家用服务机器人春天来临，你准备好了吗

香港中文大学金融财务MBA（FMBA）

2021-11-17 21:12 浏览量: 2701

作者：路易斯@来源：至美资本

近日，电商和云计算巨头亚马逊在其秋季发布会上，发布了公司的第一款家用机器人硬件产品“Astro”，有媒体称是继Echo，Kindle和Fire Phone之后亚马逊最具想象空间的新产品之一。形容Astro为机器狗可能更为确切一些，它带有两个轮子和一个带有两个眼睛10英寸的Echo Show 10屏幕，高两英尺（约60厘米），重约二十英镑重（约9公斤），主驱动轮直径约为12英寸（约30厘米），这个有鼻子有眼的机器狗让我们联想起了电影《机器人总动员》里的瓦力。

Astro搭载了亚马逊最新的Alexa语音助理，利用自然语言识别、神经学习、传感器、SLAM等技术，可以为家庭成员带来音乐和视频、和人类直接交谈、在家里运送不超过2公斤的小物件，它还配备了一个升至 1 米多高的 12 兆像素的潜望镜摄像头，远程、实时监控家里的情况，包括预警老人的健康状况，控制智能家居，识别家人、防范陌生人等等。

就在亚马逊发布会的前一个月，各大知名厂商相继发布或表示，这类“仿生机器人”我们很有兴趣。先是小米在其新品发布会上展示了自研的第一代仿生机器人“CyberDog铁蛋”，并宣布成立小米机器人实验室；一周后，百度首次提及其未来的理想自动驾驶概念车“汽车机器人”；特斯拉表示即将在明年推出一款人形机器人“Optimus”，随后小鹏汽车发布其首款智能机器马“小白龙”，化身为小朋友的第一个智慧交通工具。

家用服务机器人的智能脚步

前微软创始人比尔·盖茨早在2006年就在《科学美国人》上撰文指出，“一场新技术革命正悄然来临，到2025年，每个家庭都会有一个机器人。人类正从个人电脑时代向个人机器人时代迈进，这场革命的演进和30年前是一样的。”

就在几年前，整个市场还聚焦在疯狂争夺手机的流量，但近五年间，随着人工智能和智能制造技术演进速度加快，我们的确看到了“机器人”以前所未有的速度在迈进，带来了新的发展空间，并且开始消费早期尝试者的时间。虽然人类沉浸在元宇宙听上去还有些魔幻，但在五年以后，你的身边很可能陪伴一个家用服务机器人，哪怕还比较蠢萌。

家用服务机器人被归类在“仿生机器人”里，是机器人的一个分支。根据百度百科的定义，仿生机器人是模仿动物的构造、传感系统、计算结构等来构造的机器人。它同时具有生物和机器人的特点，在工业领域，在反恐防爆、探索太空、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。而在服务领域，又分为两大类，一类是专业或商业服务机器人，比如迎宾、物流、手术、导航导游等；另一类就是本篇关注的家用服务机器人，可以起到辅助人类家庭生活、养老陪伴、教育娱乐的作用。

同名电影《我，机器人（I, Robot）》剧照，来源：I, Robot

机器人与人类和谐共处的研究，由来已久，最著名的当属科幻小说家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）在1942年发表的小说《我，机器人（I, Robot）》中首次提出的“机器人三原则”，原则第一条是“机器人不得伤害人类，或坐视人类受到伤害”；第二条是“机器人必须服从人类命令，除非命令与第一法则发生冲突”；第三条是“在不违背第一或第二法则之下，机器人可以保护自己”。

而以iRobot命名的，在1990年成立于麻省理工学院的机器人公司，则开启了家用服务机器人时代，它的Roomba扫地机器人真正像电视机一样走进了千家万户，第一年就卖了70000台，如今是一家市值23亿美元的公司。

iRobot成立之初聚焦在太空领域，后来又开发了救灾机器人，在9.11世贸中心和福岛核泄漏事故的搜救工作中都发挥出了独特的作用。创始人之一科林·安格尔认为，扫地机器人这个想法本身并没有多少创新性，而门槛在于iRobot已经掌握了的智能清扫的方法、复杂机器的制作方法和区域探知方法，并且能通过一个产品将上述方法和技术有效地组合起来。

iRobot CEO 、联合创始人科林·安格尔（Colin Angle），来源：iRobot, the Verge

扫地机器人（Robot Vacuum）的工作原理是这样的：一是导航系统，决定扫地机器人扫哪儿，二是清扫系统，执行扫地的任务，看起来和人类扫地的步骤是一样的。不过，人类的视觉远比我们想象中的强大，让机器做这件事，且不说能否扫得到，让它在房间里正常走起来，不能碰上别的东西，自己又不会从台阶上四仰八叉地掉下去，也没那么容易。

早期的扫地机器人显得非常愚蠢，在一个地方使劲扫，有些地方却视而不见，缺少全局的规划，只能设定一些简单的行动规则，更多是“按照自己心情”走随机路线，虽然有防碰撞机制，但有时候还要人帮助它们躲开障碍物。后来人们想到了全局规划，让机器人可以识别和学习整体环境，当发现机器人构建整体环境地图时感知力不够的时候，又想到利用摄像头和激光雷达（LDS）来采集数据。如今主流的扫地机器人已经可以形成“传感器采集数据-定位与构图（SLAM）-全局规划-运动控制”一整套步骤，可以称得上是一个具有初步智慧的机器人。

这个过程中SLAM是非常核心的部分，它既是采集信息后的感知算法，又是接下来路径规划的前提。SLAM的全称是Simultaneous Localization and Mapping（同步定位与构图），通俗来说，它解决的是三个问题，“我在哪里？”、“周围有什么？”、“怎么离开这里？”当扫地机器人来到一个陌生环境，SLAM的作用是在它移动的过程中，通过采集和重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态，同时在自身定位的基础上进行自我学习和校正，画出增量式地图，它便实现了自主定位和导航。

360扫地机器人示意其雷达和SLAM工作原理，来源：奇虎360

相信这时你也想到了，这个扫地机器人的原理怎么和自动驾驶这么像啊，那么你也不难联想到为什么特斯拉和小鹏们，对机器人很热衷的原因。当然自动驾驶和机器人在各自场景下，还有很多不同，而他们之间共同的三个技术是：环境感知（包括精准定位）、规划决策、执行控制。

扫地机器人的清洁系统也可以认为是一种特殊的“执行控制”，它通过底部的两个卷动式拖把，利用电动机的高速旋转，在主机内形成真空，利用由此产生的高速气流，从吸入口吸进垃圾。

科沃斯扫地机器人工作原理，来源：科沃斯

说到执行或运动控制，不得不提到当今世界最著名的“机器狗”公司波士顿动力，最早的历史可追溯到1986年创始人就读麻省理工学院机器人方向时的研发项目。自从2005年发布了划时代的big dog产品之后，波士顿动力一直在进步，能够做越来越复杂的动作，其人形机器人ATLAS甚至可以做出跑酷这种普通人类都无法完成的运动。但波士顿动力并没走iRobot消费级亲民的路线，至今折合人民币50多万元的售价，因此发展一直历经波折，从被Google收购，后被卖到软银，又被卖到现代汽车。

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机器狗spot，来源：波士顿动力Boston Dynamics

Atlas跑酷，来源：波士顿动力Boston Dynamics

另一家财大气粗的汽车公司特斯拉则很愿意扛起机器人的大旗。在前不久的特斯拉AI日上，马斯克首次展示了特斯拉Tesla Bot人工智能人型机器人（概念）。从官方公布的初步参数来看，未来这款人形机器人身高 5 英尺 8 英寸（约 172 cm）；体重 125 磅（约 56.7 kg）；最快行走速度 5 英里/小时（约 8 km/h），将搭载有FSD计算机和自动驾驶摄像头，四肢使用 40 个制动器进行操作，并有力反馈感应，可以实现平衡和敏捷的动作。马斯克发微博称：“因为我们已经制造了带轮子的机器人（特斯拉汽车），所以现在我们几乎拥有所有制造人型机器人所需的零件。”

马斯克介绍Tesla Bot概念机器人，来源：特斯拉Tesla

不知是巧合还是偶遇，正如前面所提，“AI机器人”成为最近智能驾驶行业的关键词高频亮相。丰田首席科学家、丰田研究院首席执行官吉尔·普拉特（Gill Pratt）认为，“不同用途所需的自动化水平有所不同，但所需的传感、感知和决策技术几乎是一样的。”无论出于什么目的，智能网联汽车的大厂参与将继续推高家用服务机器人的技术水平和产品化程度。

家用服务机器人发展的驱动因素

得益于人工智能技术的不断发展和下游应用需求的持续旺盛，这几年服务机器人行业应用场景和服务模式不断拓展，正在带动行业规模的高速增长。

根据IFR（国际机器人联合会）的数据，2020 年家庭服务机器人销量 2.16 千万台，销售额 50 亿美元。根据其预测，2021-2023 年家庭服务机器人销量将到达 3.12、3.9 和 4.86千万台，平均年复合增长率为 31.04%；2021-2023 年家庭服务机器人市场空间将达到 67、82 和 100 亿美元，平均年复合增长率为 31.04%。

全球家庭服务机器人销量，来源：IFR、申港证券研究所

全球家庭服务机器人市场规模，来源：IFR、申港证券研究所

中国服务机器人销售额亦保持高速增长，由2013 年的 3.3 亿美元提升至 2020 年的 29.4 亿美元，2013-2020 年 CAGR 达到 37%，其市场结构与全球数据较为相似。

服务机器人的市场规模增长与智能技术的发展密切相关，后者涉及硬件、软件、本体制造等多条产业链的多方面技术能力，并且从研发、生产到投入使用过程中需要多个供应商共同配合实现。其核心技术主要有定位导航、运动控制和智能交互等三大类。

定位导航：服务机器人通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头等传感设备来感知周围环境，并依托SLAM等技术进行实时定位与路线规划；
运动控制：依托伺服电机、控制器、减速器等零部件，赋予服务机器人位置、速度、加速度等控制能力；
智能交互：通过语音交互、计算机视觉、深度学习等技术，能够赋予机器人图像识别、语言沟通、情感交流和逻辑计算等能力，使服务机器人从“感知智能”走向“认知智能”。

服务机器人产业链图，来源：36氪研究院

从应用来看，家用服务机器人的全球前三大应用领域为扫地、割草和娱乐，约占75%，预计年复合增长率在 23%以上。其中扫地机器人的市场空间，根据国际机器人联合会的数据，有望从 2020 年的39 亿美金提升至 2025 年的 75 亿美金。根据国家统计局及住建部的数据，中国扫地机器人市场规模 2019 年为人民币 84 亿元，预计到2024 年将达到 231.4 亿元。

不过我们从中可以看出，除了扫地机器人以外，其他服务类型的发展还处于早期阶段。我们看到日本在护理机器人方向发展十分迅速，出现了大量的适老产品，特别是针对需要帮助的老人、残疾人等，有洗澡、排泄、服药、喂饭等等，几乎囊括了所有与日常生活相关的服务。

来源：亿欧智库

我们知道日本比中国提前步入老龄化社会，而中国的老龄化速度也在加快。“中国第七次人口普查”结果显示，65岁及以上的人口为1.9亿人，占总人口13.5%，与2010年相比，65岁以上人口的比重上升4.6个百分点。依照联合国《人口老龄化及其社会经济后果》划分标准，当一个国家或地区65岁及以上老年人口数量占总人口比例超过7%，即进入老龄化社会。

人口老龄化趋势导致劳动力供给需求方面共同产生变化。一方面，老年人口的急速膨胀创造了健康陪护、家务、娱乐等多个领域的需求；另一方面，不只是老年人，中青年上班族的工作日益繁忙，处理家务的时间变得越来越少，而且他们还承担着照顾多个年迈老人的义务，同时他们对科技产品有更多的信任和偏好，既可能给自己，也可能给父母购买，而随着他们和父母年龄的增长，这种需求将变得越来越多，而且还不止一种，日常生活很多方面都值得开拓。

哪些中国创业公司赢在了起跑线上

2021 年机器人融资热度不减。截止到2021年10月18日，IT桔子机器人类目下的融资事件，机器人企业融资已达到 154起，累计金额507.511 亿人民币，与去年全年156起基本持平，远超过去年融资金额178.36亿，今年将是有史以来机器人赛道融资金额最高的一年。

汉森机器人（Hanson Robotics）是2016年成立于香港的公司，它的美女机器人“索菲亚（Sophia）”拥有谷歌的语音识别技术和Frubber延展性材料制作的皮肤，她是最像人类的机器人之一，沙特阿拉伯甚至给她了公民身份。她有着62种面部表情，像人类一样表达喜怒哀乐，能与人类进行眼神交流，重要的是她能学习，不断在提高，此外她还有一句名言，“人不犯我，我不犯人。”今年索菲亚的妹妹格蕾丝（Grace）诞生了，格蕾丝主要作为护理机器人，明确指向老年护理，公司的创始人大卫·汉森提到，格蕾斯具有与医疗保健专业人员相近的社会互动能力。

汉森机器人创始人David Hanson和他的人形机器人Sophia，来源：汉森机器人Hanson Robotics

另一家人形机器人公司优必选也被许多人熟知。虽然并没有走到Sophia的仿真路线，但仍然向着模拟人类举止行为方向发展，其研发的高性能伺服驱动器、控制器、计算机视觉算法、语音等核心技术都取得了突破。

作为国内知名的独角兽企业，优必选不只在央视春晚四次亮相，代表中国参加迪拜世博会，其主打的Walker产品和波士顿动力的Atlas一起被美国知名的机器人行业媒体The Robot Report评选为最值得关注的五大人形机器人。不过其上市路途颇为坎坷，业内人士普遍认为其100亿美元的估值过高，而且造价高，商业化场景落地较难。

优必选 Walker X机器人，来源：优必选

近年来主打家庭烹饪的机器人公司康力优蓝也获得多次融资到了上市门槛，它的爱乐优烹饪机器人在各大展会中，总会让人眼前一亮。最新发布的机器人会炒菜、焖炖、蒸煮、称重、识物等十八种做饭需要的技术，内置了3000多种菜品，其做出的菜品的手艺堪比星级大厨。虽然长得完全不像人，但这种做饭功能非常实用，直接满足适老经济、懒人经济的需求。

爱乐优烹饪机器人，来源：康力优蓝

目前扫地机器人仍存在很大的发展空间，国内渗透率仅为5%。专注于扫地机器人的Trifo公司创始人兼CEO张哲表示，家庭机器人如果是100步的话，扫地机器人发展了20多年，走到今天也才走了最多10步，今后将会从技术、场景、结构三个维度上交互迭代。

Trifo公司的强项是RGB-D方案，基于计算机视觉技术，包括采用3D AI视觉进行真3D建图，深层次感知家庭环境。Trifo近年来又在扫地机器人基础上，打造了Trifo Home+陪伴服务机器人产品线，以此逐步打造AI家庭机器人生态。据了解，这家仅有60多人的公司，近两年的销量已经超过10万台，预计今明两年的销售额总计将突破人民币5亿元，同比增长3-5倍。这家宣传低调的公司在今年初获得了亚马逊的战略投资之后，9月份再下一城，获得中信建投资本领投数亿元的C1轮融资，据悉该公司计划在年底前完成C2轮融资。

Trifo创始人张哲本科毕业于清华大学自动化系，拥有纽约州立大学机器人专业博士学位，来源：Trifo

尽管我们看到目前家用机器人的投资一路凯歌，遇到的问题也是比较明显的。据了解，小米铁蛋售价人民币9999元，还是亏本在卖，多位业内人士推测，小米“铁蛋”的成本可能超过5万元。而亚马逊计划限量生产一部分Astro，通过邀请购买，售价为999.99美元，待到放开之后其价格或将上涨至1449.99美元。另外，全球首款消费级高性能四足机器人宇树科技Go1的低配版本售价也达到人民币1.6万元，看来都不便宜。

除了居高不下的售价，大部分家用机器人还做不到像现在扫地、拖地、割草那样小巧而实用的功能。Astro被人诟病还有窥探用户隐私问题、躲避小孩和宠物能力不强，不会上下楼梯，美国科技博客The Verge评价说，买了它就是一个带着轮子的对话音箱。大部分陪伴机器人还显得比较笨重，没有那么智能，不够人性化，就像人们经常弃用苹果的Siri一样。

不过这一切的不足，都给后来进入者创造着机会，现在机器人比以往任何时候都更接近人类，面对巨大的需求市场，谁都无法忽略，况且人类在制造机器人这件事情上有着难以想象的毅力。

文：陆易斯 /至美Tech

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