中国服务机器人行业发展概况及未来发展趋势分析

中国服务机器人行业发展概况及未来发展趋势分析

1、服务机器人行业发展状况

按照国际机器人联盟（InternationalFederationofRobotics,IFR）的分类,机器人一般分为工业机器人和服务机器人,工业机器人一般用于制造业生产环境,而服务机器人一般用于生活等非制造业环境.作为全球机器人行业重要的细分领域,服务机器人技术近年来取得了长足的进步和发展,在家庭、教育、公共服务、医疗等领域实现了一系列突破性应用,为人类生产力的进一步提升奠定了基础,有望成为继工业革命和信息技术革命后引领人类社会实现跨越式发展的人工智能革命的核心载体.根据预测,到2025年,全球机器人应用每年将产生1.7至4.5万亿美元的经济影响,其中服务机器人每年将产生1.1至3.3万亿美元的经济影响,占比70%左右.

服务机器人与工业机器人的明显区别在于,工业机器人的工作环境都是已知的,而服务机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的.因此,在技术性能方面,相比工业机器人对运行精确度的重视,服务机器人更侧重于对环境的感知能力和人机交互能力.相应地,服务机器人在硬件方面,对传感器及其相关的电子元器件性能要求较高；软件方面,则依赖于人工智能技术的发展.

（1）人工智能技术发展对服务机器人行业的影响

人工智能技术的不断进步极大地促进了机器人行业的飞速发展.人工智能（ArtificialIntelligence）简称AI,其本质是对人的意识、思维的信息过程的模拟.近三十年来,随着核心算法的不断改进,人工智能获得了迅速的发展,基于人工智能技术的各种产品如雨后春笋般出现.

人工智能产业大致可分为基础层、技术层和应用层等三个层次.其中,基础层是底层,硬件基础是芯片和传感器,软件基础是计算平台（云计算）和大数据；技术层是以机器学习、视觉识别、自然语言处理等为代表的感知智能和认知智能等各类智能算法；应用层是人工智能在各个行业的软硬件应用.

基础层的云计算、大数据等因素逐渐发展成熟,催化了人工智能的进步.从软件时代到互联网,再到如今的大数据时代,数据的量和复杂性都经历了从量到质的改变.移动互联网、物联网等技术的发展积累了以往难以想象的海量的数据资源,尤其是在某一细分领域更深度的、逻辑化的数据,而这些都是训练某一领域智能的前提,为“机器学习”奠定了良好的数据基础.另一方面,云计算功能使得人工智能系统的运行具有“雪球效应”,即大数据的使用者越多,数据库就越强大,云的功能就越强大,从而系统的运行就越优良.良好的大数据基础促进了以深度学习为代表的人工智能技术取得突飞猛进的进展.

在人工智能的技术层,当前的各类人工智能算法主要是利用深度神经网络等算法来模拟人脑的思考方式,其应用范围主要包括语音识别、图像识别、语义理解、预测规划和智能控制等.深度学习带来的算法上的突破引发了人工智能的浪潮,使得复杂任务分类的准确率大幅提升,从而推动计算机视觉、机器学习、语音识别/智能语音等技术的快速发展.

位于人工智能产业应用层的机器人则是人工智能得以应用于多样化领域的重要载体.作为一种重要的智能硬件,随着计算机视觉、机器学习、智能语音等多种智能算法技术的进步,机器人行业也将实现飞速的发展.短期来看,人工智能技术助力于制造业中自动化与柔性化生产的推行,从而促进工业机器人在高端制造业领域的广泛应用；长期来看,未来人工智能最大的应用市场将出现在服务机器人领域,面对远比当前工业生产复杂的环境,服务机器人对人工智能技术的要求更高更全面,市场空间更加巨大.

由于服务机器人需要在复杂多变、不确定或不受控制的环境下自主运行,必须具备对周遭环境和事物高效的识别、感知、理解、判断及行动能力；而且,随着服务机器人应用领域日益扩展,与人类的互动将更为频繁,服务机器人的发展依赖于控制系统、计算机视觉、语音识别以及语义理解等技术的发展.当前控制系统、计算机视觉以及语音识别技术逐渐成熟,语义理解在专业领域的准确率也有较大保证,使得单一领域的服务机器人具备了商用条件.随着深度学习算法以及计算机视觉、机器学习、智能语音等多种智能算法的应用,服务机器人的机器视觉、人机交互能力以及基于大数据的机器学习能力等方面的人工智能水平也将呈现质的飞跃,甚至具有“人格化”的特征.

（2）物联网及相关技术的发展对服务机器人行业的影响

从自身使用功能的角度,传统意义上服务机器人所发挥的作用主要体现于两个方面：一是人工替代,将人类从繁琐而重复的简单劳动中解放出来；二是功能延伸,即实现人类本身不可能完成的功能,类似于新工具的产生.除了通过人工替代和功能延伸等方式创造直接经济价值之外,服务机器人正逐步成为物联网（InternetofThings,IoT）的重要组成部分和信息承载主体.近年来,随着成本和使用费用的显著下降,飞速互联网、传感器和半导体芯片的普及率大幅提高,推动了联网设备（ConnectedDevices）的飞速发展,联网设备规模不断扩大.根据预测,截至2020年,全球联网设备数量将多达500亿台.全球联网设备规模增长情况（单位：亿个）

联网设备数量不断增加的同时,相关计算及通信技术与庞大的硬件基础逐渐融合,形成了物联网生态系统；硬件、软件、网络通信等多个领域、各项技术的协同发展,促进着物联网生态系统的不断完善.其中,硬件领域的技术发展方向主要集中在传感器、芯片等核心零部件的微型化、集成化和功能的高效化；软件技术发展则主要体现为各类智能算法的不断优化,使机器人等硬件设备变得更加“聪明”,可通过传感器搜集数据、进行计算分析并获取最优解,进而逐渐具备“机器学习”的能力.在相关软硬件领域不断取得突破,推动人工智能技术逐渐发展成熟的同时,网络通信技术的发展,将使新一代的网络具备更快的运行速度、更强的通信能力和更低的能耗.

现阶段作为物联网生态系统信息交换中枢的主要是智能手机,联网设备主要是通过与用户智能手机应用程序互联的方式进行信息收集和交互.智能手机作为物联网系统遥控枢纽的载体,能够满足用户随时随地对联网设备实施远程控制的诉求,但是以智能手机为中枢的交互模式不足之处在于设备间缺乏有机的整体联系,难以实现协同效应；并且几乎所有设备都不具备对用户所处整体环境的认知和识别能力.简言之,联网的硬件设备智能化程度均不具备足以协同运作的“自主性”,仍十分依赖于用户的远程遥控,因而制约了物联网生态系统运行的效率.

与智能手机相比,服务机器人作为复杂多变环境下可移动、可感知、可识别和可判断的智能设备,有望成为更为有效的信息交换中枢,能够充分利用其在环境理解、信息收集和分析上的优势,借助互联网和云,为其他联网设备提供随时、随地的信息输入,更可运用人工智能技术进一步代替用户对其它联网设备进行自主操控,促进所有互联设备的高效整合,为用户提供有价值的智能服务.为满足人们日益增长的智能化生活服务的诉求,随着人工智能等相关技术的不断进步,服务机器人终将成为物联网中连接人与其它设备的中枢.

随着物联网的兴起,物联网生态系统、云计算、大数据正在成为服务机器人行业发展的核心驱动因素.物联网运行过程中所产生的海量数据构成了云计算的基础,而云计算的不断发展,将使服务机器人所使用的软件系统由目前的嵌入式计算系统逐渐演变成为信息物理系统（CyberPhysicalSystem,CPS）.信息物理系统是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统,注重计算资源与物理资源的紧密结合与协调,将实现数据世界与物理世界的交互,在物联网和服务机器人的发展过程中有着深远的影响.具体而言,通过物联网技术的运用,信息物理系统将把与当前嵌入式系统相对应的机器人机载计算功能移动到云端；一方面使得服务机器人通过开放性的互联网与包括家电在内的其他硬件设备之间、机器人与机器人之间实现通信与互联；另一方面可以使机器人通过过去的经验数据进行学习,并具备更强的环境适应能力.与传统的机器人相比,基于云平台的服务机器人产品将实现从单一个体向接入云端过渡；将真正成为物联网中连接人与其它设备的中枢,并在成本、性能、用户体验等方面实现质的飞跃.关注点传统的机器人基于云平台的服务机器人功能定位专注于机器人本体所具备的特定使用功能，更类似于智能化的工具不仅体现出工具性，而且是物联网中连接人与其它设备的信息交换中枢成本造价与嵌入式系统相对应的机载计算模式影响了机器人的运动性能且增加了成本服务机器人的核心计算功能被移至云端，可降低成本，且增强了运动性能技术革新机载计算模式的存在以及成本效益的考虑使机器人很难突破现有的技术局限而实现跨越性的创新由于使用更少的感应器，服务机器人变得更为小巧轻便，机器人的技术创新也变得简便而经济运行速度无法与云端互联，影响了机器人的整体运行速度云计算的应用使得服务机器人之间能够实现信息共享，而且处于生产过程中的机器人也能更快的进行机器学习并适应更复杂的任务后续维护需对机器人进行停机方可进行修理可实现对服务机器人的云端诊断和软件更新受益于人工智能与物联网等领域的发展,长期来看,服务机器人有望成为继电脑、智能手机之后的新一代智能终端,与当前的智能手机相比,服务机器人将具备通过云端同其他物联网设备互通和互相操作的能力,从而成为真正具有自动或者自主功能的平台.

（3）服务机器人行业发展情况分析

机器人是未来各国经济发展的有力支柱之一,各国均不断提高对机器人产业的重视程度,将机器人技术上升至国家战略层面.近年来全球主要发达国家纷纷出台政策支持机器人技术的发展,并制定技术发展路线图.

中国国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）把服务机器人列为未来15年重点发展的前沿技术,并于2012年制定了服务机器人科技发展“十二五”专项规划支持行业发展.2015年8月,国务院发布了强化高端制造业的国家战略规划中国制造2025,所列示的重要产品中,对于服务机器人做出发展规划：“重点开发养老助残、家政服务、社会公共服务、教育娱乐等消费服务领域机器人；重点开发医疗康复机器人、空间机器人、救援机器人、能源安全机器人、无人机等特种机器人”.

随着人工智能和物联网技术的不断发展,作为一种智能硬件,服务机器人产品将通过与软件加深融合的方式对传统设备进行智能化改造,不断实现更为强大的功能和更为丰富的应用场景；作为物联网生态系统中的信息交换中枢,服务机器人还将借助互联网和云为其他联网设备提供随时、随地的信息输入,并通过人工智能技术进一步代替用户对其它联网设备进行自主操控,为用户提供智能化服务,市场前景十分广阔.据IFR统计,2014年全球服务机器人市场规模约为59.7亿美元,2010-2014年均复合增长率10.8%.根据信息显示,2015年度全球服务机器人销售额已达68亿美元,预计2015-2018年全球服务机器人市场总规模约394亿美元,四年年均复合增长率21.07%.

中国服务机器人产业起步较晚,目前仍处于起步阶段,发展较为迅速.根据数据显示,2014年中国服务机器人销售额45.56亿元,同比增长34%.服务机器人的消费市场分布地区主要集中在经济较为发达的环渤海（27.3%）及长三角（29.6%）、珠三角地区（32.7%）,而中部地区（8.9%）和西部地区（1.5%）应用较少.由于全球范围内的服务机器人行业发展起步较晚,目前比较大的服务机器人公司产业化历史也多在5-10年,大量公司仍处于前期研发阶段,在时间上客观给予了中国公司缩小差距的机会.同时,服务机器人更靠近消费端,市场空间非常广阔；在人口老龄化加剧以及劳动力成本急剧上升等刚性因素的驱动下,中国的服务机器人产业面临较大的机遇和发展空间.

2、家庭服务机器人行业发展情况分析

各类服务机器人的主要应用领域如下：类别下游应用领域专用服务机器人国防、农业、物流、医疗、救援等专业性较强的领域，最终用户以企业客户为主家庭服务机器人家务、娱乐、陪护、住宅监控等生活类应用场景，最终用户以个人客户为主商用服务机器人银行、餐厅、卖场、大型企业等商业应用场景，最终用户以企业客户为主

（1）全球家庭服务机器人行业发展现状

家庭服务机器人是服务机器人行业中发展最为迅速的领域之一.2015年全球家庭服务机器人总销售额为22亿美元,同比增长16%.据预计,2015-2018年全球家庭服务机器人四年年均复合增长率35.24%,显著高于服务机器人的预期复合增长率.

目前家务机器人在家用服务机器人销售量中占据着主要部分,根据研究报告,2013年全球家庭服务机器人总销售量中,家务机器人约占69%,预计2018年家务机器人销售量占家庭服务机器人的比重将达到75%.扫地机器人（又称“机器人吸尘器”或“地板清洁类机器人”）是目前家务机器人中的主导品类,根据IFR的数据,2013年家务机器人销量中约96%以上为扫地机器人.扫地机器人成功选取了地面清洁的应用场景,主要有吸尘、扫地、擦地等功能,满足了地面清洁智能化的用户需求,实现了较好的功能体验.与其他类型家庭服务机器人相比,扫地机器人具有生产技术相对成熟、技术可实现性强、需求量大等特点,目前在全球范围内已进入大规模量产阶段,极大地推动了家庭服务机器人总销售额的迅速增长.

（2）中国家庭服务机器人行业发展现状

由于中国服务机器人产业起步较晚,且城市化水平以及城乡居民消费能力基数不高,加之消费观念的影响,中国家庭清洁大部分还是采用传统的人工清洁方式或普通吸尘器设备,以扫地机器人为代表的家庭服务机器人目前在中国市场的渗透率较低.根据德国统计数据,中国家庭服务机器人在沿海城市的产品渗透率仅为5%,内地城市仅为0.4%,与发达国家相比仍有较大差距.

在居民可支配收入持续增长、城市化、技术进步等积极因素的推动下,中国服务机器人市场呈现出“起步晚、空间大”的特点.具体而言,随着人们购买力的逐渐提升,以及80/90一代逐渐成为消费的主力军,中国居民的消费观念也正在发生潜移默化的变化,具体表现为对服务机器人等智能化产品的需求明显增强；与此同时,城市化进程带来的快节奏的生活导致人们家务劳作时间减少,对家务机器人的刚性需求也随之显现；而技术进步使得服务机器人的智能化程度迅速提高,进而能够更好地满足消费者家居智能化的需求痛点.在技术方面,移动互联时代的到来,使人们以智能手机作为移动终端实现了对家庭服务机器人等智能硬件的远程遥控,显著提升了人们对于智能化产品的用户体验,从而将家庭服务机器人行业的发展与物联网和智能家居生活紧密联系在了一起.上述多种因素的综合作用使得近年来中国家庭服务机器人市场需求呈现迅猛增长的态势.

以扫地机器人为例,根据测算,2013年、2014年中国机器人吸尘器销售额分别约为8亿元、15亿元,而截至2015年机器人吸尘器年销售额已经近28亿元,销售量207万台；2016年,中国机器人吸尘器年销售额已达43亿元,年销售量达307万台.预计,2017-2020年中国机器人吸尘器市场的零售额有望保持20%的复合增长率.

在销售规模迅猛增长的同时,随着网络环境的不断完善以及智能设备的进一步普及,中国互联网用户群体不断扩大,互联网用户群体与扫地机器人等智能家电潜在消费者群体的高度重合,使得线上市场逐渐成为中国扫地机器人产品的主要销售途径.据测算,2015年中国机器人吸尘器的线上/线下零售额分别为23亿元和5亿元,2016年线上/线下零售额分别达到38亿元和5亿元.

（3）家庭服务机器人行业未来发展趋势

作为一种重要的智能硬件,家庭服务机器人将在未来的智能家居系统中发挥着日益核心的作用.智能家居的应用宗旨在于：让人们的生活更加便捷、安全、舒适,可提供一个集服务、管理于一体的居住环境,这与用户对于家庭服务机器人产品的基本诉求是一致的.在人工智能和物联网技术的促进下,包括家庭服务机器人在内的硬件的智能化和联网化是智能家居系