【文章內(nèi)容簡介】 臺。隨著相互學習與共享知識云機器人技術獲得重大突破，小型家庭用輔助機器人大幅度降低生產(chǎn)成本，將在 2020 年之前形成至少累計 416億美元的新興市場、國外服務機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢數(shù)據(jù)顯示，目前世界上至少有 48 個國家在發(fā)展機器人，其中 25 個國家已涉足服務型機器人開發(fā)。在服務機器人領域，發(fā)展處于前列的國家中，西方國家以美國、德國和法國為代表，亞洲以日本和韓國為代表。美國是機器人的發(fā)源地，美國的機器人技術在國際上仍一直處于領先地位，其技術全技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告13面、先進，適應性十分強，在軍用、醫(yī)療、家用服務機器人產(chǎn)業(yè)都占有絕對的優(yōu)勢，占服務機器人市場約 60%的份額。日本是機器人生產(chǎn)、研發(fā)和使用大國，一直以來將機器人作為一個戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展技術和資金方面一直給予大力支持。有報告指出日本在 20222022 年 5 年間為了攻克關鍵的服務機器人技術每年投入 1000 萬美元用于研發(fā)服務機器人。近年來，巨大的老年護理市場需求促使企業(yè)競相研發(fā)小型家用機器人。2022 財年，日本政府撥款 億日元，幫助 24 家企業(yè)開發(fā)和推廣護理機器人。日本還計劃至 2020 年，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)機器人市場規(guī)模翻番，擴大至 萬億日元（約合人民幣 732 億元），主要增量將集中在服務機器人。韓國將服務機器人技術列為未來國家發(fā)展的 10 大“發(fā)動機” 產(chǎn)業(yè)，把服務機器人作為國家的一個新的經(jīng)濟增長點進行重點發(fā)展，對機器人技術給予了重點扶持。德國服務機器人的研究和應用方面在世界上處于公認的領先地位：其開發(fā)的機器人保姆 CareOBot3 遍布全身的傳感器、立體彩色照相機、激光掃描儀和三維立體攝像頭，讓它既能識別生活用品也能避免誤傷主人；它還具有聲控或手勢控制有自我學習能力，還能聽懂語音命令和看懂手勢命令。法國不僅在機器人擁有量上居于世界前列，而且在機器人應用水平和應用范圍上處于世界先進水平。法國政府一開始就比較重視機器人技術，大力支持服務機器人研究計劃，并且建立起一個完整的科學技術體系，特別是把重點放在開展機器人的應用研究上。、我國服務機器人的發(fā)展：起步慢、機會大智能服務機器人是未來各國經(jīng)濟發(fā)展的有力支柱之一，國家不斷提高對機器人產(chǎn)業(yè)的重視度，我國《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（20222020 年）》把智能服務機器人列為未來 15 年重點發(fā)展的前沿技術，并于 2022 年制定了《服務機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃 》支持行業(yè)發(fā)展。我國的服務機器人市場從 2022 年前后才開始初具規(guī)模，但我國在服務機器人領域的研發(fā)與日本、美國等國家相比起步較晚，與發(fā)達國家絕對差距還比較大，但相對起工業(yè)機器人而言則差距較小。因為服務一般都要結合特定市場進行開發(fā)，本土企業(yè)更容易結合特定的環(huán)境和文化進行開發(fā)占據(jù)良好的市場定位，從而保持一定的競爭優(yōu)勢；另一方面，外國的服務機器人公司也屬于新興產(chǎn)業(yè)，大部分成立的時候還比較短，因而我國的服務機器人產(chǎn)業(yè)面臨著比較大的機遇和可發(fā)展空間。目前，我國的家用服務機器人主要有吸塵器機器人、教育、娛樂、保安機器人、智能輪椅機器人、智能穿戴機器人、智能玩具機器人，同時還有一批為服務機器人提供核心控技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告14制器、傳感器和驅(qū)動器功能部件的企業(yè)。、國內(nèi)外相關市場預測和發(fā)展趨勢、市場規(guī)模增速快，空間廣闊當前服務機器人市場銷量增速快。根據(jù) IFR2022 年世界服務機器人統(tǒng)計報告，服務機器人 2022 年總銷量為 萬臺，總銷售額為 億美元。其中個人/家用服務機器人銷量為 300 萬臺，環(huán)比上升 20%，總銷售額為 12 億美元；專業(yè)服務機器人 2022 年總銷量為 16067 臺，環(huán)比增長 2%，銷售額為 億美元。個人/家用服務機器人：2022 年銷量約為 300 萬臺，環(huán)比上升 20%，總銷售額為 12億美元。其中家用機器人銷量約 196 萬臺，銷售額 億美元，環(huán)比上升 53%；娛樂機器人銷量約為 110 萬臺，環(huán)比上升 29%，銷售額為 524 萬美元。根據(jù)中科院的研究分析，個人/ 家用服務機器人發(fā)展的三大趨勢是與人合作、以手機作為處理核心以及可以接通云服務的機器人，目前四大研究熱點是教育娛樂、公共安全、信息服務以及智能家居。、家庭清潔機器人：最成熟的智能家庭機器人家庭清潔機器人是指能夠進行家庭家務自動智能清潔的機器人，是集機械學、電子技術、傳感器技術、計算機技術、控制技術、機器人技術、人工智能等諸多學科為一體的機器人。吸塵機器人是智能移動機器人實用化發(fā)展的先行者，其研究始于 20 世紀 80 年代，而德國凱馳 2022 年生產(chǎn)的 Rc3000 是世界上第一臺能夠自行完成所有家庭地面清潔工作的清潔機器人，其內(nèi)置有光電傳感器和芯片控制，包含四種清潔程序，當遇到障礙時，會隨機改變一個角度然后繼續(xù)直走，直到遇到新的障礙物，會自動回到充電站完成充電和垃圾處理的任務，同時能夠根據(jù)用戶設定的信息來控制機器人完成相應的操作。家庭清潔機器人目前主要分為兩個分類，一種是清潔機器人，一種是拖地機器人（包括干洗和濕洗）。智能清潔器是一種配備了微電腦系統(tǒng)的吸塵器，是靠吸力打掃衛(wèi)生的，能夠按照人們的設置自動智能地清潔房間的某一特定部分或全部并完成自動充電，適合幾乎所有的地面，包括地板、地磚、地毯及部分地毯；拖地機器人則在使用中會用到水，一般靠噴水后再吸水來清潔家庭清潔機器人市場發(fā)展：歷史短，發(fā)展迅速。家庭清潔機器人 21 世紀的新產(chǎn)品，但在其短短十幾年的歷史里卻有著迅猛的發(fā)展，許多國家已經(jīng)涉足并開發(fā)出家庭清潔機器人，其中前沿的國家主要有美國、德國、日本、瑞典及韓國等。、智能吸塵機器人是一個巨大的市場，隨著經(jīng)濟水平和技術的提高，清潔機器人將會替代更多的傳統(tǒng)型清潔設備，2022 年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在家庭清潔市場上，北美市場為 22 億美元，機器人占 18%；歐洲、中東及非洲地區(qū)（EMEA）市場達 25 億美元，機器人占 20%；環(huán)太平洋與日本（APAC）技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告15市場為 22 億美元，其中機器人占 16%。清潔機器市場具有巨大的潛力，增長勢頭強勁。2022 年家庭清潔機器人市場規(guī)模大于 12 億美元，過去三年復合增長率達 %。清潔機器人對傳統(tǒng)清潔設備的替代率不斷提高，13 年占清潔設備市場 %。、我國清潔機器人發(fā)展總體水平滲透率低從美國 iRobot 公司 2022 年成功研發(fā)吸塵機器人 Roomba 開啟家用服務機器人時代開始，隨著國內(nèi)生活水平的提高，清潔機器人逐步進入中國。但清潔機器人在我國滲透率低下，有部分企業(yè)已經(jīng)涉足清潔機器人的研發(fā)設計和銷售，但生產(chǎn)規(guī)模小，市場潛力還未得到開發(fā)。由于城市化水平還不足夠高、國內(nèi)收入差距巨大以及傳統(tǒng)文化的影響，我國家庭清潔大部分還是采用傳統(tǒng)的普通吸塵器設備或者人工清潔方式，清潔機器人滲透率十分低下。目前家庭服務機器人年銷售額已經(jīng)近 10 億，但是沿海城市的產(chǎn)品滲透率剛達到 5%，內(nèi)地城市為 %，而美國家庭已經(jīng)達到 16%。相對比其他家用電器，洗衣機的滲透率已經(jīng)幾乎達到 100%。清潔機器人滲透率低下的另外原因是清潔機器人價格相對而言比較昂貴，農(nóng)村家庭和許多城市家庭還消費不起，但可估計，隨著生活水平的繼續(xù)提高，清潔機器人的滲透率會慢慢提高。、我國家用機器人驅(qū)動因素：人力成本提高及收入上升我國家用機器人發(fā)展最主要的驅(qū)動因素有勞動力價格的提高、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的提高等。勞動力價格的上升使得簡單勞動的設備替代率明顯上升，人們一方面想從簡單家務勞動中釋放出來而另一方面家政服務勞力的價格越來越高，因而家務機器需求有其剛性驅(qū)動。同時，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，在過去的 10 年里城鎮(zhèn)居民的可支配收入大致翻了三倍，人們生活水平和消費水平不斷地提高，越來越多的家庭具有家用機器人的購買能力。另外，現(xiàn)在信息和科技傳播速度飛快，各種科技產(chǎn)品成本在競爭中下降迅猛。iRobot2022 年在中國市場的家用清潔機器人銷售額增幅大于 3 倍，2022 年上半年年報顯示受中國需求的強勁拉動 iRobot 在亞太地區(qū)清潔機器人銷售增幅高達 18%。在中國這種一個高速發(fā)展的人口大國，可預計，未來我國家用智能機器人的市場規(guī)模巨大。、我國清潔機器人公司：研產(chǎn)結合，表現(xiàn)良好，空間巨大根據(jù)中國品牌網(wǎng)統(tǒng)計公布的十大清潔機器人品牌排行榜，我國國產(chǎn)清潔機器人有 6 家上榜。目前為止，我國已經(jīng)有一部分表現(xiàn)優(yōu)良的企業(yè)涉足家用清潔機器人的開發(fā)和生產(chǎn)，都和國內(nèi)高校研發(fā)機構有所合作，做到研產(chǎn)結合。技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告16事實上，以清潔機器人為代表的這些家用智能機器人已經(jīng)不僅僅限于展會上才能見到，它們已逐漸進入越來越多的家庭。以科沃斯為例，其智能機器人產(chǎn)品服務著全球超過3500 萬個中高端家庭。而在國內(nèi)，以清潔機器人為代表的家用服務機器人所受關注以及購買量也呈穩(wěn)步上升的趨勢，其受眾目前主要集中在三大經(jīng)濟圈和少數(shù)中西部中心城市。就服務機器人快速發(fā)展的驅(qū)動力來看，在家政服務業(yè)勞動力成本相比較大幅度上漲的背景下，家用服務機器人技術不斷成熟，實用性更強，量產(chǎn)后成本將進一步降低，價格將與普通家用消費類電子產(chǎn)品相當，甚至更便宜。因此，預計，家用智能服務機器人將順勢撬動家政服務業(yè)市場，未來 10 年內(nèi)家用服務機器人作為中高端機械電子消費品，將進入家庭消費類電子產(chǎn)品目錄。據(jù)國際機器人聯(lián)合會統(tǒng)計，家用服務機器人 2022 年銷量 250 萬臺，同比增長 15%，銷售額 億美元，同比增長 19%。據(jù) IFR 預測， 20222022 年在家用服務機器人領域，家政服務機器人銷量將達 1100 萬臺，銷售額近 48 億美元；娛樂機器人銷量預計為 470 萬臺，銷售額達 11 億美元；助殘機器人銷量將達 4600 臺。據(jù) Markets and Markets 預測，20222022 年全球服務機器人市場規(guī)模年復合增長率約 %，2022 年將達 億美元。項目具有廣闊市場前景。四、項目主要研究內(nèi)容、項目概述隨著人力成本不斷上升，家庭服務機器人應用逐漸普遍，在已有的清潔機器人基礎上，除了在清潔機器人本身做了 3 大技術革命，第一個就是，去掉傳統(tǒng)機器的緩沖前撞，讓它與機器融為一體，同時增加了無極感應 TPU，能夠讓機器快速傳感信息識別家具防止碰撞。第二是，在卡到家具的時候，利用左右輪測速技術，形成一個逆向機制使機器退出來，避免卡死。第三是增加拖地布面積，提高機器的清潔力度。讓機器完全實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)化、云平臺、數(shù)據(jù)化，即智能家居機器人(智能硬件)手機遠程視頻控制安防（軟件端）云服務（大數(shù)據(jù)平臺），布局構建家庭智能機器人物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)生態(tài)平臺。與傳統(tǒng)功能型清潔機比較，***智能云清潔機器人全球首創(chuàng)利用智能攝像頭監(jiān)控安防技術和 WIFI 遠程聯(lián)網(wǎng)控制技術，“ 家庭清潔”和“家庭安防”是目前家庭中最基本的兩個剛性需求，也是智能家居機器人最需突破解決的，而且目前幾乎是一個空白市場，99%的家庭對財產(chǎn)和人身安全非常注重，因此我們在改善了清潔機本身已有的 DIS 技術、自動變技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告17頻、超聲波傳感器技術、HSP 防碰撞系統(tǒng)、無刷電機動力、虛擬墻等技術后，整合了云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多種技術，解決物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)互動及機器人和安防警報實時提示，真正做到既能清潔又能隨時安防監(jiān)控的一體化智能機器人，通過手機端遠程控制，展現(xiàn)出來的“清潔隨時掌控、警報隨時提醒、家庭監(jiān)控安防隨時清楚” 特性，徹底改變了傳統(tǒng)功能清潔機被動接受的交互模式，實現(xiàn)智能清潔機器人與用戶之間網(wǎng)絡信息互動。用戶只需在手機、PAD 等智能移動終端安裝***客戶端，就可以通過手機接通機器人內(nèi)置的高清智能攝像頭和功能操作，就能遠程遙控清潔機器人去客廳、房間等家里每個角落，并能實時傳輸視頻查看家里一切狀況，真正既能清潔又能看家的機器人（監(jiān)護著在家的小孩、老人、是否被盜竊等）。項目具有較好的經(jīng)濟意義，預計未來三年新增銷售額 8 千萬元左右，新增利潤 1500萬元左右。、項目涉及的技術領域、工藝范疇智能硬件民用服務機器人、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略領域的創(chuàng)新。、擬解決的關鍵技術問題環(huán)境感知傳感器和信號處理方法多傳感器信息融合技術的基本原理就像人腦綜合處理信息的過程一樣，它充分地利用多個傳感資源，通過對各種傳感器及其觀測信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準則組合起來，產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋和描述，本項目采用無極感應（電磁感應）TPU，能夠讓機器快速傳感信息識別家具防止碰撞。路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃就是指在服務機器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)、可以避開障礙物的路徑。本項目采用 6 種路徑智能規(guī)劃：左螺旋、有螺旋、沿邊掃、繞柱掃、矩形掃、折線掃、自由掃，不僅結合攝像頭和燈塔導航技術讓機器擁有更加智能的清潔規(guī)劃路線，還能夠通過攝像頭進行畫面數(shù)據(jù)采集分析，再利用算法實現(xiàn)機器對物體的識別。降低噪音污染本項目采用無刷電機馬達，功耗更低，噪音在 45 分貝左右，電機扭曲、吸力更強勁。自動回充本項目無需電源線，真正解放雙手。采用高容量鋰電池，一次充電續(xù)航能力在技術創(chuàng)新計劃—創(chuàng)業(yè)資助項目可行性報告18150min 以上，先進的超聲波技術極大提高清潔機器人的回充準確率。、項目的主要技術創(chuàng)新點 隨著科學技術的快速發(fā)展及人們對生活需求的提高，智能服務機器人的應用越來越廣泛，消費者可以通過智能云清潔機器人遠程控制輕松清潔每個房間，還可以通過移動智能攝像頭隨時監(jiān)控家的每一個角落，真正實現(xiàn)深層次的人機互動，以下是***智能云清潔機器人與傳統(tǒng)吸塵器、功能型清潔機的對比，從而體