服务机器人:AI和5G赋能,不断催生新品类

金融界 中字

一、常见服务机器人类型

扫地机器人

AI 技术解决目前痛点,助力行业蓬勃发展。传统扫地机器人作为洗尘器的替代品,普遍存在清洁能力一般的问题,这主要是由于:1)路径规划无法覆盖所有地面区域;2)无法识别袜子、宠物粪便等不规则物体。AI 同步定位与建图(SLAM)技术使扫地机器人能够对未知环境“全覆盖”。通过与 AI 机器视觉的结合,扫地机器人能智能识别袜子、宠物粪便等特定物体,并避障行驶,提升了产品的效率和清洁效果。随着 AI 对扫地机器人产品力的持续提升,预计到 2021 年全球/中国市场扫地机器人规模将达到接近 500 亿/151 亿人民币,三年复合增速达3 6%/20%的快速增长。代表企业有科沃斯、石头科技等公司。

物流机器人

AI 和 5G 正催生 AGV 和无人配送机器人的发展。传统的工业 AGV小车需要搭配电磁导轨,沿特定的路径进工作,在物流和仓储中的灵活度和经济性受到极大影响,还可能损伤来往的库管人员。通过结合 AI 机器视觉,AGV 可自行判断行进路线,识别货物摆放位置、周围环境等信息,以帮助实现无人化仓储。而 5G 和无人驾驶技术与配送机器人的结合,有望解决快递行业的“最后一公里”难题。海康机器人、京东 Xlab、快仓、Geek+、旷视鲸仓等公司正式这一类企业的代表。

陪伴机器人

AI 自然语言处理解决人机交互,5G 催生云服务机器人的发展。AI自然语言处理算法的应用,使陪伴机器人能够理解用户下达的指令并做出有效反馈,帮助用户解决实时存在的棘手问题。而 5G 技术与陪伴机器人的结合,将催生云服务机器人的发展。未来的云服务机器人将能够走出室内环境,通过与云端产生数据的交互,不仅提升单个机器人的处理能力和存储空间,更重要的是能够实现广域的数据共享和知识协作,让多个机器人相互产生协同效应。

医疗机器人

AI 和 5G 在医疗诊断、外科手术和肢体康复中需求强烈。AI 和 5G技术催生了包括胃镜胶囊、医学持物臂、手术导航、外骨骼康复机器人等各种医疗应用,可帮助医生和患者解决医疗中的实际存在的问题和疑难杂症。通过 AI机器视觉的应用,帮助医生进行自动影像诊断;AI 算法的应用,优化外骨骼康复机器人的功能。随着中国逐渐进入老龄化社会,AI 和 5G+医疗机器人的需求将会逐渐增大。代表企业有安翰科技等公司。

二、AI / 5G如何赋能机器人

AI和5G与机器人技术结合,正在不断催生新的消费电子品类。AI解决机器理解世界,以及人机交互的问题。5G拓展机器人的活动边界,并为机器人提供更大的算力和存储空间(云协作机器人)。

AI将帮助传统机器人从不能与人类协作,走向可以服务人类,并逐渐向认知、推理、决策的智能化进阶;

而5G技术的成熟,将进一步拓展机器人的应用边界。通过低延时、高速率、广连接的特点,5G可以拓展服务机器人的应用边界,并为机器人提供更大算力和更多存储空间,形成知识共享。

通信技术+AI算法+硬件技术的叠加,形成了丰富的应用形态。通过4G、WIFI、GPS等通信技术以及语音识别技术(NLP)、机器视觉、SLAM等AI技术被广泛应用,硬件形式逐渐从智能音箱、智能显示、智能手机向智能服务机器人过渡,广泛应用于扫地机器人、平衡车、物流、商业零售、医疗等市场。

未来,5G的商用将大大拓展机器人的应用边界和使用范围,机器人将不再局限于在室内有网络的地方活动,云协作机器人的出现将让机器人进入人类社会,帮助人类共同生活。 

AI和5G赋能,将不断催生新品类服务机器人

根据IFR的分类方法,机器人大致可分为工业机器人和服务机器人两类。

传统的工业机器人主要应用于汽车整车和零部件、电子制造、金属和机械、食品加工等方面,其主要特点是按照预定的程序,沿规定路径完成规定动作。

AI人工智能的应用,催生了服务机器人。服务机器人涵盖的范围非常广泛,包括医疗、物流、农业、商业、民用等方面。通过AI技术的使用,可通过数据采集、分析、计算,服务机器人能够学习人类的行为,理解人类的意图,与人类产生协作。

5G技术在机器人中的应用,通过低延时、高速率、广连接的特点,可以拓展服务机器人的应用边界,并为机器人提供更大算力和更多存储空间,并形成知识共享。 

AI和5G赋能,将不断催生新品类服务机器人

AI+机器人的市场规模:预计2030年市场规模达1,028亿美元,2018-2030CAGR达13%根据IFR的测算,2017年全球机器人市场达232亿美元,其中,工业机器人市场达147亿美元,每万人的保有量达85台。其余为服务机器人市场,市场规模达85亿美元。

到2030年,预计机器人的市场规模达1,028亿美元,约为智能手机市场的20%。服务机器人将达561亿美元,维持16%的年复合增长率,并快于工业机器人的年复合增速。 

AI和5G赋能,将不断催生新品类服务机器人

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三、常见服务机器人类型分析

1、扫地机器人:AI技术解决目前痛点,助力行业蓬勃发展

我们预计到2021年,全球市场规模将达到接近500亿人民币,中国市场规模将达151亿元人民币。

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扫地机器人的主要零部件包括:外壳盖板、边刷/滚刷、尘盒、电池、滚动轮、马达风机、主板、LDS 激光测距部件等。我们认为,扫地机器人的成长将长期利好相关零部件公司。 

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2、物流机器人:AI和5G正催生AGV 和无人配送机器人的发展

AGV 的市场规模

根据 BIS Research 数据统计,2016年全球AGV 销量同比增长38.8%至2.6万台,主要由于电商仓储AGV 的使用和推广;中国AGV 销量同比大幅增长88.5%至9,950台;RIC 预计2017-2021年中国AGV 销量有望保持年均43.0%的速度增长,2021年将达到 6.1万台。汽车行业、家电制造等生产物流端仍是中国AGV 主要需求市场,2016年占比约55%,需求稳定,但对产品智能自动化等要求越来越高;电商等仓储物流端AGV 需求增速较快,2016年需求占比约29%,至2021年有望提升至32%。

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自动导引运输车(AGV):无人仓储的解决方案

自动导引运输车(AutomatedGuided Vehicle,AGV)的行进过程中,通过机器视觉来判断行进路线、摆放位置、周围环境等重要信息,是实现无人仓储的主流方案。

AGV特点:AGV通常装备有电磁引导式、激光引导式或机器视觉引导式等自动导引装置,它能够沿规定的导引路径行驶,是具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV 以轮式移动为特征,较其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV 的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化仓储。 

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仓储管理系统

我们看到,在仓储管理中,AI算法应用到仓储管理系统相对较为成熟。

以基于 RFID 技术的仓储管理系统为例,通过将 RFID 识别技术和计算机的数据库管理查询相结合,可以节省人力物力,相比于传统(人工)仓库管理系统,具有以下优势:1)全自动化识别出入库物品,无需人员干涉,并且可以同时识别多个物品;2)快速、准确、自动进行数据采集,实时、精确掌握库存情况;3)缩减盘点周期,提高数据实时性,实现对库存物品的可视化管理;4)降低人力以及管理成本。 

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3、运输环节:无人机

工业无人机:海康的工业无人机“雄鹰”有四旋翼和六旋翼两种,续航时间40-60分钟,6级风力下可以120km/h 速度正常工作。云台内的自稳定系统和独立姿态测量传感器,可实现360度监控,30倍光学变焦与12倍数字变焦。 

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海康工业无人机主要应用场景有:安监局无人机应急指挥救援调度、公共场所巡检、高速公路巡检与安全检查、海关监管以及电力巡检等。

4、配送环节:配送机器人、智能快递柜

同样地,末端配送机器人目前尚处于研发阶段,像京东和菜鸟等平台对此都有相应的投入和布局。而智能快递柜作为末端最后一公里的重要补充,则得到了更为广泛的应用,涌现了包括丰巢、速递易等一批企业。除快递公司参与设立丰巢的形式外,物流公司也有依靠自身资源建立末端快递柜网络的:日日顺旗下创业公司日日顺乐家,利用200多个城市的 6千个海尔服务商和5万名服务工程师资源,在全国90个城市完成1万多个社区智能柜和社区驿站平台,覆盖用户1800万,日均活跃用户40万。 

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5、平衡车机器人:在休闲运动市场的崛起

探索期:定位变革性的交通工具

2001年,狄恩·卡门(DeaNKamen)推出双轮平衡车(中间带杆子),并创建了Segway公司。2010年,富豪吉米·何塞尔买下Segway。

刚开始Segway 期望改变世界的出行方式,主要销售对象是商用客户。由于产品价格高,适用场景少,Segway 的收入规模一直很小。2015年Segway 被Ninebot 收购,根据新闻报道4,其年收入4000万美金左右,年销量1万台左右。

平衡车又被称为体感车、思维车、摄位车等。市场上主要的品类包括双轮平衡车(带操纵杆)、双轮平衡车(无操纵杆)、独轮平衡车、平衡轮(类似电动旱冰鞋)。2010年,美国华人Shane Chen(陈星)发明独轮平衡车SoloWheel。2012年,陈星又发明了两轮平衡车 Hovertrax(无操纵杆)。

发展期:中国企业从山寨开始,之后并购美国企业

2009年开始,中国市场迅速山寨,并返销美国市场(公司境内经营实体鼎力联合成立于2012年)。2014年Segway 在美国起诉乐行、Ninebot (纳恩博)在内的5家平衡车公司侵犯Segway 专利。2015年4月,Ninebot(纳恩博)全资收购Segway,获得Segway 三大产品系列近十款产品,400多项专利,乐行天下在2017年收购Solowheel,获得相关专利。

成长期:休闲运动市场的崛起

虽然平衡车的初衷是改变世界出行方式,但真正让平衡车崛起的是休闲运动市场。

Ninebot 收购Segway,并获得小米的支持后,推出了适合消费品市场的低价产品(2015年10月推出9号平衡车,定价1999元)。平衡车被消费者作为儿童、年轻人休闲运动的产品,销量开始大幅增长。Ninebot 开始重视休闲运动市场,引入了电动滑板、卡丁车套件、儿童自行车产品。2018年电动滑板车、平衡车营收占比 66%、29%,分别同比变动+42ppt、-45ppt。

平衡车路权:在美国部分州允许平衡车在人行道上使用。在中国,平衡车被限制在封闭小区道路和室内场馆等地方使用。平衡车的控制需要较高的技巧,会有一些不同于普通交通工具的风险,例如原Segway 的控制人吉米·何塞在一次使用平衡车遛狗时不幸坠崖身亡。 

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6、陪伴机器人:AI自然语言处理解决人机交互,5G催生云服务机器人的发展

陪伴机器人存在两种发展路径,一类如索尼、夏普等公司应用机器人技术制作带关节仿生机器人,主要以陪伴老人、儿童教育、娱乐休闲为主。另一类如三星、亚马逊等公司推出显示屏机器人,主要希望做机器人 OS 平台,对外输出软件及AI服务。

机器人:索尼、夏普、本田

在陪伴机器人方面,我们看到两种机器人,一种是小型的机器人。如Sony 的Aibo 机器狗,Sharp 的机器猫,高桥隆治的 RobI等。这些机器人主要作用包括与用户的交互、陪伴、教育、与他人的通讯等,目前大部分已商业化。 

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另一种是大型的直立机器人,最为有名的就是本田的Asimo,波士顿动力等优秀企业的机器人。这类大型机器人一般配备双足,可实现上下楼梯、抓取物品,与人类交互等功能。

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机器人操作系统:亚马逊、三星等

10年前,Kindle 改变了大家的阅读习惯,5年前,Echo 让大家开始与人工智能助手Alexa对话。今年 CES,亚马逊AWS 带来了AWS robomakeR操作系统,此款操作系统为开发人员提供了在云端开发代码、测试开源机器人模拟器Gazebo 的能力,并可以直接将系统更新推送到他们的机器人上。

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三星展示在机器人平台,包括三星 Bot Care、三星 BotAIr、三星 Bot RetAIl 和三星GEMS。三星除了推出多款机器人还推出了基于人工智能的未来机器人平台,这些平台可用于管理日常生活,如帮助日益老龄化的人口独立管理其日常健康事务,三星的AI助手 Bixy 也将集成进此平台。 

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7、医疗机器人:AI和5G在医疗诊断、外科手术和肢体康复中需求强烈

胶囊机器人

胶囊机器人+自动诊断系统:可能过采集到的图像自动判断病人可能出现的问题,为医生诊断提供参考意见。搭配云端的自动诊断系统,可实现异地诊断,多地诊断。

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外科手术机器人

目前广泛采用的手术机器人包括持物臂式机器人、导航机器人和主从式机器人。

1) 持物臂式机器人:主要帮助手术时举托盘、清洗等工作。 

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2)导航机器人:为外科医生规划手术路径、在手术中进行提示

手术导航目前分为光学导航和电磁导航两种。光学导航精度高、不受其他设备的电磁干扰,但容易被遮挡光路。电磁导航操作灵活、体位要求低但会受到电磁干扰。

光学导航主要应用在神经外科、脊柱外科、关节外科、颌面外科中。电磁导航主要应用在颅内活检、置管、支气管镜检查方面。

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3)主从机器人:为外科医生远程手术、离台手术提供技术支持

达芬奇机器人手术系统,就是一种主从式机器人系统,可帮助医生在未来实现离台手术,甚至远程手术,让医生可以坐着手术,减少因为疲劳、失神造成的医疗事故。 

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肢体运动康复机器人

目前的康复机器人主要是上肢的康复机器人,以及下肢的外骨骼机器人。

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8、商业零售机器人:室内无人配送机器人的规模化及普及

在商业零售领域,近年,已有许多机器人进入,包括超市导购机器人、酒店送水送餐机器人等,这些室内配送机器人帮助商业零售提高运作效率,减少人力成本,并为服务增添趣味性,受到用户的欢迎。随着人力成本的继续上升,商业机器人的前景广阔,值得关注。

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擎朗机器人与海底捞合作生产了送菜机器人,目前看,公司送菜机器人在一二线城市拥有较大的市场需求。

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9、仿生机器人: 成为人类的一部分

1) 意识控制的机器人:在一些前沿机器人研究中,已出现意识控制的机器人手臂。用户需要将机械手臂接入人类脑部系统,通过一定的训练,可控制机械手臂抓取饮料。

2) 仿生学机器人:人类已经开发出一些仿人类器官的机器人,利用前面提到的意识控制可让残疾人恢复正常的功能,这将是个很大的市场。

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3)AI+机器人成为人类的阿凡达(化身):人类将通过将自己的信息传递给机器人,让机器人成为人类的化身,在遥远的未来或许可将人类意识传输到机器人上。

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四、主流服务机器人公司分析

1、科沃斯:家庭清洁阿凡达,AI落地新场景

科沃斯机器人为国内家庭服务行业领先企业,其产品由扫地机器人逐渐拓展至擦窗、空气净化、管家等家庭服务机器人领域,是全球为数不多的拥有完整产品线的家庭服务机器人企业之一。

公司的品牌具备品牌、性价比和技术优势,并形成完整的产品矩阵,通过AI技术的应用,公司产品在国内市场份额占据第一,销售额也在近几年不断提高。

最值得关注的6家服务型机器人公司

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2、石头科技:AI推动产品进步,激活扫地机器人市场。

公司成立于2014年,是小米生态链企业(目前小米系的顺为资本和天津金米合计持股比例24.7%),创始人昌敬(目前持股30.99%)具有微软、腾讯、百度等互联网企业工作经验,负责过百度地图开发,因此对地图导航具有丰富的经验。2018年,公司扫地机器人销量124万台。AVC 零售监测,公司产品在中国线上渠道销量占比22%。

公司的产品性价比优势明显:1)主要竞争对手为IRobot、科沃斯。在相同价位段,公司的产品配置好,性能强。2018年米家品牌扫地机器人在北京消协抽样的30款产品测评中排名最高。2)石头科技是中国全局规划类扫地机器人市场的领导者。2017年石头科技全局规划扫地机器人销量87万台,科沃斯为5万台。

最值得关注的6家服务型机器人公司

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3、海康机器人:基于机器视觉的机器人和物流解决方案供应商

公司从2014年开始布局物流机器人业务,开发出“阡陌”智能机器人仓储系统。“阡陌”主要包括智能机器人、机器人调度系统(RCS)和智能仓储管理系统(iWMS)三大核心模块。 

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智能物流解决方案:海康不单提供智慧物流的软硬件,还提供细分场景的整体解决方案,包括智能仓储、智能搬运、智能分拣等。

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4、京东物流机器人:已发展到 V3.5版本,解决快递最后一公里

京东 X 事业部:京东机器人部门隶属于京东 X 事业部,成立于2016年5月,业务板块包括四大部分,称“四无技术方向”即无人车、无人机、无人仓和无人超市。其中无人车产品中,主要针对配送机器人、服务机器人和自动驾驶货车产品。

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5、快仓机器人:让人类不再搬运

公司介绍:上海快仓智能科技有限公司成立于2014年,是全球第二大的智能仓储机器人系统解决方案提供商,是人工智能+智能机器人领域的头雁企业,致力于打造下一代无人驾驶机器人及机器人集群操作系统,让无人驾驶机器人成为智能制造、智能物流的基础设施,实现让人类不再搬运的伟大愿景。

公司产品涵盖智能搬运、智能分拣和智能拣选领域,主要服务于电子商务、物流、新零售、制造业、医药等领域,客户包括:Tmall、唯品会、京东、菜鸟、百世、联合利华、大润发、富士康、华为、上汽、国药等。

产品介绍:公司产品主要有150KG至1000KG级AGV 小车、SLAM机器人、小皮带机器人、大皮带机器人、无人叉车、箱料机器人等产品。

最值得关注的6家服务型机器人公司

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6、Geek+:机器人智能物流专家

公司介绍:北京极智嘉科技有限公司(Geek+)专注仓储物流领域,通过领先的机器人产品和人工智能技术实现高度柔性和智能的物流自动化解决方案,成为仓储物流行业技术变革的引领者,在机器人、嵌入式软/硬件、软件工程、人工智能等方面拥有丰富的研究和实践经验,产品全部自主研发并拥有核心专利,产品性能达到国际一流水平。

公司产品包括拣选、搬运、分拣、存取系统,核心模块包括极智机器人(AGV)、极智管理系统、标准拣选工位、充电站等,解决方案针对电商、物流、零售、3PL、医药、鞋服、食品、日用品、工业、汽车制造等众多行业。

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