來(lái)了高速增長(zhǎng),并誕生出科沃斯、石頭科技兩家上市 公司。
目前在服務(wù)機(jī)器人的三大技術(shù)中,導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟,以導(dǎo)航技術(shù)為核心的產(chǎn)品也 更早成熟,比如掃地機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等。此外,物聯(lián)網(wǎng)、5G 以及云計(jì)算的發(fā)展,都將為行業(yè)注 入增長(zhǎng)動(dòng)力。
技術(shù)成熟和規(guī)模效應(yīng)帶來(lái)產(chǎn)品價(jià)格下降,從而推動(dòng)行業(yè)成長(zhǎng)。服務(wù)機(jī)器人目前處于行業(yè)發(fā)展的早期階段,研發(fā)費(fèi)用較高,并且規(guī)?;潭炔桓撸虼水a(chǎn)品價(jià)格高啟。隨著技術(shù)的成熟和產(chǎn)品滲透率提升后的規(guī)模效應(yīng),服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品的價(jià)格將會(huì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。而服務(wù)機(jī)器人價(jià)格的下 降也將加快其滲透率的提升,從而推動(dòng)行業(yè)增長(zhǎng)。
3、服務(wù)機(jī)器人不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域
隨著行業(yè)的發(fā)展,服務(wù)機(jī)器人也在“人做不到的事”和“人不愿意做的事”上大展身手,從而創(chuàng)造出新的需求。例如一些專(zhuān)業(yè)機(jī)器人在極端環(huán)境和精細(xì)操作等特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用,比如達(dá)芬 奇手術(shù)機(jī)器人、反恐防暴機(jī)器人、軍用無(wú)人機(jī)等。
其中,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人可以輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù),可以完成一些人手無(wú)法完成的極為精細(xì)的動(dòng)作,手術(shù)切口也可以開(kāi)的非常小,從而加快患者的術(shù)后恢復(fù);而反恐防暴機(jī)器人可用于替代人們?cè)谖kU(xiǎn)、惡劣、有害的環(huán)境中進(jìn)行探查、排除或銷(xiāo)毀爆炸物,此外還可應(yīng)用于消防、搶救人質(zhì)、以及與恐怖分子對(duì)抗等任務(wù);軍用無(wú)人機(jī)可應(yīng)用于偵察預(yù)警、跟蹤定位、特種作戰(zhàn)、精確制導(dǎo)、 信息對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)搜救等各類(lèi)戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)任務(wù),在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。
4、政策支持為行業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航
為促進(jìn)我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,工信部等部委陸續(xù)出臺(tái)一系列政策。國(guó)家發(fā)改委、工 信部和財(cái)政部 2016 年共同制定的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020 年)》明確,到 2020 年,我 國(guó)實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人年銷(xiāo)售收入超 300 億元,在國(guó)家政策的引導(dǎo)下,我國(guó)服務(wù)機(jī)器人發(fā)展迅速。
(三)中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)快速增長(zhǎng)
1、服務(wù)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速,市場(chǎng)空間巨大
根據(jù)IFR數(shù)據(jù),2018年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為92.5億美元,近5年復(fù)合增長(zhǎng)率為23.5% 其中家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模分別為 44.8 億美元、25.4 億 美元和 22.3 億美元。
2018 年中國(guó)服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模為 18.4 億美元,占全球市場(chǎng)的比例為 19.9%,中國(guó)服務(wù) 機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模近五年的復(fù)合增長(zhǎng)率為 40%,增長(zhǎng)速度快于全球市場(chǎng)。中國(guó)電子學(xué)會(huì)預(yù)計(jì),隨 著停車(chē)機(jī)器人、超市機(jī)器人等新興應(yīng)用場(chǎng)景機(jī)器人的快速發(fā)展,2021 年我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī) 模有望接近 40 億美元。
服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)空間巨大,麥肯錫咨詢(xún)將機(jī)器人列入影響未來(lái)的12項(xiàng)顛覆性技術(shù),并預(yù)測(cè)到 2025年,先進(jìn)機(jī)器人在在制造業(yè)、醫(yī)療和服務(wù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用可創(chuàng)造1.7萬(wàn)億—4.5萬(wàn)億美元的 產(chǎn)值。其中,應(yīng)用于人體功能增強(qiáng)的機(jī)器人領(lǐng)域?qū)?chuàng)造6000億—2萬(wàn)億美元的產(chǎn)值;在外科手術(shù) 機(jī)器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造2000億—6000億美元的產(chǎn)值;在家庭服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造2000億—5000 億美元的產(chǎn)值;在商用服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造1000億—2000億美元的產(chǎn)值。
2、我國(guó)已涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的服務(wù)機(jī)器人企業(yè)
從產(chǎn)業(yè)鏈上看,服務(wù)機(jī)器人的上游為零部件廠商,包括芯片、傳感器、舵機(jī)、減速器等;中 游包括系統(tǒng)集成商、本體制造商;下游產(chǎn)品主要分為個(gè)人/家庭和專(zhuān)業(yè)兩類(lèi),分別面向 C 端和 B 端用戶(hù),產(chǎn)品最終面向各個(gè)細(xì)分的服務(wù)領(lǐng)域。
服務(wù)機(jī)器人行業(yè)起步較晚,尚處于發(fā)展的早期階段,我國(guó)與國(guó)外處于相近的發(fā)展水平,并且已經(jīng)涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的企業(yè),如醫(yī)療消毒服務(wù)機(jī)器人企業(yè)獵戶(hù)星空,迎賓機(jī)器人企業(yè)達(dá)闥,掃地機(jī)器人企業(yè)科沃斯和石頭科技、無(wú)人機(jī)企業(yè)大疆、巡檢機(jī)器 人企業(yè)億嘉和、人形機(jī)器人企業(yè)優(yōu)必選等。
二、疫情對(duì)行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響
(一)疫情催生出對(duì)服務(wù)機(jī)器人的需求
新冠疫情防護(hù)最重要的就是減少人與人的直接接觸,同時(shí)在抗疫一線(xiàn)也面臨著人手不足的問(wèn)題,服務(wù)機(jī)器人能夠較好地解決這些問(wèn)題,在配送、醫(yī)療、巡檢領(lǐng)域發(fā)揮了較好的作用。尤其是 配送領(lǐng)域,實(shí)質(zhì)性的影響已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。
1、配送領(lǐng)域
無(wú)人配送是指在物品流通環(huán)節(jié)中沒(méi)有或是少量人工參與,用機(jī)器替代人工或人機(jī)協(xié)作的配送方式?!白詈笠还铩笔侵肝锪髋渌偷淖詈笠粋€(gè)環(huán)節(jié),由物流企業(yè)將貨物派送到客戶(hù)手中,存在節(jié)點(diǎn)多、場(chǎng)景復(fù)雜、成本高等問(wèn)題。無(wú)人配送解決的是物流配送“最后一公里”的痛點(diǎn),目的是 提高效率并降低人工成本,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同可分為室外配送和室內(nèi)配送。
(1)室外:社區(qū)和工業(yè)園區(qū)
室外配送的距離一般在 100 米以上,應(yīng)用的場(chǎng)景包括社區(qū)、工業(yè)園區(qū)等,目前室外配送以 配送無(wú)人車(chē)和無(wú)人機(jī)為主。配送范圍內(nèi)的人們下單后,調(diào)度中心系統(tǒng)會(huì)將訂單指派給配送車(chē)。無(wú)人車(chē)取貨之后,自動(dòng)行駛到目的地社區(qū)無(wú)接觸配送點(diǎn),隨后顧客自行取走貨箱中的物品。無(wú)人配送可以全程隔絕人們之間的接觸,例如,美團(tuán)的無(wú)人配送車(chē)在此次疫情中就得到了較好地應(yīng)用, 為北京市順義區(qū)多個(gè)社區(qū)居民配送果蔬食品。
根據(jù)國(guó)家郵政局?jǐn)?shù)據(jù),2019 年度中國(guó)的快遞業(yè)務(wù)量共有 635.2 億件,按照快遞員每天配送 100 件并且全年無(wú)休計(jì)算,對(duì)應(yīng)約 174 萬(wàn)快遞員。數(shù)據(jù)顯示,美團(tuán)點(diǎn)評(píng)大約有 50 萬(wàn)的騎手,考 慮到其市場(chǎng)份額為 59.1%,則整個(gè)行業(yè)對(duì)應(yīng)約 85 萬(wàn)的騎手。假定有 10%的快遞員和騎手被服務(wù) 機(jī)器人取代,并且每個(gè)服務(wù)機(jī)器人可以替代 2 個(gè)騎手,則對(duì)應(yīng)需求為 13 萬(wàn)臺(tái),參照市面上商用 服務(wù)機(jī)器人價(jià)格,按照單價(jià) 10 萬(wàn)元計(jì)算,對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間為 130 億元。
(2)室內(nèi):醫(yī)院和寫(xiě)字樓
室內(nèi)配送的距離一般在 100 米以?xún)?nèi),應(yīng)用場(chǎng)景包括醫(yī)院、寫(xiě)字樓、餐廳等。室內(nèi)配送的距 離相對(duì)較短,但場(chǎng)景比較復(fù)雜,如電梯、閘機(jī)等。
①醫(yī)院:配送機(jī)器人不僅減少了醫(yī)護(hù)人員頻繁接觸患者和病毒的可能性,也在一定程度上減輕了醫(yī)護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在此次疫情中普渡科技、塞特智能科技的配送機(jī)器人都實(shí)現(xiàn)了較好的應(yīng)用,可根據(jù)醫(yī)院需求執(zhí)行遞送化驗(yàn)單、藥物、食品等工作,節(jié)省了醫(yī)護(hù)人員的精力并降低了感 染的風(fēng)險(xiǎn)。
②寫(xiě)字樓:企業(yè)復(fù)工后,寫(xiě)字樓對(duì)智能配送機(jī)器人的需求也會(huì)大幅增長(zhǎng)。寫(xiě)字樓是人流高聚集地,其中辦公樓中的電梯更是高危場(chǎng)景,來(lái)往人員在取餐時(shí)容易導(dǎo)致交叉感染,而配送機(jī)器人或者說(shuō)送餐機(jī)器人的功能便可以解決最危險(xiǎn)的一環(huán)。上海的一些寫(xiě)字樓內(nèi)已經(jīng)配備了無(wú)人配送機(jī)器人。經(jīng)過(guò)物業(yè)測(cè)溫的外賣(mài)員或快遞員將外賣(mài)和快遞放進(jìn)機(jī)器人后就能離開(kāi),機(jī)器人可自行通過(guò)閘機(jī)、電梯等,負(fù)責(zé)將物品送到各個(gè)樓層。這樣能避免外賣(mài)或快遞在樓下堆積、用戶(hù)領(lǐng)取時(shí)出現(xiàn) 聚集等問(wèn)題。
根據(jù)國(guó)家衛(wèi)計(jì)委數(shù)據(jù),截至 2019 年 11 月份,我國(guó)共有 33972 家醫(yī)院,假定 10%的醫(yī)院會(huì) 配備 2 臺(tái)配送機(jī)器人,用于配送藥品、檢驗(yàn)樣本、醫(yī)用廢品回收等,對(duì)應(yīng)需求約為 6800 臺(tái),市 場(chǎng)規(guī)模約 6.8 億元。
數(shù)據(jù)顯示,截至 2018 年 6 月,我國(guó)北上廣深四個(gè)城市的甲級(jí)寫(xiě)字樓存量合計(jì)為 2651 萬(wàn)平 方米,按照每棟樓 3 萬(wàn)平米計(jì)算(30 層*每層 1000 平米),共有約 880 棟樓甲級(jí)寫(xiě)字樓,按照 每棟樓配備 2 臺(tái)配送機(jī)器人,對(duì)應(yīng)需求為 1760 臺(tái),按照單價(jià) 10 萬(wàn)元計(jì)算,則北上廣深四個(gè)城 市的寫(xiě)字樓對(duì)應(yīng)市場(chǎng)需求約 1.76 億元。
2、醫(yī)用領(lǐng)域:遠(yuǎn)程診斷、消毒殺菌
在此次疫情當(dāng)中,醫(yī)院是防護(hù)的重點(diǎn)地段,服務(wù)機(jī)器人在醫(yī)院中的應(yīng)用包括智能導(dǎo)診、消毒 殺菌等。
(1)智能導(dǎo)診
遠(yuǎn)程診斷的效率更高,1 臺(tái)機(jī)器人能夠幫助 40 多位患者進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。引入疫情防控 協(xié)作機(jī)器人,幫助醫(yī)生處理了前期問(wèn)詢(xún)、預(yù)診等并非特別緊急的工作,從而大幅節(jié)省了醫(yī)護(hù)人員的精力。并且這種非接觸式的智能遠(yuǎn)程問(wèn)診,也為醫(yī)生的工作增加了安全性。例如,北京市海淀 醫(yī)院部署了北京金山安全的 Orion Star 疫情防控協(xié)作機(jī)器人,借助該機(jī)器人,醫(yī)生和患者可實(shí)現(xiàn) “遠(yuǎn)程雙向視頻問(wèn)診”。在護(hù)士臺(tái)待命的疫情防控協(xié)作機(jī)器人,可根據(jù)醫(yī)護(hù)人員發(fā)起的需求,到 達(dá)指定位置或者病床進(jìn)行問(wèn)診,包括體溫、查看舌苔情況等。
(2)消毒殺菌
消毒機(jī)器人可以自主對(duì)環(huán)境進(jìn)行消毒,更符合疫情中需要較高頻率消毒的需求。例如,上海鈦米機(jī)器人公司的消毒機(jī)器人能夠針對(duì)環(huán)境物表和空氣進(jìn)行自主移動(dòng)式多點(diǎn)消毒,彌補(bǔ)傳統(tǒng)固定式空氣消毒機(jī)、紫外線(xiàn)燈管、及化學(xué)熏蒸法的不足,可以滿(mǎn)足更高水平的消毒要求。不僅如此, 該機(jī)器人還配備消毒管理軟件,自動(dòng)根據(jù)空間面積計(jì)算消毒時(shí)間,圍繞消毒目標(biāo)進(jìn)行 360°消毒。
根據(jù)國(guó)家衛(wèi)計(jì)委數(shù)據(jù),截至 2019 年 11 月份,我國(guó)共有 33972 家醫(yī)院,假定 10%的醫(yī)院配 備智能導(dǎo)診和消毒機(jī)器人,每家配備 2 臺(tái)智能導(dǎo)診機(jī)器人和 2 臺(tái)消毒殺菌機(jī)器人,對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)需 求約為 13600 臺(tái)。參照深圳市婦幼保健院的智能導(dǎo)機(jī)器人采購(gòu)項(xiàng)目的中標(biāo)價(jià)格,按照單價(jià) 20 萬(wàn) 元計(jì)算,對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間為 27.2 億元。
3、巡檢:監(jiān)測(cè)是否佩戴口罩、自動(dòng)檢測(cè)體溫
巡檢機(jī)器人在此次疫情中發(fā)揮了重要的作用。巡檢機(jī)器人可以在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、廣場(chǎng)等人流密集地段幫助一線(xiàn)工作人員進(jìn)行巡邏,檢測(cè)來(lái)往人流是否佩戴口罩、自動(dòng)檢測(cè)體溫,從而有效地降低了人員感染病情的幾率。例如,優(yōu)必選科技與公安部合作研發(fā)的警用巡視機(jī)器人“建國(guó)”能夠 在防護(hù)重點(diǎn)地區(qū) 24 小時(shí)不間斷自動(dòng)運(yùn)行,實(shí)施巡邏與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,它能夠?qū)谡譅顟B(tài)下人員的有 效識(shí)別與溯源,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)體溫檢測(cè),分擔(dān)民警、輔警等一線(xiàn)工作人員的巡邏任務(wù),降低人員被交 叉感染的幾率。同時(shí),該巡視機(jī)器人還可以使用警用 PDT 加密數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò),從指揮中心直接 發(fā)起對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的指揮、處置,指令時(shí)延小于 200 毫秒,可加快現(xiàn)場(chǎng)的反應(yīng)速度,對(duì)疑似病例進(jìn)行 及時(shí)攔截。
數(shù)據(jù)顯示,2018 年我國(guó)的軌道交通車(chē)站數(shù)為 3412 個(gè),2019 年民用航空通航的機(jī)場(chǎng)數(shù)量為 238 個(gè),假定每個(gè)站點(diǎn)配備 3 臺(tái)巡檢機(jī)器人,則對(duì)應(yīng)需求大約為 11000 臺(tái),參照商用服務(wù)機(jī)器 人價(jià)格,按照單價(jià) 10 萬(wàn)元計(jì)算,對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間為 11 億元。
在此次疫情中,各類(lèi)服務(wù)機(jī)器人發(fā)揮的作用讓各行各業(yè)清晰地認(rèn)識(shí)到服務(wù)機(jī)器人在行業(yè)內(nèi)的商業(yè)價(jià)值和服務(wù)價(jià)值,同時(shí)服務(wù)機(jī)器人也正式切入了人們生活領(lǐng)域。無(wú)論是隔離醫(yī)院、生活社區(qū),還是寫(xiě)字樓,當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入到這些場(chǎng)景以后,人們可以慢慢習(xí)慣機(jī)器人的融入,機(jī)器人有望成為 生活、工作中的一部分,此次疫情加大了市場(chǎng)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的需求。
(二)疫情導(dǎo)致服務(wù)機(jī)器人新功能加速出現(xiàn)
服務(wù)機(jī)器人在此次疫情中大展身手,在“戰(zhàn)疫”過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。此次疫情對(duì)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)生了新的功能性需求。比如巡檢機(jī)器人自動(dòng)監(jiān)測(cè)行人是否佩戴口罩和自動(dòng)檢測(cè)體溫、掃地機(jī)器人增加消毒功能等。新的需求推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人功能性的豐富和提升,從而有望加快行業(yè)的 發(fā)展。
(三)疫情助推服務(wù)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步
1、導(dǎo)航是服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)之一
導(dǎo)航技術(shù)是按照一定的規(guī)則,規(guī)劃出一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)與障礙物無(wú)碰撞的最優(yōu)路徑,具體包括傳感器技術(shù)、定位、路徑規(guī)劃等。常見(jiàn)的導(dǎo)航技術(shù)包括慣性導(dǎo)航、傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航和視覺(jué)導(dǎo)航三種。而傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航中根據(jù)采用傳感器的不同,又可分為紅外導(dǎo)航、超聲導(dǎo)航、激光導(dǎo) 航等。
(1)慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航是利用慣性元件(加速度計(jì)和陀螺儀)來(lái)測(cè)量機(jī)器人本身的加速度以及角速度,結(jié)合已知的初始位置,經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到速度、位置、姿態(tài)等參數(shù),進(jìn)而達(dá)到機(jī)器人自主導(dǎo)航的目的。慣性導(dǎo)航技術(shù)隱蔽性好,不易受外界干擾,但導(dǎo)航精度會(huì)隨著機(jī)器人所走航程的增加而下降,且誤差會(huì)累計(jì),通常需要進(jìn)行誤差修正,因此慣性導(dǎo)航技術(shù)多用于與其他導(dǎo)航方式相結(jié)合的組合式 導(dǎo)航。
慣性導(dǎo)航最初主要應(yīng)用于航空宇航領(lǐng)域,之后隨著傳感器、微電子等成本的下降,慣性導(dǎo)航技術(shù)也應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人行業(yè),例如早期的掃地機(jī)器人就采用了慣性導(dǎo)航的方式,但由于誤差會(huì)不斷累計(jì)的特點(diǎn),在頻繁轉(zhuǎn)向、頻繁碰撞的情況下,會(huì)越來(lái)越無(wú)法保持正確的行走方向,因此存 在較為嚴(yán)重的重復(fù)清掃現(xiàn)象。
(2)傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航
傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航通過(guò)非視覺(jué)傳感器進(jìn)行定位導(dǎo)航,常用的傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航技術(shù)有紅外導(dǎo)航, 超聲導(dǎo)航和激光導(dǎo)航。
三種導(dǎo)航方式都是利用發(fā)射和接收反射信號(hào)時(shí)間差來(lái)確定機(jī)器人與被測(cè)物體之間的距離,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人導(dǎo)航。激光導(dǎo)航的精準(zhǔn)度較高、方案也相對(duì)成熟,目前在掃地機(jī)器人等行業(yè)中獲得了比較廣泛的應(yīng)用。例如在掃地機(jī)器人的應(yīng)用中,激光頭安裝在機(jī)器人頂部,每隔數(shù)十毫秒旋轉(zhuǎn)一周, 發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的激光。接收到反射光時(shí),經(jīng)過(guò)解調(diào),就可以得到有效的信號(hào),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。
(3)視覺(jué)導(dǎo)航
視覺(jué)導(dǎo)航通過(guò)在機(jī)器人上裝載攝像機(jī),獲取機(jī)器人周?chē)h(huán)境的視覺(jué)信息,通過(guò)圖像處理完成障礙物以及路標(biāo)的識(shí)別,得到導(dǎo)航參數(shù)并完成導(dǎo)航。視覺(jué)導(dǎo)航因其獲取信息完整,定位精度高,智能化水平高等優(yōu)點(diǎn),在服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用上有諸多優(yōu)勢(shì),但其也存在不足,比如,視覺(jué)導(dǎo)航需要處理的信息量較大,且遠(yuǎn)距離導(dǎo)航的精度較低,這就需要通過(guò)改進(jìn)視覺(jué)導(dǎo)航相關(guān)算法或?qū)⒁曈X(jué) 導(dǎo)航與其他導(dǎo)航方式結(jié)合來(lái)改善。
根據(jù)攝像機(jī)數(shù)目和種類(lèi)的不同,視覺(jué)導(dǎo)航分為單目視覺(jué)導(dǎo)航、雙目視覺(jué)導(dǎo)航以及 RGB-D 相 機(jī)視覺(jué)導(dǎo)航。單目視覺(jué)導(dǎo)航計(jì)算量小,算法較為成熟,但視野范圍有限;雙目視覺(jué)導(dǎo)航能夠獲得較為全面的環(huán)境信息,并且能夠通過(guò)立體匹配得到場(chǎng)景中的深度信息,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的三維定位,但 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要處理的信息量大,對(duì)算法要求高;RGB-D 相機(jī)視覺(jué)導(dǎo)航采用 RGB-D 相機(jī)獲得 環(huán)境的圖像信息和距離信息,RGB-D 相機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)光測(cè)距或飛行時(shí)間測(cè)距原理制作而成,可以 直接獲得像素點(diǎn)到對(duì)應(yīng)物體表面點(diǎn)的實(shí)際距離,但視野范圍小、圖像噪音大、價(jià)格更貴。
2、導(dǎo)航技術(shù)主要包括定位和路徑規(guī)劃兩部分
服務(wù)機(jī)器人的工作環(huán)境是由已知的靜態(tài)障礙物和動(dòng)態(tài)障礙物(如人、寵物)所組成。在部分環(huán)境未知的情況下,機(jī)器人導(dǎo)航一般分為機(jī)器人定位、路徑規(guī)劃(構(gòu)建全局地圖、尋找最優(yōu)路徑、 避障、路徑跟蹤)兩個(gè)部分。
(1)機(jī)器人定位
機(jī)器人定位技術(shù)主要有相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩種。在服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航的過(guò)程中,機(jī)器人需要通過(guò)自主定位技術(shù)來(lái)確定當(dāng)前自身在環(huán)境中所處的位置及方向,機(jī)器人定位技術(shù)主要有相對(duì)定位 和絕對(duì)定位兩種。
相對(duì)定位方法中比較傳統(tǒng)的是航位推算法,機(jī)器人在已知初始位置和方向的情況下,在移動(dòng)的同時(shí)利用裝載的加速度計(jì)、羅經(jīng)、陀螺儀等傳感器得到機(jī)器人所走路程,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位。 但這種方法的定位誤差會(huì)隨著機(jī)器人所走路程的增加而積累。
而基于絕對(duì)定位的導(dǎo)航方式包括:傳感器定位、地圖匹配定位、無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別定位、WIFI 定位技術(shù)等。目前常用的定位技術(shù)為傳感器定位。
(2)路徑規(guī)劃
在部分環(huán)境未知的情況下,路徑規(guī)劃一般包括構(gòu)建全局地圖、尋找最優(yōu)路徑、避障、路徑跟 蹤幾個(gè)部分。
構(gòu)建環(huán)境地圖:路徑規(guī)劃的第一步就是構(gòu)建環(huán)境地圖,環(huán)境地圖信息包括工作場(chǎng)所的形狀、長(zhǎng)寬度,障礙物的大小、分布,動(dòng)態(tài)變化等。其建立方法有:拓?fù)涞貓D,特征地圖,柵格地圖。
尋找最優(yōu)路徑:構(gòu)造全局地圖之后,需要按照一定的規(guī)則尋找最優(yōu)路徑。路徑規(guī)劃根據(jù)使用場(chǎng)景分為點(diǎn)到點(diǎn)路徑規(guī)劃和全覆蓋路徑規(guī)劃。在掃地機(jī)器人清潔的過(guò)程中,使用的是全覆蓋路徑規(guī)劃。此時(shí),路徑規(guī)劃的原則是盡可能提高運(yùn)動(dòng)路徑的對(duì)清掃區(qū)域覆蓋率并且降低重復(fù)率;配送機(jī)器人使用的是點(diǎn)到點(diǎn)路徑規(guī)劃。此時(shí)路徑規(guī)劃的原則是尋找當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的最短無(wú)障礙距離。
避障:機(jī)器人在工作的過(guò)程中,需要避開(kāi)障礙物,如椅子,行人等。避障是機(jī)器人路徑規(guī)劃 中的關(guān)鍵技術(shù),避障技術(shù)包括兩種形式:(1)機(jī)器人到障礙物前一定距離停下來(lái)的簡(jiǎn)單粗糙算法 (2)讓機(jī)器人主動(dòng)繞過(guò)障礙物的智能算法。相對(duì)來(lái)說(shuō),后者更為復(fù)雜,因?yàn)樗粌H需要檢測(cè)障 礙物,而且需要對(duì)障礙物的尺寸進(jìn)行量化。當(dāng)?shù)玫秸系K物的幾何屬性以后,就可以使用避障算法計(jì)算出機(jī)器人的轉(zhuǎn)向角使機(jī)器人繞開(kāi)障礙物,并且到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。目前掃地機(jī)器人主要應(yīng)用的是第 一種算法,而一些商用服務(wù)機(jī)器人則使用第二種智能算法。
路徑跟蹤:路徑跟蹤是要讓機(jī)器人沿一條預(yù)先制定的路徑移動(dòng),機(jī)器人偏離原有路徑時(shí)(如 避障后),需要根據(jù)一定的算法回歸到原本路徑上,即路徑跟蹤。
3、疫情暴露了行業(yè)在技術(shù)上存在的短板,有望催化行業(yè)發(fā)展進(jìn)程
產(chǎn)品不夠好用是制約行業(yè)發(fā)展的最大障礙。“機(jī)器替人”的需求始終存在,并且市場(chǎng)空間巨大,行業(yè)的根本矛盾在于供給側(cè),現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品不夠好用是制約行業(yè)發(fā)展的最大障礙。此次疫情中服務(wù)機(jī)器人被應(yīng)用于更加復(fù)雜的場(chǎng)景,對(duì)服務(wù)機(jī)器人提出更高要求的同時(shí)暴露了行業(yè) 在技術(shù)上存在的短板。
傳感器和計(jì)算芯片的性能不足。傳感器是服務(wù)機(jī)器人獲取外界信息的途徑,傳感器的性能和穩(wěn)定性對(duì)服務(wù)機(jī)器人而言十分關(guān)鍵。目前主要采用激光雷達(dá),但激光雷達(dá)價(jià)格高昂并且穩(wěn)定性難以滿(mǎn)足復(fù)雜場(chǎng)景下的需求。尤其是在室外環(huán)境中,傳感器需要感知的距離更遠(yuǎn),并且光線(xiàn)、溫度不如室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,目前傳感器的性能和穩(wěn)定性難以滿(mǎn)足要求。此外,服務(wù)機(jī)器人需要處理復(fù)雜的環(huán)境信息,對(duì)低功耗、高性能的計(jì)算芯片需求較大,現(xiàn)有計(jì)算芯片的性能不足也是制約行業(yè)發(fā) 展的一個(gè)短板。
導(dǎo)航技術(shù)的精確程度不夠。目前在構(gòu)建地圖上還不夠精準(zhǔn),尤其在室外環(huán)境下,需要構(gòu)建的地圖面積更大,目前往往是提前采集地圖的數(shù)據(jù)信息,而不是實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖。在路徑規(guī)劃和避障上,也難以規(guī)劃出最有效路徑,例如消毒機(jī)器人難以全面覆蓋所有醫(yī)院場(chǎng)景,而走廊等地方就是 機(jī)器人的工作死角。對(duì)于醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療物資運(yùn)輸機(jī)器人而言,也存在定位不夠精準(zhǔn)的問(wèn)題。
智能化和應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的能力不足。現(xiàn)有服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品局限于單一場(chǎng)景、單一任務(wù),尚不能滿(mǎn)足用戶(hù)智能化需求,與人們期望的能夠執(zhí)行通用復(fù)雜任務(wù)的服務(wù)機(jī)器人還存在不小差距,人 機(jī)交互、柔順控制、功能仿生、智能感知等關(guān)鍵技術(shù)仍制約著行業(yè)的發(fā)展。
突如其來(lái)的疫情在加大對(duì)服務(wù)機(jī)器人需求的同時(shí),也將其短板暴露出來(lái)并引起人們的重視。疫情結(jié)束后,服務(wù)機(jī)器人企業(yè)有望根據(jù)用戶(hù)需求,提供更加切合實(shí)際和針對(duì)用戶(hù)痛點(diǎn)的解決方案。
疫情之后,AI人工智能領(lǐng)域,服務(wù)機(jī)器人將會(huì)快速發(fā)展。