中國服務機器人行業發展概況及未來發展趨勢分析

1、服務機器人行業發展狀況

按照國際機器人聯盟（InternationalFederationofRobotics,IFR）的分類,機器人一般分為工業機器人和服務機器人,工業機器人一般用于制造業生產環境,而服務機器人一般用于生活等非制造業環境.作為全球機器人行業重要的細分領域,服務機器人技術近年來取得了長足的進步和發展,在家庭、教育、公共服務、醫療等領域實現了一系列突破性應用,為人類生產力的進一步提升奠定了基礎,有望成為繼工業革命和信息技術革命后引領人類社會實現跨越式發展的人工智能革命的核心載體.根據預測,到2025年,全球機器人應用每年將產生1.7至4.5萬億美元的經濟影響,其中服務機器人每年將產生1.1至3.3萬億美元的經濟影響,占比70%左右.

服務機器人與工業機器人的明顯區別在于,工業機器人的工作環境都是已知的,而服務機器人所面臨的工作環境絕大多數都是未知的.因此,在技術性能方面,相比工業機器人對運行精確度的重視,服務機器人更側重于對環境的感知能力和人機交互能力.相應地,服務機器人在硬件方面,對傳感器及其相關的電子元器件性能要求較高；軟件方面,則依賴于人工智能技術的發展.

（1）人工智能技術發展對服務機器人行業的影響

人工智能技術的不斷進步極大地促進了機器人行業的飛速發展.人工智能（ArtificialIntelligence）簡稱AI,其本質是對人的意識、思維的信息過程的模擬.近三十年來,隨著核心算法的不斷改進,人工智能獲得了迅速的發展,基于人工智能技術的各種產品如雨后春筍般出現.

人工智能產業大致可分為基礎層、技術層和應用層等三個層次.其中,基礎層是底層,硬件基礎是芯片和傳感器,軟件基礎是計算平臺（云計算）和大數據；技術層是以機器學習、視覺識別、自然語言處理等為代表的感知智能和認知智能等各類智能算法；應用層是人工智能在各個行業的軟硬件應用.

基礎層的云計算、大數據等因素逐漸發展成熟,催化了人工智能的進步.從軟件時代到互聯網,再到如今的大數據時代,數據的量和復雜性都經歷了從量到質的改變.移動互聯網、物聯網等技術的發展積累了以往難以想象的海量的數據資源,尤其是在某一細分領域更深度的、邏輯化的數據,而這些都是訓練某一領域智能的前提,為“機器學習”奠定了良好的數據基礎.另一方面,云計算功能使得人工智能系統的運行具有“雪球效應”,即大數據的使用者越多,數據庫就越強大,云的功能就越強大,從而系統的運行就越優良.良好的大數據基礎促進了以深度學習為代表的人工智能技術取得突飛猛進的進展.

在人工智能的技術層,當前的各類人工智能算法主要是利用深度神經網絡等算法來模擬人腦的思考方式,其應用范圍主要包括語音識別、圖像識別、語義理解、預測規劃和智能控制等.深度學習帶來的算法上的突破引發了人工智能的浪潮,使得復雜任務分類的準確率大幅提升,從而推動計算機視覺、機器學習、語音識別/智能語音等技術的快速發展.

位于人工智能產業應用層的機器人則是人工智能得以應用于多樣化領域的重要載體.作為一種重要的智能硬件,隨著計算機視覺、機器學習、智能語音等多種智能算法技術的進步,機器人行業也將實現飛速的發展.短期來看,人工智能技術助力于制造業中自動化與柔性化生產的推行,從而促進工業機器人在高端制造業領域的廣泛應用；長期來看,未來人工智能最大的應用市場將出現在服務機器人領域,面對遠比當前工業生產復雜的環境,服務機器人對人工智能技術的要求更高更全面,市場空間更加巨大.

由于服務機器人需要在復雜多變、不確定或不受控制的環境下自主運行,必須具備對周遭環境和事物高效的識別、感知、理解、判斷及行動能力；而且,隨著服務機器人應用領域日益擴展,與人類的互動將更為頻繁,服務機器人的發展依賴于控制系統、計算機視覺、語音識別以及語義理解等技術的發展.當前控制系統、計算機視覺以及語音識別技術逐漸成熟,語義理解在專業領域的準確率也有較大保證,使得單一領域的服務機器人具備了商用條件.隨著深度學習算法以及計算機視覺、機器學習、智能語音等多種智能算法的應用,服務機器人的機器視覺、人機交互能力以及基于大數據的機器學習能力等方面的人工智能水平也將呈現質的飛躍,甚至具有“人格化”的特征.

（2）物聯網及相關技術的發展對服務機器人行業的影響

從自身使用功能的角度,傳統意義上服務機器人所發揮的作用主要體現于兩個方面：一是人工替代,將人類從繁瑣而重復的簡單勞動中解放出來；二是功能延伸,即實現人類本身不可能完成的功能,類似于新工具的產生.除了通過人工替代和功能延伸等方式創造直接經濟價值之外,服務機器人正逐步成為物聯網（InternetofThings,IoT）的重要組成部分和信息承載主體.近年來,隨著成本和使用費用的顯著下降,飛速互聯網、傳感器和半導體芯片的普及率大幅提高,推動了聯網設備（ConnectedDevices）的飛速發展,聯網設備規模不斷擴大.根據預測,截至2020年,全球聯網設備數量將多達500億臺.全球聯網設備規模增長情況（單位：億個）

聯網設備數量不斷增加的同時,相關計算及通信技術與龐大的硬件基礎逐漸融合,形成了物聯網生態系統；硬件、軟件、網絡通信等多個領域、各項技術的協同發展,促進著物聯網生態系統的不斷完善.其中,硬件領域的技術發展方向主要集中在傳感器、芯片等核心零部件的微型化、集成化和功能的高效化；軟件技術發展則主要體現為各類智能算法的不斷優化,使機器人等硬件設備變得更加“聰明”,可通過傳感器搜集數據、進行計算分析并獲取最優解,進而逐漸具備“機器學習”的能力.在相關軟硬件領域不斷取得突破,推動人工智能技術逐漸發展成熟的同時,網絡通信技術的發展,將使新一代的網絡具備更快的運行速度、更強的通信能力和更低的能耗.

現階段作為物聯網生態系統信息交換中樞的主要是智能手機,聯網設備主要是通過與用戶智能手機應用程序互聯的方式進行信息收集和交互.智能手機作為物聯網系統遙控樞紐的載體,能夠滿足用戶隨時隨地對聯網設備實施遠程控制的訴求,但是以智能手機為中樞的交互模式不足之處在于設備間缺乏有機的整體聯系,難以實現協同效應；并且幾乎所有設備都不具備對用戶所處整體環境的認知和識別能力.簡言之,聯網的硬件設備智能化程度均不具備足以協同運作的“自主性”,仍十分依賴于用戶的遠程遙控,因而制約了物聯網生態系統運行的效率.

與智能手機相比,服務機器人作為復雜多變環境下可移動、可感知、可識別和可判斷的智能設備,有望成為更為有效的信息交換中樞,能夠充分利用其在環境理解、信息收集和分析上的優勢,借助互聯網和云,為其他聯網設備提供隨時、隨地的信息輸入,更可運用人工智能技術進一步代替用戶對其它聯網設備進行自主操控,促進所有互聯設備的高效整合,為用戶提供有價值的智能服務.為滿足人們日益增長的智能化生活服務的訴求,隨著人工智能等相關技術的不斷進步,服務機器人終將成為物聯網中連接人與其它設備的中樞.

隨著物聯網的興起,物聯網生態系統、云計算、大數據正在成為服務機器人行業發展的核心驅動因素.物聯網運行過程中所產生的海量數據構成了云計算的基礎,而云計算的不斷發展,將使服務機器人所使用的軟件系統由目前的嵌入式計算系統逐漸演變成為信息物理系統（CyberPhysicalSystem,CPS）.信息物理系統是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統,注重計算資源與物理資源的緊密結合與協調,將實現數據世界與物理世界的交互,在物聯網和服務機器人的發展過程中有著深遠的影響.具體而言,通過物聯網技術的運用,信息物理系統將把與當前嵌入式系統相對應的機器人機載計算功能移動到云端；一方面使得服務機器人通過開放性的互聯網與包括家電在內的其他硬件設備之間、機器人與機器人之間實現通信與互聯；另一方面可以使機器人通過過去的經驗數據進行學習,并具備更強的環境適應能力.與傳統的機器人相比,基于云平臺的服務機器人產品將實現從單一個體向接入云端過渡；將真正成為物聯網中連接人與其它設備的中樞,并在成本、性能、用戶體驗等方面實現質的飛躍.關注點傳統的機器人基于云平臺的服務機器人功能定位專注于機器人本體所具備的特定使用功能，更類似于智能化的工具不僅體現出工具性，而且是物聯網中連接人與其它設備的信息交換中樞成本造價與嵌入式系統相對應的機載計算模式影響了機器人的運動性能且增加了成本服務機器人的核心計算功能被移至云端，可降低成本，且增強了運動性能技術革新機載計算模式的存在以及成本效益的考慮使機器人很難突破現有的技術局限而實現跨越性的創新由于使用更少的感應器，服務機器人變得更為小巧輕便，機器人的技術創新也變得簡便而經濟運行速度無法與云端互聯，影響了機器人的整體運行速度云計算的應用使得服務機器人之間能夠實現信息共享，而且處于生產過程中的機器人也能更快的進行機器學習并適應更復雜的任務后續維護需對機器人進行停機方可進行修理可實現對服務機器人的云端診斷和軟件更新受益于人工智能與物聯網等領域的發展,長期來看,服務機器人有望成為繼電腦、智能手機之后的新一代智能終端,與當前的智能手機相比,服務機器人將具備通過云端同其他物聯網設備互通和互相操作的能力,從而成為真正具有自動或者自主功能的平臺.

（3）服務機器人行業發展情況分析

機器人是未來各國經濟發展的有力支柱之一,各國均不斷提高對機器人產業的重視程度,將機器人技術上升至國家戰略層面.近年來全球主要發達國家紛紛出臺政策支持機器人技術的發展,并制定技術發展路線圖.

中國國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）把服務機器人列為未來15年重點發展的前沿技術,并于2012年制定了服務機器人科技發展“十二五”專項規劃支持行業發展.2015年8月,國務院發布了強化高端制造業的國家戰略規劃中國制造2025,所列示的重要產品中,對于服務機器人做出發展規劃：“重點開發養老助殘、家政服務、社會公共服務、教育娛樂等消費服務領域機器人；重點開發醫療康復機器人、空間機器人、救援機器人、能源安全機器人、無人機等特種機器人”.

隨著人工智能和物聯網技術的不斷發展,作為一種智能硬件,服務機器人產品將通過與軟件加深融合的方式對傳統設備進行智能化改造,不斷實現更為強大的功能和更為豐富的應用場景；作為物聯網生態系統中的信息交換中樞,服務機器人還將借助互聯網和云為其他聯網設備提供隨時、隨地的信息輸入,并通過人工智能技術進一步代替用戶對其它聯網設備進行自主操控,為用戶提供智能化服務,市場前景十分廣闊.據IFR統計,2014年全球服務機器人市場規模約為59.7億美元,2010-2014年均復合增長率10.8%.根據信息顯示,2015年度全球服務機器人銷售額已達68億美元,預計2015-2018年全球服務機器人市場總規模約394億美元,四年年均復合增長率21.07%.

中國服務機器人產業起步較晚,目前仍處于起步階段,發展較為迅速.根據數據顯示,2014年中國服務機器人銷售額45.56億元,同比增長34%.服務機器人的消費市場分布地區主要集中在經濟較為發達的環渤海（27.3%）及長三角（29.6%）、珠三角地區（32.7%）,而中部地區（8.9%）和西部地區（1.5%）應用較少.由于全球范圍內的服務機器人行業發展起步較晚,目前比較大的服務機器人公司產業化歷史也多在5-10年,大量公司仍處于前期研發階段,在時間上客觀給予了中國公司縮小差距的機會.同時,服務機器人更靠近消費端,市場空間非常廣闊；在人口老齡化加劇以及勞動力成本急劇上升等剛性因素的驅動下,中國的服務機器人產業面臨較大的機遇和發展空間.

2、家庭服務機器人行業發展情況分析

各類服務機器人的主要應用領域如下：類別下游應用領域專用服務機器人國防、農業、物流、醫療、救援等專業性較強的領域，最終用戶以企業客戶為主家庭服務機器人家務、娛樂、陪護、住宅監控等生活類應用場景，最終用戶以個人客戶為主商用服務機器人銀行、餐廳、賣場、大型企業等商業應用場景，最終用戶以企業客戶為主

（1）全球家庭服務機器人行業發展現狀

家庭服務機器人是服務機器人行業中發展最為迅速的領域之一.2015年全球家庭服務機器人總銷售額為22億美元,同比增長16%.據預計,2015-2018年全球家庭服務機器人四年年均復合增長率35.24%,顯著高于服務機器人的預期復合增長率.

目前家務機器人在家用服務機器人銷售量中占據著主要部分,根據研究報告,2013年全球家庭服務機器人總銷售量中,家務機器人約占69%,預計2018年家務機器人銷售量占家庭服務機器人的比重將達到75%.掃地機器人（又稱“機器人吸塵器”或“地板清潔類機器人”）是目前家務機器人中的主導品類,根據IFR的數據,2013年家務機器人銷量中約96%以上為掃地機器人.掃地機器人成功選取了地面清潔的應用場景,主要有吸塵、掃地、擦地等功能,滿足了地面清潔智能化的用戶需求,實現了較好的功能體驗.與其他類型家庭服務機器人相比,掃地機器人具有生產技術相對成熟、技術可實現性強、需求量大等特點,目前在全球范圍內已進入大規模量產階段,極大地推動了家庭服務機器人總銷售額的迅速增長.

（2）中國家庭服務機器人行業發展現狀

由于中國服務機器人產業起步較晚,且城市化水平以及城鄉居民消費能力基數不高,加之消費觀念的影響,中國家庭清潔大部分還是采用傳統的人工清潔方式或普通吸塵器設備,以掃地機器人為代表的家庭服務機器人目前在中國市場的滲透率較低.根據德國統計數據,中國家庭服務機器人在沿海城市的產品滲透率僅為5%,內地城市僅為0.4%,與發達國家相比仍有較大差距.

在居民可支配收入持續增長、城市化、技術進步等積極因素的推動下,中國服務機器人市場呈現出“起步晚、空間大”的特點.具體而言,隨著人們購買力的逐漸提升,以及80/90一代逐漸成為消費的主力軍,中國居民的消費觀念也正在發生潛移默化的變化,具體表現為對服務機器人等智能化產品的需求明顯增強；與此同時,城市化進程帶來的快節奏的生活導致人們家務勞作時間減少,對家務機器人的剛性需求也隨之顯現；而技術進步使得服務機器人的智能化程度迅速提高,進而能夠更好地滿足消費者家居智能化的需求痛點.在技術方面,移動互聯時代的到來,使人們以智能手機作為移動終端實現了對家庭服務機器人等智能硬件的遠程遙控,顯著提升了人們對于智能化產品的用戶體驗,從而將家庭服務機器人行業的發展與物聯網和智能家居生活緊密聯系在了一起.上述多種因素的綜合作用使得近年來中國家庭服務機器人市場需求呈現迅猛增長的態勢.

以掃地機器人為例,根據測算,2013年、2014年中國機器人吸塵器銷售額分別約為8億元、15億元,而截至2015年機器人吸塵器年銷售額已經近28億元,銷售量207萬臺；2016年,中國機器人吸塵器年銷售額已達43億元,年銷售量達307萬臺.預計,2017-2020年中國機器人吸塵器市場的零售額有望保持20%的復合增長率.

在銷售規模迅猛增長的同時,隨著網絡環境的不斷完善以及智能設備的進一步普及,中國互聯網用戶群體不斷擴大,互聯網用戶群體與掃地機器人等智能家電潛在消費者群體的高度重合,使得線上市場逐漸成為中國掃地機器人產品的主要銷售途徑.據測算,2015年中國機器人吸塵器的線上/線下零售額分別為23億元和5億元,2016年線上/線下零售額分別達到38億元和5億元.

（3）家庭服務機器人行業未來發展趨勢

作為一種重要的智能硬件,家庭服務機器人將在未來的智能家居系統中發揮著日益核心的作用.智能家居的應用宗旨在于：讓人們的生活更加便捷、安全、舒適,可提供一個集服務、管理于一體的居住環境,這與用戶對于家庭服務機器人產品的基本訴求是一致的.在人工智能和物聯網技術的促進下,包括家庭服務機器人在內的硬件的智能化和聯網化是智能家居系