什么是服务机器人？新冠肺炎下服务机器人发展趋势分析

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

一、服务机器人行情

（一）种类多，应用广

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到目前为止尚没有一个严格的定义。不同国家对服务机器人的认识不同。

国际机器人联合会经过几年的搜集整理，给了服务机器人一个初步的定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。这里，我们把其它一些贴近人们生活的机器人也列入其中。

根据应用领域的不同，目前服务机器人可分为个人（家庭）服务机器人和专业服务机器人两大种类。个人（家庭）服务机器人包括家政机器人、休闲娱乐机器人以及助老助残机器人，而专 业机器人则包括物流机器人、防护机器人、场地机器人、商业服务机器人和医疗机器人。

（二）多因素驱动行业发展

1、劳动力成本上升和消费升级推动行业需求增长

劳动力人口下降推动了劳动力成本的上升。数据显示我国劳动力人口逐渐下降，16-59 周岁 人口数量在 2012 年时为 9.37 亿人，占总人口比重为 69.2%，随后逐年下降，2018 年劳动力人 口总数为 8.97 亿人，占总人口比重 64.3%，同比减少 470 万人，比重下降 0.6 个百分点，劳动 力人口的持续下降推高了我国劳动力的成本。

我国城镇单位就业人员工资从 2000 年的 9333 元增长至 2018 年的 82413 元，年均复合增 长率为 12.86%。且人口结构老龄化使得劳动力的供给继续减少，进一步推高了人力成本，从而 加强了对于“机器人替人”的需求。

第三产业占比提高提升了对服务机器人的需求。我国第三产业在 GDP 中的占比持续提升， 2019 年我国第三产业占 GDP 的比重已增加至 53.9%。我国第三产业就业人数占比从 2000 年的 27.5%提升至 2018 年的 46.3%。第三产业属于劳动密集型产业，其占比的提升有望推动服务机 器人需求的增长。

消费升级推动行业需求增长。数据显示，2019年我国城镇居民人均可支配收入为42359元， 同比增长 7.9%，近 10 年的年均复合增长率为 9.45%。2019 年最终消费支出对 GDP 增长的贡 献率为 57.8%，长期看我国消费升级的趋势仍将继续。在长期消费升级的趋势下，行业有望保持 增长。

随着生活节奏的加快，人们希望从繁琐的家务中解脱出来，而家政机器人的出现使人们的生活更加便利，也满足了人们追求高品质生活的需求。同时年轻一代消费者对于智能产品的消费需求不断升级，从智能手机到智能穿戴、智能家居、智能车载等，从单纯的工具性应用到情感交流、 日常陪护，服务机器人正逐渐成为人们日常生活的一部分。

2、技术进步推动行业发展

服务机器人的主要功能包括导航定位、运动控制和人机交互，涉及的主要技术分别为 SLAM （定位和地图创建）、液压控制/电机控制、人工智能技术。

①导航定位技术使服务机器人能够感知周围环境，并自主规划路径进行移动，目前的扫地机器人、送餐机器人、配送机器人等的核心就是导航定位技术。按照所实现的功能划分，自主定位导航技术主要包括了自主地图构建（基于现有地图、离线地图及同步定位和建图）、实时环境定位（同步定位和建图与信标定位等）、导航（全局、局部路径规划及障碍物规划）、传感器技术（激 光雷达、深度摄像头等）。

②运动控制技术则赋予了服务机器人按需求进行运动的能力，核心技术包括控制传感器、伺服舵机、减速器等，舵机机器人就是以运动控制技术为核心的服务机器人。除部分特定领域机器人外，市面上多数服务机器人为稳定型和可靠性更强的轮式或履带式，但从长远的角度来看，随着服务机器人服务范围的扩大，行走环境也将变得多样（如楼梯），因此足式机器人才是未来发 展的趋势，而足式机器人也对运动控制技术提出了更高的要求。

③人工智能技术大幅提高了服务机器人的智能化程度，不仅使机器人具备了基本的语言沟通能力、图像识别能力，甚至赋予了机器人情感交流和强大的逻辑计算能力。此外，利用深度学习算法，并加以大量数据的训练，服务机器人就可以模仿人类形成自己的一套做事方法，并在之后 加以运用。

技术进步能够更好的满足下游需求。服务机器人是技术驱动型行业，其性能满足人们的需求是产品大规模推广的先决技术条件。随着技术的进步，服务机器人产品的性能不断提升，行业有望迎来高速增长。以扫地机器人为例，在行业发展的初期，扫地机器人为随机碰撞式，存在漏扫、重复清扫、容易被困等诸多问题，产品接受度不高。随着技术进步和产品性能的提升，扫地机器人逐渐跨过了够用、好用两个门槛，行业迎来了高速增长，并诞生出科沃斯、石头科技两家上市 公司。

目前在服务机器人的三大技术中，导航定位技术发展相对成熟，以导航技术为核心的产品也 更早成熟，比如扫地机器人、无人机等。此外，物联网、5G 以及云计算的发展，都将为行业注 入增长动力。

技术成熟和规模效应带来产品价格下降，从而推动行业成长。服务机器人目前处于行业发展的早期阶段，研发费用较高，并且规模化程度不高，因此产品价格高启。随着技术的成熟和产品渗透率提升后的规模效应，服务机器人产品的价格将会呈现出下降趋势。而服务机器人价格的下 降也将加快其渗透率的提升，从而推动行业增长。

3、服务机器人不断拓展新的应用领域

随着行业的发展，服务机器人也在“人做不到的事”和“人不愿意做的事”上大展身手，从而创造出新的需求。例如一些专业机器人在极端环境和精细操作等特殊领域中的应用，比如达芬 奇手术机器人、反恐防暴机器人、军用无人机等。

其中，达芬奇手术机器人可以辅助医生进行手术，可以完成一些人手无法完成的极为精细的动作，手术切口也可以开的非常小，从而加快患者的术后恢复；而反恐防暴机器人可用于替代人们在危险、恶劣、有害的环境中进行探查、排除或销毁爆炸物，此外还可应用于消防、抢救人质、以及与恐怖分子对抗等任务；军用无人机可应用于侦察预警、跟踪定位、特种作战、精确制导、 信息对抗、战场搜救等各类战略和战术任务，在现代军事领域得到了极为广泛的应用。

4、政策支持为行业发展保驾护航

为促进我国服务机器人产业健康发展，工信部等部委陆续出台一系列政策。国家发改委、工 信部和财政部 2016 年共同制定的《机器人产业发展规划(2016-2020 年)》明确，到 2020 年，我 国实现服务机器人年销售收入超 300 亿元，在国家政策的引导下，我国服务机器人发展迅速。

（三）中国服务机器人市场快速增长

1、服务机器人行业发展迅速，市场空间巨大

根据IFR数据，2018年全球服务机器人市场规模为92.5亿美元，近5年复合增长率为23.5% 其中家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模分别为 44.8 亿美元、25.4 亿 美元和 22.3 亿美元。

2018 年中国服务机器人的市场规模为 18.4 亿美元，占全球市场的比例为 19.9%，中国服务 机器人市场规模近五年的复合增长率为 40%，增长速度快于全球市场。中国电子学会预计，随 着停车机器人、超市机器人等新兴应用场景机器人的快速发展，2021 年我国服务机器人市场规 模有望接近 40 亿美元。

服务机器人市场空间巨大，麦肯锡咨询将机器人列入影响未来的12项颠覆性技术，并预测到 2025年，先进机器人在在制造业、医疗和服务等产业领域的应用可创造1.7万亿—4.5万亿美元的 产值。其中，应用于人体功能增强的机器人领域将创造6000亿—2万亿美元的产值；在外科手术 机器人领域，将创造2000亿—6000亿美元的产值；在家庭服务机器人领域，将创造2000亿—5000 亿美元的产值；在商用服务机器人领域，将创造1000亿—2000亿美元的产值。

2、我国已涌现出一批优秀的服务机器人企业

从产业链上看，服务机器人的上游为零部件厂商，包括芯片、传感器、舵机、减速器等；中 游包括系统集成商、本体制造商；下游产品主要分为个人/家庭和专业两类，分别面向 C 端和 B 端用户，产品最终面向各个细分的服务领域。

服务机器人行业起步较晚，尚处于发展的早期阶段，我国与国外处于相近的发展水平，并且已经涌现出一批优秀的企业，如医疗消毒服务机器人企业猎户星空，迎宾机器人企业达闼，扫地机器人企业科沃斯和石头科技、无人机企业大疆、巡检机器 人企业亿嘉和、人形机器人企业优必选等。

二、疫情对行业产生深远影响

（一）疫情催生出对服务机器人的需求

新冠疫情防护最重要的就是减少人与人的直接接触，同时在抗疫一线也面临着人手不足的问题，服务机器人能够较好地解决这些问题，在配送、医疗、巡检领域发挥了较好的作用。尤其是 配送领域，实质性的影响已经开始显现。

1、配送领域

无人配送是指在物品流通环节中没有或是少量人工参与，用机器替代人工或人机协作的配送方式。“最后一公里”是指物流配送的最后一个环节，由物流企业将货物派送到客户手中，存在节点多、场景复杂、成本高等问题。无人配送解决的是物流配送“最后一公里”的痛点，目的是 提高效率并降低人工成本，根据应用场景的不同可分为室外配送和室内配送。

（1）室外：社区和工业园区

室外配送的距离一般在 100 米以上，应用的场景包括社区、工业园区等，目前室外配送以 配送无人车和无人机为主。配送范围内的人们下单后，调度中心系统会将订单指派给配送车。无人车取货之后，自动行驶到目的地社区无接触配送点，随后顾客自行取走货箱中的物品。无人配送可以全程隔绝人们之间的接触，例如，美团的无人配送车在此次疫情中就得到了较好地应用， 为北京市顺义区多个社区居民配送果蔬食品。

根据国家邮政局数据，2019 年度中国的快递业务量共有 635.2 亿件，按照快递员每天配送 100 件并且全年无休计算，对应约 174 万快递员。数据显示，美团点评大约有 50 万的骑手，考 虑到其市场份额为 59.1%，则整个行业对应约 85 万的骑手。假定有 10%的快递员和骑手被服务 机器人取代，并且每个服务机器人可以替代 2 个骑手，则对应需求为 13 万台，参照市面上商用 服务机器人价格，按照单价 10 万元计算，对应的市场空间为 130 亿元。

（2）室内：医院和写字楼

室内配送的距离一般在 100 米以内，应用场景包括医院、写字楼、餐厅等。室内配送的距 离相对较短，但场景比较复杂，如电梯、闸机等。

①医院：配送机器人不仅减少了医护人员频繁接触患者和病毒的可能性，也在一定程度上减轻了医护人员的劳动强度。在此次疫情中普渡科技、塞特智能科技的配送机器人都实现了较好的应用，可根据医院需求执行递送化验单、药物、食品等工作，节省了医护人员的精力并降低了感 染的风险。

②写字楼：企业复工后，写字楼对智能配送机器人的需求也会大幅增长。写字楼是人流高聚集地，其中办公楼中的电梯更是高危场景，来往人员在取餐时容易导致交叉感染，而配送机器人或者说送餐机器人的功能便可以解决最危险的一环。上海的一些写字楼内已经配备了无人配送机器人。经过物业测温的外卖员或快递员将外卖和快递放进机器人后就能离开，机器人可自行通过闸机、电梯等，负责将物品送到各个楼层。这样能避免外卖或快递在楼下堆积、用户领取时出现 聚集等问题。

根据国家卫计委数据，截至 2019 年 11 月份，我国共有 33972 家医院，假定 10%的医院会 配备 2 台配送机器人，用于配送药品、检验样本、医用废品回收等，对应需求约为 6800 台，市 场规模约 6.8 亿元。

数据显示，截至 2018 年 6 月，我国北上广深四个城市的甲级写字楼存量合计为 2651 万平 方米，按照每栋楼 3 万平米计算（30 层*每层 1000 平米），共有约 880 栋楼甲级写字楼，按照 每栋楼配备 2 台配送机器人，对应需求为 1760 台，按照单价 10 万元计算，则北上广深四个城 市的写字楼对应市场需求约 1.76 亿元。

2、医用领域：远程诊断、消毒杀菌

在此次疫情当中，医院是防护的重点地段，服务机器人在医院中的应用包括智能导诊、消毒 杀菌等。

（1）智能导诊

远程诊断的效率更高，1 台机器人能够帮助 40 多位患者进行远程诊断服务。引入疫情防控 协作机器人，帮助医生处理了前期问询、预诊等并非特别紧急的工作，从而大幅节省了医护人员的精力。并且这种非接触式的智能远程问诊，也为医生的工作增加了安全性。例如，北京市海淀 医院部署了北京金山安全的 Orion Star 疫情防控协作机器人，借助该机器人，医生和患者可实现 “远程双向视频问诊”。在护士台待命的疫情防控协作机器人，可根据医护人员发起的需求，到 达指定位置或者病床进行问诊，包括体温、查看舌苔情况等。

（2）消毒杀菌

消毒机器人可以自主对环境进行消毒，更符合疫情中需要较高频率消毒的需求。例如，上海钛米机器人公司的消毒机器人能够针对环境物表和空气进行自主移动式多点消毒，弥补传统固定式空气消毒机、紫外线灯管、及化学熏蒸法的不足，可以满足更高水平的消毒要求。不仅如此， 该机器人还配备消毒管理软件，自动根据空间面积计算消毒时间，围绕消毒目标进行 360°消毒。

根据国家卫计委数据，截至 2019 年 11 月份，我国共有 33972 家医院，假定 10%的医院配 备智能导诊和消毒机器人，每家配备 2 台智能导诊机器人和 2 台消毒杀菌机器人，对应的市场需 求约为 13600 台。参照深圳市妇幼****院的智能导机器人采购项目的中标价格，按照单价 20 万 元计算，对应的市场空间为 27.2 亿元。

3、巡检：监测是否佩戴口罩、自动检测体温

巡检机器人在此次疫情中发挥了重要的作用。巡检机器人可以在机场、车站、广场等人流密集地段帮助一线工作人员进行巡逻，检测来往人流是否佩戴口罩、自动检测体温，从而有效地降低了人员感染病情的几率。例如，优必选科技与公安部合作研发的警用巡视机器人“建国”能够 在防护重点地区 24 小时不间断自动运行，实施巡逻与现场监控，它能够对口罩状态下人员的有 效识别与溯源，实现动态体温检测，分担民警、辅警等一线工作人员的巡逻任务，降低人员被交 叉感染的几率。同时，该巡视机器人还可以使用警用 PDT 加密数字集群网络，从指挥中心直接 发起对现场的指挥、处置，指令时延小于 200 毫秒，可加快现场的反应速度，对疑似病例进行 及时拦截。

数据显示，2018 年我国的轨道交通车站数为 3412 个，2019 年民用航空通航的机场数量为 238 个，假定每个站点配备 3 台巡检机器人，则对应需求大约为 11000 台，参照商用服务机器 人价格，按照单价 10 万元计算，对应市场空间为 11 亿元。

在此次疫情中，各类服务机器人发挥的作用让各行各业清晰地认识到服务机器人在行业内的商业价值和服务价值，同时服务机器人也正式切入了人们生活领域。无论是隔离医院、生活社区，还是写字楼，当机器人进入到这些场景以后，人们可以慢慢习惯机器人的融入，机器人有望成为 生活、工作中的一部分，此次疫情加大了市场对服务机器人的需求。

（二）疫情导致服务机器人新功能加速出现

服务机器人在此次疫情中大展身手，在“战疫”过程中发挥了重要的作用。此次疫情对服务机器人产生了新的功能性需求。比如巡检机器人自动监测行人是否佩戴口罩和自动检测体温、扫地机器人增加消毒功能等。新的需求推动服务机器人功能性的丰富和提升，从而有望加快行业的 发展。

（三）疫情助推服务机器人技术进步

1、导航是服务机器人的核心技术之一

导航技术是按照一定的规则，规划出一条从起始点到目标点与障碍物无碰撞的最优路径，具体包括传感器技术、定位、路径规划等。常见的导航技术包括惯性导航、传感器数据导航和视觉导航三种。而传感器数据导航中根据采用传感器的不同，又可分为红外导航、超声导航、激光导 航等。

（1）惯性导航

惯性导航是利用惯性元件（加速度计和陀螺仪）来测量机器人本身的加速度以及角速度，结合已知的初始位置，经过运算得到速度、位置、姿态等参数，进而达到机器人自主导航的目的。惯性导航技术隐蔽性好，不易受外界干扰，但导航精度会随着机器人所走航程的增加而下降，且误差会累计，通常需要进行误差修正，因此惯性导航技术多用于与其他导航方式相结合的组合式 导航。

惯性导航最初主要应用于航空宇航领域，之后随着传感器、微电子等成本的下降，惯性导航技术也应用于服务机器人行业，例如早期的扫地机器人就采用了惯性导航的方式，但由于误差会不断累计的特点，在频繁转向、频繁碰撞的情况下，会越来越无法保持正确的行走方向，因此存 在较为严重的重复清扫现象。

（2）传感器数据导航

传感器数据导航通过非视觉传感器进行定位导航，常用的传感器数据导航技术有红外导航， 超声导航和激光导航。

三种导航方式都是利用发射和接收反射信号时间差来确定机器人与被测物体之间的距离，实现机器人导航。激光导航的精准度较高、方案也相对成熟，目前在扫地机器人等行业中获得了比较广泛的应用。例如在扫地机器人的应用中，激光头安装在机器人顶部，每隔数十毫秒旋转一周， 发出经过调制的激光。接收到反射光时，经过解调，就可以得到有效的信号，进而实现导航。

（3）视觉导航

视觉导航通过在机器人上装载摄像机，获取机器人周围环境的视觉信息，通过图像处理完成障碍物以及路标的识别，得到导航参数并完成导航。视觉导航因其获取信息完整，定位精度高，智能化水平高等优点，在服务机器人的应用上有诸多优势，但其也存在不足，比如，视觉导航需要处理的信息量较大，且远距离导航的精度较低，这就需要通过改进视觉导航相关算法或将视觉 导航与其他导航方式结合来改善。

根据摄像机数目和种类的不同，视觉导航分为单目视觉导航、双目视觉导航以及 RGB-D 相 机视觉导航。单目视觉导航计算量小，算法较为成熟，但视野范围有限；双目视觉导航能够获得较为全面的环境信息，并且能够通过立体匹配得到场景中的深度信息，实现准确的三维定位，但 结构复杂，需要处理的信息量大，对算法要求高；RGB-D 相机视觉导航采用 RGB-D 相机获得 环境的图像信息和距离信息，RGB-D 相机根据结构光测距或飞行时间测距原理制作而成，可以 直接获得像素点到对应物体表面点的实际距离，但视野范围小、图像噪音大、价格更贵。

2、导航技术主要包括定位和路径规划两部分

服务机器人的工作环境是由已知的静态障碍物和动态障碍物（如人、宠物）所组成。在部分环境未知的情况下，机器人导航一般分为机器人定位、路径规划（构建全局地图、寻找最优路径、 避障、路径跟踪）两个部分。

（1）机器人定位

机器人定位技术主要有相对定位和绝对定位两种。在服务机器人导航的过程中，机器人需要通过自主定位技术来确定当前自身在环境中所处的位置及方向，机器人定位技术主要有相对定位 和绝对定位两种。

相对定位方法中比较传统的是航位推算法，机器人在已知初始位置和方向的情况下，在移动的同时利用装载的加速度计、罗经、陀螺仪等传感器得到机器人所走路程，从而实现机器人定位。 但这种方法的定位误差会随着机器人所走路程的增加而积累。

而基于绝对定位的导航方式包括：传感器定位、地图匹配定位、无线射频识别定位、WIFI 定位技术等。目前常用的定位技术为传感器定位。

（2）路径规划

在部分环境未知的情况下，路径规划一般包括构建全局地图、寻找最优路径、避障、路径跟 踪几个部分。

构建环境地图：路径规划的第一步就是构建环境地图，环境地图信息包括工作场所的形状、长宽度，障碍物的大小、分布，动态变化等。其建立方法有：拓扑地图，特征地图，栅格地图。

寻找最优路径：构造全局地图之后，需要按照一定的规则寻找最优路径。路径规划根据使用场景分为点到点路径规划和全覆盖路径规划。在扫地机器人清洁的过程中，使用的是全覆盖路径规划。此时，路径规划的原则是尽可能提高运动路径的对清扫区域覆盖率并且降低重复率；配送机器人使用的是点到点路径规划。此时路径规划的原则是寻找当前位置到目标位置的最短无障碍距离。

避障：机器人在工作的过程中，需要避开障碍物，如椅子，行人等。避障是机器人路径规划 中的关键技术，避障技术包括两种形式：（1）机器人到障碍物前一定距离停下来的简单粗糙算法 （2）让机器人主动绕过障碍物的智能算法。相对来说，后者更为复杂，因为它不仅需要检测障 碍物，而且需要对障碍物的尺寸进行量化。当得到障碍物的几何属性以后，就可以使用避障算法计算出机器人的转向角使机器人绕开障碍物，并且到达目标点。目前扫地机器人主要应用的是第 一种算法，而一些商用服务机器人则使用第二种智能算法。

路径跟踪：路径跟踪是要让机器人沿一条预先制定的路径移动，机器人偏离原有路径时（如 避障后），需要根据一定的算法回归到原本路径上，即路径跟踪。

3、疫情暴露了行业在技术上存在的短板，有望催化行业发展进程

产品不够好用是制约行业发展的最大障碍。“机器替人”的需求始终存在，并且市场空间巨大，行业的根本矛盾在于供给侧，现有的服务机器人产品不够好用是制约行业发展的最大障碍。此次疫情中服务机器人被应用于更加复杂的场景，对服务机器人提出更高要求的同时暴露了行业 在技术上存在的短板。

传感器和计算芯片的性能不足。传感器是服务机器人获取外界信息的途径，传感器的性能和稳定性对服务机器人而言十分关键。目前主要采用激光雷达，但激光雷达价格高昂并且稳定性难以满足复杂场景下的需求。尤其是在室外环境中，传感器需要感知的距离更远，并且光线、温度不如室内环境稳定，目前传感器的性能和稳定性难以满足要求。此外，服务机器人需要处理复杂的环境信息，对低功耗、高性能的计算芯片需求较大，现有计算芯片的性能不足也是制约行业发 展的一个短板。

导航技术的精确程度不够。目前在构建地图上还不够精准，尤其在室外环境下，需要构建的地图面积更大，目前往往是提前采集地图的数据信息，而不是实时构建地图。在路径规划和避障上，也难以规划出最有效路径，例如消毒机器人难以全面覆盖所有医院场景，而走廊等地方就是 机器人的工作死角。对于医院内医疗物资运输机器人而言，也存在定位不够精准的问题。

智能化和应对复杂场景的能力不足。现有服务机器人产品局限于单一场景、单一任务，尚不能满足用户智能化需求，与人们期望的能够执行通用复杂任务的服务机器人还存在不小差距，人 机交互、柔顺控制、功能仿生、智能感知等关键技术仍制约着行业的发展。

突如其来的疫情在加大对服务机器人需求的同时，也将其短板暴露出来并引起人们的重视。疫情结束后，服务机器人企业有望根据用户需求，提供更加切合实际和针对用户痛点的解决方案。

（编辑：源码网）

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