證券研究報告證券研究報告重點公司評級相關報告618”前瞻：平臺2022-05-22月空調出貨平穩，海爾表現靚麗》2022-05-20《【興證家電】4月家電品類表現分化，空氣炸鍋需求爆發》2022-05-15分析師：顏曉晴yanxiaoqing@S0190521020002研究助理：蘇子杰suzijie@王雨晴wangyuqing@掃地機器人行業技術框架投資要點掃地機器人技術框架：兩個維度從信息鏈條和技術模塊兩個維度構建掃地機器人技術框架：一是對信息輸入、決策到輸出的邏輯分析，二是對系統、模塊、硬件和軟件的析。感知系統是掃地機器人信息輸入的受體，本質上是對周圍物理環境的數字化。更具體地說，是對家庭室內環境的數字化。從模塊上看，主要包括測距、識別、檢測三個部分；從部件上看，主要包括傳感器和邊緣算法。決策系統負責信息處理和傳遞，本質是對數字信息的智能化處理。從模塊上看，包括導航、避障和控制。從部件上看，軟件(智能算法)B執行系統負責落實執行智能化決策。從模塊看，主要包括清潔、移動和續航三個部分。從部件看，執行系統更側重硬件，軟件上的機構設積淀。掃地機器人技術脈絡：兩條線索感器是掃地機器人的核心技術；現階段芯片具有通用性，并非當下競清潔是技術創新支線：清潔技術創新路徑與中國掃-拖-洗-倒四大傳統清潔環節一一對應。掃地機器人本質上解決兩個層次的清潔痛點，一是初步實現清潔自動化，強調自動化清潔的廣度，使得自動化能夠覆蓋四個清掃環節。二是完全實現清潔自動化，強調自動化清潔的深度，徹底解放雙手，無需人工復掃。掃地機器人技術變化趨勢：短期清潔深化，長期交互升級。短期看，高度智能和深度清潔是清潔電器理想產品必備的兩大屬性，鑒于目前掃地機器人已基本滿足智能清潔和淺度清潔的需求，消費者點由清潔智能化轉向清潔深度化。長期看，掃地機器人有望從單一功能性智能走向多場景化智能，交互AI重點公司：短期內掃地機器人的產品創新將由“大跨步式”革新轉向“小碎步式”改良，行業競爭也趨于全面，除產品創新能力外，產品體系化能力、營銷運營能力以及供應鏈降本能力的重要性凸顯。建議關注：1)科沃斯：平臺化+一體化能力突出，下沉與拓品潛力充足。2)石頭科技：產品力與品牌力領先，管理能力持續優化。風險提示：新品銷售不及預期，行業需求增長低于預期，行業競爭加劇請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-2- -15- - iRobotRoomba單目視覺導航 -10- D D -16- -請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-3- 圖29、清潔環節智能化和清潔細節智能化示意圖 -22- 圖33、人指揮下的掃地機移動由“受限”到“自由” -24-序”到“有序” -24-圖35、掃地機器人清潔組創新與傳統清潔流程一一對應 -24- 圖41、iRobot&科沃斯與石頭科技的集塵桶技術有所差異 -28- 圖43、汽車與掃地機器人“KNOW-HOW”建設對比示意圖 -30- 圖46、掃地機器人未來可能實現場景拓展，成為全方位的家庭服務機器人..-32-錄 掃地機器人部分機型 -28- -4-行業深度研究報告報告正文本文從信息鏈條和技術兩個維度構建掃地機器人技術框架。我們從信息鏈條出發，將掃地機器人運行流程視為信息輸入、處理到輸出的過程，并將技術解構為系統、模塊、硬件和軟件四個層次，與信息鏈條各環節一一對應，從而構建起涵蓋掃地機器人各種功能原理與各類軟硬件技術的分析框架(見圖1)。圖1、掃地機器人技術框架資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理正如人類擁有感官感知周圍環境，掃地機器人也擁有負責采集環境信息的感知系統。感知系統是掃地機器人信息輸入的受體，本質上是對周圍物理環境的數字化，更具體地說，是對家庭室內環境的數字化。從模塊上看，主要包括測距、識別、檢測三個部分；從部件上看，主要包括傳感器和邊緣算法。2.1、模塊：測距+識別+檢測測距：實現導航和避障的關鍵步驟測距即測量距離，是掃地機器人實現導航和避障的關鍵環節。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-5-行業深度研究報告1)測距與導航：掃地機器人導航需要進行定位與建圖。通過測距，掃地機器人可以實時獲取周圍物體與自身距離數據，在所處空間進行實時定位。此外，掃地機器人通過移動彌補測距的范圍限制，最大程度覆蓋房間，利用距離數據確定房間邊界和各物體位置，最后完成建圖。2)測距與避障：避障的前提是確認障礙物，測距能夠幫助掃地機器人進行物體識別。當某物體上所有點(或者主要特征點)的距離數據能夠被獲取，便可形成該物體的3D輪廓，結合算法等技術可對物體進行識別。完成測距需結合測距工具與測距原理。測距工具主要為各類傳感器，根據物理屬性，可分為可見光傳感器、不可見光傳感器和聲傳感器等，常見的測距傳感器包括激光雷達、視覺相機等。測距原理主要分為幾何測距和ToF測距兩種方式。幾何測距是基于光的發射和折射所形成的幾何數量關系計算距離(最常見的為三角測距)。ToF即Timeofflight，ToF測距是基于光的飛行時間和光的飛行速度計算距離，技術上可分為dToF(direct)和iToF(indirect)兩種。圖2、測距可用于定位資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理圖3、測距可用于識別資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理圖4、完成測距需測距工具與測距原理結合資料來源：什么值得買，興業證券經濟與金融研究院整理識別：主要判別清掃對象和避障對象識別是基于深度學習網絡和目標檢測算法，對圖像中的目標物體進行判別的技術。掃地機器人通過攝像頭對所獲圖像進行分析，判別家庭環境中的清掃對象和避障請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-6-行業深度研究報告對象，策略性地采取清掃或避障行為。按照智能水平的高低，掃地機器人識別可分為三個層次：1)物體的存在判別：只能判別空間中是否存在物體，無法獲取物體其他信息。2)物體的種類區分：能夠識別物體的形狀、尺寸特征，從而判斷物體的種類。如科沃斯地寶系列配置AIVI人工智能和視覺識別系統，具備分類電線與拖鞋等日常障礙并進行主動避障的能力，也可以智能識別地毯、窗簾、臺階等家居物品。3)物體的信息獲取：不僅能夠識別物體的顏色、細分品種、質地等具體信息，還可以提取豐富的語義信息。比如不僅識別出鞋子，還進一步識別出紅色高跟鞋，從而判斷出室內可能存在女性。隨著清掃能力的完善，識別能力逐步成為行業競爭的主要領域。在掃地機器人發展初期，識別能力的提升并不迫切。原因有兩個方面，一是識別水平提升難度大且對于清潔效果的邊際改善較小，清掃過程中甚至不需要知道障礙物類型，只需判斷是否存在障礙物便可完成避障。只要具備識別常見清掃物體的能力便可滿足基本清掃需求；二是存在隱私保護問題，居家環境屬于私密空間，掃地機器人識別及分析能力過強可能引發消費者的懷疑和反感。不過，隨著掃地機器人清潔能力的逐步完善，識別能力也逐漸成為各大品牌差異化競爭的主要領域之一。圖5、掃地機器人識別智能水平的三個層次資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理檢測：為保障正常工作而進行的信息采集和判斷過程檢測特指為保護掃地機器人持續工作而發生的信息采集和判斷過程。正如人類冷了要取暖、餓了要進食，掃地機器人也需要檢測“健康”狀況，保障工作的正常進行。掃地機器人檢測可大致分為對外檢測和對內檢測兩個部分。1)對外檢測：主要判斷外部環境的安全性，如墻壁和玻璃檢測(防撞)、防跌落檢測(防摔)等；2)對內檢測：主要判斷內部狀態的安全性，如電池電量檢測、防過熱檢測、塵盒在位檢測、塵盒過滿檢測等。2.2、硬件：傳感器掃地機器人是多傳感器集成體，如米家掃地機器人1S共配置了12種傳感器，用請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-7-行業深度研究報告于采集和分析機器內外的物理信息。下文將重點介紹掃地機器人常見的傳感器。圖6、米家掃地機器人1S共配置12類傳感器資料來源：小米官網，興業證券經濟與金融研究院整理激光雷達激光雷達一般由光源、光束操縱和探測器三部分組成。光源發射的激光光束經光束操縱后產生角度偏轉，由探測器接收光束打在目標物上產生發射/散射的部分回波，根據測距原理計算得出激光雷達到目標點/線的距離。通過不斷掃描目標物，可得到目標物上全部點/線的距離信息，經過成像處理后便可生成三維立體圖像。根據同時發射的激光線束多寡，可分為單線激光雷達和多線激光雷達(4線、8線、16線、32線、64線、128線等)。線束越多，回波越密集，精度越高，相應的成本和算力要求也越高。考慮到成本因素和室內環境較為簡單，掃地機器人一般采用單線激光雷達，而多線激光雷達多應用于成本接受度較高、運行環境較為復雜及安全性要求較嚴格的自動駕駛領域。圖7、激光雷達組成資料來源：麥姆斯咨詢，興業證券經濟與金融研究院整理根據測距原理不同，激光雷達可分為幾何測距激光雷達和ToF測距激光雷達。幾何測距激光雷達是根據激光的發射角度、發射頭和接收器的距離、以及激光落在圖像傳感器的具體位置的幾何關系(三角關系最常見)，計算目標物距離。ToF測請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-8-行業深度研究報告距激光雷達根據計算激光往返時間間隔，結合激光速度獲得目標物距離。根據發射光信號的不同，ToF測距激光雷達還可進一步劃分為dToF(directTime-of-Flight)激光雷達和iToF(indirectTime-of-Flight)激光雷達。其中，dToF激光雷達通過測量發射光脈沖和反射光脈沖之間的時間間隔直接測距；iToF激光雷達發射的是調制光而非光脈沖，通過檢測發射調制光與反射調制光之間的相位差，使用積分間接計算飛行時間，進而測距。由于iToF激光雷達的測距距離與精度不可兼得，多用于測距距離在數米范圍的場景(如手機人臉識別)，因此掃地機器人ToF激光測距方案中通常采用dToF激光雷達。圖8、三角激光測距原理示意圖資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理圖9、ToF激光測距原理示意圖資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理2010年2月美國品牌Neato推出全球首款激光雷達掃地機器人NeatoXV-11，但該產品并不成熟。與同期同價位段($400+)的iRobotRoomba760相比，NeatoXV-11存在避障弱、噪音大、交互差等劣勢。此后，科沃斯等其他品牌也嘗試推出過激光雷達產品，但反響平淡。2016年石頭科技推出米家掃地機器人，該款產品不僅配備激光導航，還進行了全方面改良，1699元的售價僅為同期同類競品的40%，激光雷達由此逐步發展為國內掃地機器人的標配。圖10、NeatoXV-11整體性能劣于同期iRobot產品資料來源：Versus，興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-9-行業深度研究報告圖11、米家掃地機器人憑借極致性價比引爆市場資料來源：騰訊網，京東，興業證券經濟與金融研究院整理視覺相機視覺相機是一種通過光學裝置和非接觸式傳感器接收并處理物體圖像的測量工具。視覺相機雖然類型眾多，但原理相通：先利用光源(可見光或紅外光)照亮目標物，再將目標物原始圖像轉換為具備亮度/顏色/像素/深度的圖像信號，最后結合距離信息形成目標物的三維模型。根據相機結構和測距原理的差異，掃地機器人常用的視覺相機可分為單目相機、雙目深度相機、3D結構光深度相機和3D-ToF深度相機。其中，除單目相機外，其余三類均為可靜態測量深度信息的RGB-D相機(深度相機)。表1、掃地機器人視覺相機對比名稱單目視覺相機雙目視覺深度相機3D結構光深度相機3D-ToF深度相機傳感器類型RBG相機RBG-D相機RBG-D相機RBG-D相機雙目3D結構光+RGB3D-ToF+RGB測距原理幾何測距幾何測距幾何測距ToF測距傳感器成本低中較高高測距距離＜5m＜5m＜10m＜100m精度10cm級近距離達mm級近距離達0.01-1mmcm級環境受光照影響受光照和物體紋理影響不受光照和物體紋理影響不受光照和物體紋理影響計算量低高較高中測距方式被動式被動式主動式主動式信息量語義信息2D(無深度信息)語義信息3D語義信息3D語義信息3D資料來源：知乎，興業證券經濟與金融研究院整理1)單目視覺相機原理：由一個攝像頭在運動過程中在不同位置對同一物體拍攝兩幅圖像，對兩幅圖像的特征點進行匹配，再根據攝像頭的運動數據，通過幾何關系計算出物體深度信息，形成三維模型。2014年前后，掃地機器人單目視覺應用走向成熟，2014年戴森推出的360Eye、2015年iRobot推出的Roomba980均采用了單目視覺技術。相比其他傳感器，單目相機的優勢在于成本低且技術成熟，劣勢在于靜態狀態下無法測量目標物的深請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-10-行業深度研究報告度信息，外加其易受環境光影響，測距和識別的精度較低。目前iRobot等海外頭部品牌主要采用視覺導航技術路線，石頭科技、科沃斯、小米等中國頭部品牌則主要采用激光導航技術路線。圖12、單目相機測距原理示意圖資料來源：CNKI，興業證券經濟與金融研究院整理圖13、iRobotRoomba980采用單目視覺導航資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理2)雙目視覺深度相機原理：由兩個平行且共面的攝像頭從不同角度拍攝圖像，借助立體匹配算法對兩幅圖的特征點進行匹配，進而計算出視差，利用視差原理與幾何關系計算出被測物體的三維信息，形成三維模型。相比單目視覺相機，雙目視覺深度相機能夠測量深度信息，但對算法和硬件要求較高。出于產品成本和使用場景的考慮，目前雙目視覺深度相機主要應用于掃地機器人避障，如2020年5月石頭科技推出的T7Pro產品就采用了雙目視覺避障方案，T7Pro的雙目視覺深度相機是由2顆500W像素120°廣角攝像頭和紅外補光燈、回充傳感器等器件組成，同時配備高通8核處理器，脫困避障能力較強。圖14、雙目相機測距原理示意圖資料來源：CNKI，興業證券經濟與金融研究院整理TPro搭載雙目視覺避障資料來源：公司官網，興業證券經濟與金融研究院整理3)3D結構光深度相機原理：紅外線發射器投射特定編碼的光線至物體表面，再由紅外線相機進行拍攝。物體表面高低起伏使得編碼光線變形，結合三角測距原理從變形信息中計算出深度信息，形成深度圖像。RGB相機同時拍攝獲取物體2D彩色圖像。最后利用算請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-11-行業深度研究報告法將深度圖像與2D彩色圖像(深度圖像像素一般低于2D彩色圖像)融合形成彩色的三維模型。相比單目和雙目視覺被動接收可見光，3D結構光深度相機能夠主動發射和接收紅外光，因此3D結構光方案不受光照條件和物體條紋的影響，環境適應性更強。此外，3D結構光深度相機精度較高，測距距離也達到10m水平。由于整體性能較好，3D結構光相機被應用于掃地機器人的避障領域，如科沃斯2020年4月推TMAXTs022年3月推出的G10s系列均采用了這一方案。圖16、3D結構光深度相機工作原理示意圖資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理圖17、3D結構光相機測距原理為幾何測距資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理4)3D-ToF深度相機原理：3D-ToF深度相機主動發射紅外線照亮場景并接收目標物反射光，通過發射光與反射光的時間差計算出傳感器與物體各點間的距離，這些距離信息與ToF相機的像素矩陣一一對應，由此可得到深度圖像。ToF相機同時獲取目標物的振幅圖像(2D圖像)。最后利用算法將深度圖像與2D圖像融合形成三維模型。不同于其他視覺相機，3DToF相機采用ToF測距原理，具備算力要求低、尺寸小、探測距離遠近兼顧、識別盲區小、校準便捷等優勢。2020年11月發布的米家掃拖機器人1T和2021年3月的米家掃拖機器人Pro均搭載了3DToF深度相機。圖18、3D-ToF深度相機工作原理示意圖資料來源：英飛凌，興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-12-IMU(慣性測量單元)IMU(慣性測量單元)主要由陀螺儀和加速度計組成，電子羅盤則是提升IMU測量精度的輔助傳感器。三者主要用于實時檢測物體運動的變化信息。其中，陀螺儀測量掃地機器人的角速率，以原始方位(初始點一般為基站所在地)作為初始條件，對角速率進行積分，進而實時計算掃地機器人當前所處方位；加速度計測量掃地機器人的加速度，利用a=F/M原理可測量線加速度，對線加速度一次積分得到速度，二次積分得到位移。結合陀螺儀測得的方向信息和加速度計測得的位移信息，便可實時得到掃地機器人相對于初始點的位置信息。之后再經由電子羅盤輔助確認掃地機器人水平位置的朝向，使姿態參數更為精確。由于姿態信息是經過積分計算產生，定位誤差會隨時間推移而增大，長期積累會導致精度降低且每次使用前需耗費較長時間進行初始調整，故陀螺儀/加速度計代表的局部規劃導航(慣性導航)逐漸被全局規劃導航(LDS-SLAM/V-SLAM)取代。但由于陀螺儀/加速度計/電子羅盤獲取姿態信息時不依賴于環境信息，在環境條件較差的場景下依然能夠進行測量，所以一般作為測量的輔助和補充，這也是這三類傳感器仍常見于全局規劃導航類產品的原因。圖19、慣性導航技術原理圖資料來源：《慣性導航原理》，興業證券經濟與金融研究院整理碰撞傳感器碰撞傳感器由碰撞板、紅外線發射器和光敏二極管組成。碰撞板安裝在掃地機器人前端，受擠壓后將向后位移。在靠近碰撞板的機身兩側各有一個紅外線發射器。正常狀態下紅外線發射器發射的紅外線可通過特制小孔被光敏二極管接收，表明此時無障礙物。當掃地機器人與障礙物碰撞后，碰撞板向后位移并遮擋小孔，此時光敏二極管無法接收紅外線，可知碰撞方向存在障礙物，并做出避障移動。該避障類型也被稱為機械避障。由于原理簡單、成本較低，早期機型(即隨機導航和局部規劃導航機型，詳情可見下文3.1中的導航和避障部分)均將碰撞傳感器作為避障的核心傳感器。隨著全局規劃導航技術的完善以及視覺輔助避障的應用，機械避障地位逐步下降，但仍常作為輔助避障方式。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-13-圖20、掃地機器人碰撞傳感器工作原理示意圖資料來源：中科院半導體所，興業證券經濟與金融研究院整理沿墻傳感器沿墻傳感器的作用在于幫助掃地機器人與墻面始終保持合理距離(一般為1-2cm)，保護機身與墻面不發生碰撞，便于清掃墻邊縫隙等清潔死角。沿墻傳感器通常采用ToF測距原理，通過計算光信號發射節點與反射光信號接收節點的時間差從而測量掃地機器人與墻壁或障礙物的距離。懸崖傳感器懸崖傳感器的作用在于判斷前方是否存在“懸崖”(如臺階、高臺等)，以提醒掃地機器人“懸崖勒馬”。懸崖傳感器安裝于掃地機器人底部的邊緣位置，通常配備4-6個。懸崖傳感器由紅外信號發射管與接收管組成，信號發射管會每隔一段時間向地面發射紅外射線，傳感器通過記錄信號返回接收管的時間來判斷地面的高度，若返回時間超過了設定的限定值，即判定前方存在“懸崖”并向控制器發送信號，控制器向掃地機器人發出轉向或停止的指令，防止跌落。圖21、掃地機器人懸崖傳感器工作原理示意圖資料來源：中科院半導體所，興業證券經濟與金融研究院整理-14-行業深度研究報告防跌落傳感器防跌落傳感器安裝在掃地機器人機輪組內部，通過檢測機輪組的壓力狀態(機輪組是否與地面正常接觸)判斷掃地機器人是否正常運行。當機輪組(懸空)離地時，防跌落傳感器可以檢測到機輪組壓力減輕，并向控制器發送信號，中止機輪組運作，從而提升掃地機器人移動過程的安全性。圖22、米家掃地機器人1S配備的防跌落傳感器資料來源：公司官網，興業證券經濟與金融研究院整理2.3、軟件：邊緣算法邊緣是相對于中心而言的相對概念，邊緣算法是一種分布式運算架構，是將原本龐雜的數據運算分散到邊緣節點進行預處理的指令。在掃地機器人中，主控芯片負責集成運算，處于中心定位；各類傳感器充當邊緣節點，將采集的非結構數據預先處理后再傳輸至主控芯片。如激光雷達將采集的深度信息預處理為點云圖后再傳輸給主控芯片進行導航決策。邊緣計算一方面有效減少了冗余數據的傳輸，降低系統反應時間，提升了掃地機器人實時處理數據的能力；另一方面，邊緣計算減少了主控芯片的運算壓力，節省的運算資源能夠進一步投入到掃地機器人的智能化開發當中。圖23、掃地機邊緣算法過程示意圖資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-15-導航階段隨機碰撞局部規劃全局規劃3、決策系統：數字信息智能化導航階段隨機碰撞局部規劃全局規劃決策系統是掃地機器人的神經系統，負責信息處理和傳遞。從模塊上看，包括導航、避障和控制。從部件上看，軟件(智能算法)比硬件(PCB+芯片)壁壘更高。3.1、模塊：導航+避障+控制導航：歷經三代，由無序到有序再到智能掃地機器人導航是指掃地機器人實現定位并沿著所制定路線從出發點移動到目的點的過程。掃地機器人導航歷經隨機碰撞-局部規劃-全局規劃三個階段，逐步由無序到有序再到智能。第一代導航是隨機碰撞導航，掃地機器人利用碰撞傳感器確定行進方向，無路徑規劃能力，2010年之前基本都為第一代產品；第二代導航是局部規劃導航，掃地機器人利用IMU(慣性測量單元)實現定位，可進行弓形規劃，但建圖效率和精度較差，所建地圖無法標記所有障礙物，不具備全局性的路線規劃能力。2013-2016年第二代產品在國內有過短暫流行；第三代導航是全局規劃導航，掃地機器人利用傳感器(激光雷達/相機)同時進行定位和建圖(SLAM)，能夠建立較為精確的全局地圖，完成智能路線規劃，目前第三代導航產品為市場主流。表2、掃地機器人三代導航系統演進示意圖導航系統隨機導航慣性導航激光導航(LDS-SLAM)視覺導航(V-SLAM)應用時間1998201220102014主要傳感器防撞傳感器儀激光雷達相機定位能力無相對初始點定位全局實時定位建圖能力無精度低精度高規劃能力無局部規劃全局規劃環境要求低低較低高清掃效果漏掃多，耗時長部分漏掃清潔效率較高資料來源：科維網，新浪網，搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理興業證券經濟與金融研究院整理全局規劃導航分為兩大步驟，第一步是同步完成定位和建圖(SLAM)，定位解決的是“我在哪里”的問題，建圖則解決“我附近有什么(物體)”的問題。第二步是根據SLAM建立的地圖完成路線規劃。SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)是對同步定位與建圖相關問題與方法的統稱，用于解決機器人在未知環境中一邊移動一邊繪制完全地圖的問題。全局規劃導航與局部規劃導航的區別在于是否具備實現SLAM的能力(能否獲取和處理環境實時信息)。行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-16-圖24、掃地機器人全局規劃導航步驟分解示意圖資料來源：Ofweek，興業證券經濟與金融研究院整理按照傳感器的差異，目前掃地機器人SLAM可分為LDS-SLAM和V-SLAM。LDS-SLAM的核心傳感器為單線激光雷達，一般安裝于產品頂部，通過360°掃描環境獲取點云信息，經算法處理后實現定位和建圖；V-SLAM核心傳感器為視覺相機，采集環境圖像并提取特征點信息，經算法優化后實現定位和建圖。LDS-SLAM在建圖精度更高、速度更快，對算力和環境要求更低；價格方面，LDS-SLAM傳感器成本更高，但由于算力要求較低，其芯片成本和算法投入相對采集的環境信息更為豐富，擁有更大的智能擴展性。未來兩種技術路線的競合，一方面取決于掃地機器人在家用IOT的地位(智能要求高或低)，另一方面則取決于軟硬件技術創新(降本速度快或慢、性能提升高或低)。表3、全局規劃導航兩種技術路線對比LDSLDS-SLAM激光導航V-SLAM視覺導航建圖原理發射與接收激光以測量物體邊界攝像頭掃描獲取物體特征點組件成本高(雷達組件+核心電路)中等(攝像頭模組+核心電路)全局定位精度較高(厘米級)中等(分米級)建圖體驗精度高，速度快精度中等，速度較慢算力要求低高多介質工作能力鏡面玻璃失效黑暗、強光區域失效空間結構占用內部空間占用大，外部有突起內部空間占用小，外部無凸起智能拓展性低(二維點陣房間識別)高(可擴展圖像識別)主要品牌石頭科技、科沃斯、小米等iRobot、Shark等資料來源：智東西網，興業證券經濟與金融研究院整理行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-17-低避障：分為三段，由“盲人”到“近視”再到“正常人”低避障是指掃地機器人在規劃路線上存在障礙物時能夠按照一定算法實時更新路徑，繞過障礙物并順利到達目的地的過程。按智能水平，可分為三個發展階段：避障1.0：“觸覺+聽覺的盲人”。該階段掃地機器人主要利用紅外線傳感器/仿生超聲波傳感器/碰撞板等部件感應環境，無法識別障礙物，往往通過碰撞方式進行機械避障，類似盲人通過觸覺或聽覺進行避障。避障2.0：“觸覺+聽覺+視覺的近視患者”。該階段在1.0的基礎上增加了導航傳感器(激光雷達/視覺相機)輔助提升避障能力，實現障礙物識別(大小、形狀甚至種類)，相當于為掃地機器人提供了“視覺”。不過，受傳感器安裝位置和性能限制，避障2.0技術無法有效識別近地的小型障礙物，類似于“近視眼”。避障3.0：“觸覺+聽覺+視覺的正常人”。該階段在2.0的基礎上增加了專門的避障傳感器(通常為RGB-D相機，如雙目深度相機、3D結構光深度相機等)提升避障精度，近地小型障礙物的識別問題得到解決，掃地機器人的“視力”明顯提升。表4、掃地機避障技術對比發發展階段新增傳感器防碰撞傳感器激光雷達單目視覺3D結構光3D-ToF雙目視覺分辨率無低高可達2K分辨率中，可達1080*720具體與散斑形狀相關，低于640*480高可達2K分辨避障距離近遠中與結構光類型相關，雙線結構光避障距離有限遠中避障效果可不依靠光源感應障礙物位置，但無法識別障礙物深度信息，避障效率低可獲得掃描范圍內無法識別障礙物種類進行策略性避障，法避開遺漏的障礙物僅避開已識別物體，且通過假設物體在地面，由圖像高低預估距離，精度低，避障效果有限與結構光類型有關，散斑投射范圍內可獲得相對準確的深度信息，因圖像為編碼圖案，較難完成圖像識別，但結合單目視覺形成的深度相機可實現識別可獲得掃描范圍內障礙物深度信息，但無法識別障礙物種類進行策略性避障，結合單目視覺形成的深度相機可實現識別可獲得障礙物深體識別結果進行策略性避障算法開發難度低高中中中很高應用機型iRobotRoomba400(2002年)米家掃地機器人代(2016年)科沃斯DV35(2019年)石頭T7sPlus(2021年)科沃斯T8AIVI(2020年)石頭T7Pro(2020年)資料來源：什么值得買，興業證券經濟與金融研究院整理-18-行業深度研究報告圖25、掃地機器人避障技術演進示意圖資料來源：高工機器人網，興業證券經濟與金融研究院整理控制：主要包括內部檢測、執行驅動、電源管理廣義上的控制涵蓋所有的智能決策過程，為了方便理解，此處掃地機器人的控制特指除導航和避障之外的其他智能決策過程。其中，電機驅動、狀態檢測和電源管理三個方面較為重要。1)電機驅動：通過電流信號控制各類電機(驅動電機/吸風電機/邊刷電機)，完成移動(控制速度/方向)和清潔行為(控制吸力/清潔工具開關等)。2)狀態檢測：即上文感知系統中檢測部分的判斷過程，如檢測電源狀態，判斷是否需要回充；檢測濾網/塵盒是否安裝到位，避免風機受損；檢測灰塵盒是否過滿，提醒用戶進行塵盒清潔；防過熱及壓力檢測用以保護部件。3)回充管理：當掃地機器人檢測到電源不足時，控制系統發出回充指令，具有全局規劃能力的掃地機器人會根據此前建立的地圖，自動規劃返回基站附近的路線，到達后通過機身紅外線傳感器接收基站的紅外線信號完成回充。圖26、掃地機器人控制系統示意圖資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-19-行業深度研究報告PCB：具有定制性，差異不大PCB即印制電路板，用于連接掃地機各類電子元件，是芯片的載體。掃地機器人PCB具有定制性，由品牌商根據不同方案自行設計，再交由供應商生產。由于生產技術成熟，且各品牌商設計能力差距不大，整體上PCB技術差異不大。芯片：具有通用性，差異化小狹義上，掃地機器人芯片主要指主板上的核心芯片，如主控芯片、WIFI芯片等，通常需要單獨采購。廣義上，掃地機器人芯片還包括傳感器模組中的各類芯片，如傳感器內部的傳感器芯片、電源管理芯片等，一般由供應商采購，掃地機器人品牌商通常只采購傳感器模組。因品牌和型號差異，掃地機器人不同產品的芯片類型和數量有所不同。按照功能劃分，可將掃地機器人芯片大致可分為主控芯片、電源管理芯片、WIFI芯片以及其它芯片。1)主控芯片是“大腦”，負責算法運算和產品控制。常見的芯片類型為32位MCU，部分采用集成度更高的SOC或AI芯片，如科沃斯2021年9月15日發布的X1系列就采用了L2+級自動駕駛芯片地平線旭日3。掃地機器人主控芯片常見的國內供應商有全志科技、兆易創新等，國外主要供應商有意法半導體、高通等。2)電源管理芯片是“心臟”，負責電源交換、分配等功能，分部較廣，主板上的電源管理芯片類型以PMIC為主，高通、德州儀器是常見供應商。3)WIFI芯片是“嘴巴”，負責數據傳輸等通訊功能，目前多數產品采用WIFI模組。國內廠商樂鑫科技的產品競爭力較強，此外瑞昱、高通也是常見供應商。4)其他芯片：包括各類傳感器芯片、各類存儲芯片等。由于各產品方案不同，芯片類型和數量也有所差異，如部分強調語音交互的產品會加入專門的音頻芯片。圖27、掃地機器人PCB和主要芯片構成(以科沃斯DG710為例)資料來源：Ofweek，興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-20-表5、部分掃地機器型號的主要芯片品牌機型主控芯片WIFI芯片/模組電源管理芯片其他芯片米家掃地機器人(2017年)科沃斯DG710(2017年)(2019年3月)石頭T7Pro(2020年5月)全志R164核處理器兆易創新GD32F103系列兆易創新GD32F103系列全志R164核處理器意法半導體STM32F103系列意法半導體STM32F103系列高通APQ8053系列瑞昱RTL8189ETV-高通WCN3615芯智匯AXP223德州儀器芯智匯AXP223南亞NT5CC256M16EP標準型DRAM-DDR3存儲器芯片新唐科技ISD2260系列音頻芯片-海力士eMMC+LPDDR38Gb多芯片封裝存儲芯片資料來源：《半導體器件應用》，Ofweek，什么值得買，興業證券經濟與金融研究院整理我們認為現階段芯片并非掃地機器人差異化競爭的關鍵。掃地機器人芯片具有通用性，下游應用廣泛，如掃地機器人最核心的主控芯片也可應用于車載、以及其他消費電子領域。目前國內掃地機器人行業主控芯片出貨量已達千萬級別，有部分供應商針對掃地機器人開發特點對主控芯片進行改進。可以說，目前掃地機器人已初步形成行業級專用芯片，但尚無企業級專用芯片。此外，掃地機器人芯片均由專業的第三方芯片供應商進行設計和生產，對下游客戶并無排他性。因此，掃地機器人頭部品牌之間在芯片采購上雖有成本差異(采購規模不同)，但不存在技術壁壘(不排他)。芯片組合上的不同主要源于產品方案的不同。3.3、軟件：智能算法智能算法是解決掃地機器人最優化問題的指令，包括導航算法和運動控制算法。1)導航算法：解決掃地機器人最優清潔路線的指令，分為SLAM算法和規劃算法，前者解決同時定位和建圖問題，后者解決路線規劃問題。2)運動控制算法：解決掃地機器人執行系統具體控制的指令，如沿墻距離判別補償算法、轉角覆蓋的二次規劃算法等，主要解決移動控制問題(速度、方向)和解決清潔作業問題(覆蓋率)。現階段智能算法是掃地機器人品牌商的核心競爭力之一。一方面，掃地機器人智能算法開發難度較大，算法優化成本較高，是典型的技術密集型產物，技術壁壘較為明顯。另一方面，掃地機器人智能算法保密性較強，頭部品牌商的智能算法通常為閉源代碼，一般經過多重加密后燒錄至掃地機器人芯片當中，在無解密密鑰情況下無法獲取代碼內容。即使與代工廠合作，品牌商也會采取嚴格的保密措施確保軟件安全。-21-行業深度研究報告圖28、智能算法框架示意圖資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理執行系統是掃地機器人的四肢，負責落實執行智能化決策。從模塊看，主要包括清潔、移動和續航三個部分。從部件看，執行系統更側重硬件，軟件上的機構設計能力依賴經驗積淀。清潔：本質是解決地面清潔廣度和深度掃地機器人主要用于地面清潔，由于清潔具有明顯的本土化特征，世界各地的家庭清潔習慣有所差異。就中國家庭而言，地材以硬質地板居多，傳統清掃中更重視干濕結合。中國家庭的地面清潔過程可分解為掃、拖、洗、倒四個環節。掃地機器人本質上解決兩個層次的清潔痛點：1)一是初步實現清潔自動化，強調自動化清潔的廣度，使得自動化能夠覆蓋四個清掃環節。中國家庭完整的清潔閉環包括掃地、拖地、洗拖把、倒垃圾，從歷史發展情況看，掃地機器人清潔技術迭代也正是沿著閉環各大環節依次實現清潔自動化。目前掃地機器人清潔智能化程度基本能夠滿足消費者需求。2)二是完全實現清潔自動化，強調自動化清潔的深度，徹底解放雙手，無需人工復掃。目前掃地機器人清潔深度存在不足，時常需要人工二次清掃。掃地機器人在深化清潔度上將沿著“不如人工”到“等同人工”再到“超越人工”的路徑迭代，當前優化方向包括提升覆蓋率(邊角清掃等)、增強干爽度(水痕等)等方面。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-22-行業深度研究報告圖29、清潔環節智能化和清潔細節智能化示意圖資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理圖30、掃地機器人清潔系統迭代演進資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理續航：基本滿足工作需求續航是指電池充滿后設備能持續工作的時間，是衡量電池性能和壽命的指標。目前在產品周期內，掃地機器人的續航能力能夠滿足基本的工作需求。我們分三種情況進行討論：1)新機續航目前單價2000元以上的新機鋰電池容量普遍在5000mAh以上，單次續航時間在2-2.5h。考慮到掃地機器人單次清掃時間基本在1-1.5h，我們認為單次續航時間能夠滿足清掃需求。2)舊機續航掃地機器人正常工作溫度在30℃-40℃，該溫度下鋰電池工作1年后剩余容量降請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-23-行業深度研究報告至為原來的70%-80%，假設續航時間與電池容量一一對應，則1年后掃地機器人單次續航時間在1.5h以上，基本滿足清掃需求。此外，根據官方客服反饋的用戶測試中，掃地機器人鋰電池放電300次后容量將保持在90%左右，假設掃地機器人使用頻率為1周3次(放電3次)，則2年放電300次左右，單次續航還是基本上能夠滿足需求。3)極端續航長期高頻使用或特殊情況下可能出現單次續航無法滿足完整清掃需求的情況，此時掃地機器人通過“斷點續掃+斷點續航”滿足極端續航需求。如清掃任務還剩20%時出現電量不足，掃地機器人自動回充相應電量以完成剩余工作，之后再進行完整充電。產品上市時間電池容量(mAh)充電時間(h)續航時長(min)石頭科技G102021.852004科沃斯X1OMINI2021.952006.5140-2602021.952003210追覓W10PRO2022.364006210石頭科技T82022.352004資料來源：公司官網，中關村在線,興業證券經濟與金融研究院整理圖32、不同溫度下鋰電池剩余容量變化資料來源：《Aginganddegradationoflithium-ionbatteries》，興業證券經濟與金融研究院整理移動：機器自主移動有序化、人為指揮移動自由化掃地機器人的移動是指有目的性地實現地面行走的過程。1)掃地機器人的人為指揮移動由“限制”走向“自由。一方面，掃地機器人人為指揮的移動范圍擴大，由“固定路線”發展為“指哪到哪”；另一方面，掃地機人為指揮打破空間限制，交互方式由按鈕到遙控再到APP，指揮的空間范圍走出房間，實現長距離遠程操控。2)掃地機器人的機器自主移動由“無序”走向“有序”。掃地機自主移動隨導航技術迭代，沿著無規則-局部規劃-全局規劃的路徑演進。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-24-行業深度研究報告圖33、人指揮下的掃地機移動由“受限”到“自由”資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理圖34、機器自主移動由“無序”到“有序”資料來源：Ofweek，興業證券經濟與金融研究院整理機輪組+電池組清潔組：解構清潔硬件的創新邏輯正如上文所述，中國傳統清潔過程可解構為掃-拖-洗-倒四大環節，掃地機器人的清潔硬件迭代也與清潔流程的四個環節一一對應。我們將從掃&吸、洗&拖以及倒三個方面對清潔組硬件的創新邏輯和工作原理進行梳理。圖35、掃地機器人清潔組創新與傳統清潔流程一一對應資料來源：公司官網，中關村在線，興業證券經濟與金融研究院整理1)“掃/吸”分析傳統干式清潔只有掃，可分解聚攏垃圾和收納垃圾兩個動作，本質是分區清掃：聚攏一小塊面積的垃圾，然后再將其收納進簸箕，收納是聚攏的節點。吸將掃的聚攏和收納合二為一，打破了分區清掃的習慣，如吸塵器同時替代了掃把+簸箕，聚攏和收納同時進行，毛發處理能力也顯著提升(毛發往往難聚攏也難收納)。早期掃地機器人產品的清掃邏輯和吸塵器相同(這也是掃地機器人往往被劃分到吸塵器品類的原因之一)，雖然掃模塊(如邊刷)仍被掃地機器人保留用于請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-25-聚攏邊角的垃圾，但主要由吸模塊完成清潔，因此掃地機器人的“掃”從屬于“吸”。掃地機器人“掃”的主要硬件為邊刷，“吸”的主要硬件為滾刷、吸風電機。邊刷：位于掃地機器人邊緣，一般超出機體3-5cm，負責清理墻角、障礙物根部的垃圾，在其他區域輔助聚攏垃圾。由于在非沿墻清掃過程中高速旋轉的邊刷可能打飛垃圾，米家/石頭等品牌掃地機器人使用動態邊刷調速，非沿墻時會自動降低邊刷轉速。滾刷：位于吸塵口前方，負責將垃圾聚攏掃起送至吸塵口。滾刷越長，單位時間內清掃面積越大；刷毛越密集，越能深入地面縫隙清掃，細小顆粒的漏掃率越低；從形狀看，相比一字型，V型、S型滾刷聚攏效果更佳，灰塵不易分散。圖36、掃/吸模塊硬件示意圖資料來源：中國家電網，興業證券經濟與金融研究院整理吸風電機：位于掃地機器人內部，靠近吸風口。吸風電機高速旋轉使主機內處于真空狀，產生的高速氣流將垃圾吸入塵盒。理論上電機轉速越快，相應吸力越強、功耗越大、運行過程中產生的噪音越高。與吸塵器吸風電機對比來看，二者工作原理相同，且目前均更多使用相比有刷電機轉速更快、噪音更低、壽命更長、性能更穩定的無刷電機。不同的是，目前掃地機器人主流吸風電機轉速(2-3萬轉/分鐘，對應吸力約2000-3000Pa，目前部分高端機型達到5000Pa)劣于吸塵器吸風電機(8-10萬轉/分鐘，對應吸力約12000-14000Pa)，但二者降噪設計不同(如改變風道布局、結構等)，噪音水平差別較小。圖37、掃地機器人與吸塵器吸風電機對比資料來源：京東，什么值得買，興業證券經濟與金融研究院整理-26-行業深度研究報告2)“洗/拖”分析洗從屬于拖，是手段不是目的。傳統中式清掃閉環分為掃-拖-洗-倒，洗和拖高度關聯。洗拖布/拖把是為了去污水、換清水，目的是提升拖的清潔效果。洗具備必要性(影響對清潔效果的主觀評判)和復雜性(動作多、移動大、清污麻煩)，是清潔中的強痛點。主觀上，存在“洗的次數越多、拖得越干凈”的觀念。客觀上，洗是分區拖地的節點，一般拖完一小塊后去洗拖把，之后再拖下一塊。傳統清潔中，洗拖把不僅需要往返衛生間或搬動水桶，還要借助外力(往往離不開人工)擰盡污水后再換清水。假設拖地面積100㎡，每拖20㎡需洗一次拖把，那么完成拖地需洗5次拖把，即需往返衛生間或搬動水桶5次+擰污水換清水5次。因此，洗確實是強痛點，這也是自清潔產品崛起的需求基礎。目前掃地機器人絕大多數產品的自清潔創新并沒有打破分區拖地的邏輯，而是用斷點續拖的方式解決。自清潔模塊硬件上的主要變化：一是部分機型將粘貼式拖布改為旋轉式拖布；二是充電基站增添水箱(清水+污水)及烘干裝置。這種產品邏輯必然帶來以下問題：1)往返基站導致的時間損耗：如100㎡的拖地任務，云鯨J1需往返6-10次，耗2)放置水箱導致的基站擴容：如科沃斯N9+基站清水、污水水箱合計7L，云鯨J10L，石頭G10為5.8L，水箱較大導致基站體積增大。圖38、掃地機器人自清潔硬件創新資料來源：，興業證券經濟與金融研究院整理針對以上問題，部分品牌尋求新的解決方案，衍生出不同的技術路徑。如曉舞、探博采用就地自清潔方式，減少往返基站次數。探博M1和曉舞XWOW均采用了滾筒式拖布，硬件創新思路更接近于洗地機，機身自帶一套自清潔系統(清水盒、污水盒、刮條等)，能夠實施清潔拖布，減少往返基站的次數，從而減少時間損耗。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-27-行業深度研究報告圖39、探博M1滾筒式拖布與機身自清潔設計資料來源：天貓，興業證券經濟與金融研究院整理圖40、曉舞滾筒式拖布與機身自清潔設計資料來源：天貓，興業證券經濟與金融研究院整理3)“倒”分析通常干垃圾的轉移路線是由地面→清潔工具→家庭垃圾桶→垃圾站，總共三段，“倒”的環節主要包括后兩段。集塵桶出現之前，“倒”的后兩段工作由人工處理，因掃地機器人塵盒較小，手工清潔塵盒頻率較高。2018年上市的iRoboti7+率先配備了集塵桶裝置，極大優化了用戶體驗。集塵桶的出現使手工清理塵盒的頻率由1周1次降至1-2個月1次，但同時也提升了使用成本。2021年石頭和科沃斯分別推出可選配集成桶的T7s系列和科沃斯T9系列，集成桶選配費用在1300元左右，單次耗材成本為20-30元。假設產品使用周期為3年，清潔頻率每月1次，則選用集塵桶增加的費用約為700-800元左右。2021年米家和美的均推出了各自的自動集塵掃地機器人產品，集塵桶耗材價格出現明顯下降，單次耗材成本已降至10-20元左右，未來仍有降本空間。表6、部分產品集塵桶配置情況品牌塵盒大小集塵桶大小清理頻率塵袋價格科沃斯X1OMNI0.40L2.5L30天89元/3個科沃斯T9AIVI+0.30L2.5L30天89元/3個石頭科技T7sPLUS0.47LL30天79元/3個石頭科技T80.47L2.5L60天暫無價格石頭科技G10s0.40L2.5L60天暫無價格iRoboti7+0.40LL60天99元/3個米家集塵掃拖機器人0.40L4.0L45天69元/5個0.45L2.5L30天59元/3個資料來源：京東旗艦店，天貓旗艦店，興業證券經濟與金融研究院整理目前，石頭科技采用的集塵桶技術與iRobot、科沃斯不同：iRobot&科沃斯集塵桶主要采用負壓風機技術。2021年科沃斯T9系列產品將集塵桶作為可選配置推向市場，科沃斯集塵桶與iRobot的技術原理相同，均采用負壓風機技術，通過風機讓風道內產生負壓，將掃地機器人塵盒里面的單向風門吹開，再把塵盒里的垃圾吸進風道帶入塵袋。石頭科技集塵桶采用多錐氣旋分離技術。2021年石頭科技T7s系列產品同樣將集請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-28-行業深度研究報告塵桶列為可選配置，與iRobot、科沃斯不同的是，石頭集塵桶采用多錐氣旋分離技術，該技術多用于吸塵器，由驅動器產生上升氣旋將塵盒中的所有物體卷起，利用雜質顆粒灰塵本身的離心力,灰塵將被甩出氣旋中心,最終落入集塵筒中。相比負壓風機技術，該技術能有效避免因小顆粒粉塵堵塞出氣口造成吸力下降的問題。圖41、iRobot&科沃斯與石頭科技的集塵桶技術有所差異資料來源：搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理掃地機器人的濕垃圾主要是清洗臟拖布形成的污水。掃地機器人濕垃圾處理能力總共經歷了三個階段。第一階段為2014-2019年，彼時的掃拖一體產品尚無自清潔功能，拖布由用戶自行拆卸并完成清洗晾曬。第二階段為2020-2021年，自清潔掃地機器人出現加壓的旋轉式拖布與高頻的粘貼式拖布，拖地能力加強。此外，基站可自動完成拖布清洗與烘干，但用戶需自行添加清水以及處理污水箱。第三階段為2021年至今，基站可配備上下水模塊，功能類似洗衣機，能夠自動注入清水及排出污水。現階段上下水功能仍只作為少量高端機型的可選模塊供用戶選購，如石頭G10s系列、云鯨J2、追覓S10系列、科沃斯T10Turbo可裝配上下水模塊。主要原因在于兩個方面：一是出于適用因素的考量，上下水模塊有一定前裝屬性，要求用戶家中需預留上下水位置及相應水電，并非適用于所有家庭。二是出于成本因素的考量，目前用戶單獨選配上下水模塊的費用在300-700元不等，若作為必選配件將進一步抬高產品售價，可能影響消費意愿。表7、支持自動上下水的掃地機器人部分機型品牌機型發布時間現價(元)是否支持自動上下水上下水模塊單價石頭G10sPro2022-035699可選配6002022-034799可選配600科沃斯T10Turbo2022-033799可選配-S10Pro2022-045799可選配6992022-044599可選配6992021-094599可選配299資料來源：京東，興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-29-行業深度研究報告電池組：鋰電池為主流方案早期掃地機器人電池方案以鎳氫電池為主，伴隨電池技術發展，鋰電池成為目前掃地機器人行業的主流方案。電池方案與產品價格定位相關，目前國內高端機型的電池方案基本穩定。一般來說，產品價格定位越高，對應電池容量越大。高端機型電池容量相同(5200mAh)、續航時間接近，但同容量下各家電池充電時間有所差異。表8、掃地機器人部分機型電池情況對比品牌上市時間(年.月)上新價格(元/臺)電池容量(mAh)充電時間(h)續航時間(min)石頭科技T7S2021.3239952004石頭科技T7SPlus2021.3429952004石頭科技T82022.3229952004石頭科技T8自動集塵款2022.3309952004石頭科技G102021.8399952004-5石頭科技G10s2022.3479952004石頭科技G10sPro2022.3569952004X12021.3369952006.5科沃斯N9+2021.4339952004-6科沃斯X1OMNI2021.9749952006科沃斯T102022.3279952006.5260科沃斯T10TURBO2022.3399952006.52602021.9399952003iRoboti4+2021.239992000390EufyX8239952004-5覓L10Pro2021.2229952006-8追覓L10Plus2021.7289952006-82021.8359964006-8210追覓W10Pro2022.2399964006-8資料來源：京東旗艦店，天貓旗艦店，興業證券經濟與金融研究院整理機輪組：由左右驅動輪和萬向輪組成機輪組負責掃地機移動功能，結構較為簡單，主要由左右驅動輪和萬向輪組成。其中，驅動輪是主動輪，內部結構包括有刷電機、防滑輪及內置彈簧。掃地機器人通過電流信號控制有刷電機轉速，調整移動速度和移動方向(如調整左右電機速差實現轉彎)；內置彈簧能夠幫助輪子更好地越過障礙物。萬向輪是從動輪，內部沒有電機，可以360°旋轉，有效提升掃地機轉向效率。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-30-行業深度研究報告圖42、掃地機器人機輪組拆解資料來源：淘寶網，搜狐網，興業證券經濟與金融研究院整理4.3、軟件：機構設計機構設計是指產品內部結構中機械部分的設計，往往通過增減機械部件或改變機械部件的大小、形狀實現性能優化，如自清潔模塊就屬于機構設計創新。機構設計具有模仿易但創新難的特征。由于掃地機器人機構設計技術較為“顯性”，拆機分析后便可了解設計思路，因此機構設計創新的技術壁壘相對不足。在相當長的一段時間內，市場更關注技術較為“隱性”的算法能力(加密并燒錄至集成電路)。隨著自清潔產品的熱銷，市場重新正視掃地機器人硬件創新的價值，機構設計能力成為競爭力的重要考量。“know-how”能力是機構設計持續創新的關鍵。“know-how”能力可理解為行業內的秘訣，廣義上的“know-how”能力不僅僅包括產品理解和知識積淀等研發體系的內容，還包括供應鏈體系和質量標準體系等一整套流程。參考汽車發展歷史，只“know-how”能力的建立需要具備兩方面的條件：一是產品擁有長期邏輯，復雜精密且成熟定型；二是長時間設計經驗積累。掃地機器人雖然已有24年的發展歷史，但目前產品還未完全成熟，頭部廠商的“know-how”體系處于建設早期階段，存在一定的領先優勢。未來隨著產品發展，“know-how”能力的重要性或將進一步凸顯。圖43、汽車與掃地機器人“KNOW-HOW”建設對比示意圖資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-31-行業深度研究報告5、如何看待掃地機器人技術變化趨勢？5.1、短期：深度清潔創新活躍既懶惰又愛干凈的人性是產生清潔電器需求的根本原因，因此除開價格因素，高度智能和深度清潔是理想清潔電器必備的兩大屬性。受限于目前的技術水平，主流清潔工具無法兼顧兩大屬性，清潔電器暫時沿著單一屬性進行極致創新，由此誕生主打智能省心的掃地機器人和側重滿足深度清潔的洗地機。鑒于目前掃地機器人已基本滿足高頻、自動化、全面清掃等淺度清潔需求，消費者需求痛點暫時由清潔智能化轉向清潔深度化。圖44、掃地機器人深度清潔的痛點逐步凸顯資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理圖45、高度智能和深度清潔是理想清潔電器必備的兩大屬性資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業深度研究報告請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-32-5.2、長期：智能交互有望升級從單一功能性智能走向多場景化智能。掃地機器人作為目前唯一可自主移動的家電產品，其應用潛力遠不止于單純的清潔工具，未來有望進一步拓寬應用場景，如成為具備家庭伴侶(實現影音娛樂)或具備家庭安全管家(實現兒童、寵物智能監護)等功能的多場景化產品。交互升級是關鍵，背后是AI智能技術突破。具體看，一是識別能力顯著提升，目前掃地機器人能識別多種室內常見物體，未來掃地機器人識別技術將得到長足發展(傳感器改進和算法迭代)；二是AI算力進一步升級，AI芯片得到普遍應用且集成度越來越高，算法更趨復雜，掃地機器人智能水平顯著提升。圖46、掃地機器人未來可能實現場景拓展，成為全方位的家庭服務機器人資料來源：興業證券經濟與金融研究院整理司過去5年是掃地機器人由“能用”向“好用”轉型的創新周期。現階段全能型掃地機器人的涌現標志著掃地機器人此輪創新周期已近高潮，短期內掃地機器人的產品創新也將由“大跨步式”革新轉向“小碎步式”改良，行業競爭也趨于全面。除產品創新能力外，產品體系化能力、營銷運營能力以及供應鏈降本能力的重要性凸顯。建議把握行業創新切換的機遇期，布局產品研發體系成熟、品牌價值領先的龍頭公司。科沃斯：一體化與平臺化能力突出，下沉與拓品潛力充足。公司堅持自產自研，前瞻性布局上游零部件企業，供應鏈一體化能力逐漸成型。一方面，行業產品迭代加速，供應鏈一體化能力有助于降低內部交易成本，提升推新效率；另一方面，行業下沉趨勢加強，供應鏈一體化