5G+防疫机器人研究报告

1 5G+防疫机器人研究报告 （2021年） 中国移动研究院 1 前 言 新冠疫情的爆发引发了人类对于更安全、更高效的防疫措施的思考。防疫机器人作为疫情时代的AI智能产物，在疫情面前起到为人类生产生活提供基础保障和协助的作用。但当前的防疫机器人普遍只能代替用户完成简单的流程化工作，对于复杂场景的智能判断和适应能力仍然有待提高。中国移动致力于联合产业伙伴，分析研究防疫机器人的典型应用和技术演进趋势，加速推进防疫机器人产业的快速发展。 本研究报告旨在提出中国移动对于防疫机器人的发展趋势、典型应用的分析，并结合防疫机器人的现有技术能力、测试用例，提出防疫机器人的技术能力演进趋势，希望能够对业界研究防疫机器人产业的发展及技术趋势提供指导及参考，共同推动防疫机器人产业的发展。 本研究报告的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 1 2 随着新冠疫情的爆发以及防疫常态化工作的开展，使得防疫机器人在各行各业大显身手。从预测病毒扩散模型到指导疫苗研究，从人脸识别测温到云端智能清洁、消毒、巡逻，甚至给特殊人员送饭送药、提供导诊服务，防疫机器人无处不在地发挥着自己的作用，也让人们看到了这个新兴行业的发展潜力。目前，防疫机器人是在原有的智能服务机器人基础上改造提升，进行疫情防控的智能服务机器人。但当前的防疫机器人普遍只能代替用户完成简单的流程化工作，对于复杂场景的智能判断和适应能力仍然有待提高。 据统计，2019年中国服务机器人市场规模为22亿美元，约占全球25%市场份额，预计2021年我国服务机器人市场规模有望接近40亿美元，市场潜力巨大。2020年，中国移动研究院与中国移动国际公司在启动了针对防疫机器人的研究和测评工作，结合防疫工作的无人化作业需求制定测试用例，协同多家机器人厂商进行防疫机器人的功能和特性测试，构建物联网机器人终端产品库。通过分析防疫机器人的现有技术能力，结合测试用例结果，创新探索5G通信技术赋能防疫机器人产业的技术架构领域，刚性需求驱动带来应用场景下沉，防疫机器人产业将进一步向各行业深度渗透。伴随着5G SA网络逐步成熟，云边端协同能力进一步增强，5G云化机器人在1-2年内有望成为第二批商用落地的5G应用，将为疫情防控和复工复产做出更多贡献。 防疫机器人产业将成为未来全球防控疫情常态化工作开展的重要支撑，但由于防疫机器人的研发耗时较长，面对突发疫情，目前各大厂商主要通过改造现有机器人以适应市场需求。中国移动践行“创新驱动发展”的理念，希望与各产业合作伙伴共同推进防疫机器人的发展及产业成熟。未来防疫机器人产业的发展，应加强防疫机器人技术研究和演进趋势分析，推动防疫机器人的技术架构创新和产业生态圈建设。中国移动将持续深入分析防疫机器人产业趋势变化，借助运营商的云网融合优势，为防疫机器人等各领域机器人的模式创新和应用推广提供技术基础，助力各行业的数字化转型升级。 3 在新冠肺炎肆虐的背景下，服务机器人被改造升级为专业的防疫机器人。服务机器人是指用于非制造业并服务于人类的机器人。服务机器人涵盖的范围非常广泛，包括医疗、物流、农业、商业、民用等领域，集成人脸识别、红外测温、路径规划、网络通信等技术，可通过数据采集、分析和计算与人类进行协作，实现配送、清扫、安防、陪伴等多样化、复合型功能。服务机器人将成为手机终端、电脑以外重要的人机交互以及信息服务载体，市场潜力巨大。2019年中国服务机器人市场规模为22亿美元，约占全球25%市场份额，预计2021年我国市场规模有望接近40亿美元。前端产业研究院-《2020中国防疫机器人发展报告》总结了2014-2019中国服务机器人销售额及增长率情况，如图1所示。 图1.2014-2019中国服务机器人销售额及增长率情况（单位：亿美元，%） 防疫机器人为在原有的智能服务机器人基础上改造提升，用于疫情中医疗、配送、巡检、家用等领域，具有测温、识别口罩佩戴情况、健康码识别、自主返回充电、远程对讲与语音播报等功能，协助医院、学校、社区等公共场所进行疫情防控的智能服务机器人。防疫机器人应用在医疗、配送和巡检的最前线，在赋能传统服务行业的同时，也为5G、云计算、AI等技术从供给侧和需求侧打开空间。刚性需求驱动带来应用场景下沉，防疫机器人产业将进一步向各行业深度渗透。随着后疫情期间医疗康复、物流配送、清洁消毒、安防巡检等大量服务岗位不断释放，防疫机器人的需求必然大幅增加，未来防疫机器人在医疗机构、公共场所的部署及应用将进一步普及。 4 政策、产业基础和技术驱动给防疫机器人带来了快速发展期。政策方面，在疫情期间，工信部发布《关于运用新一代信息技术支撑服务疫情防控和复工复产工作的通知》，中央网信办联合工信部和卫健委发布《新冠肺炎疫情社区防控工作信息化建设和应用指引》，均强调要支持运用互联网、大数据、人工智能等新技术服务疫情监测分析、追踪患者、构建社区防控平台等，对疫情开展科学精准防控，为防疫服务机器人的应用指明方向。据中国人工智能产业发展联盟统计数据，截止2020年3月20日，防疫机器人产品的使用数量居AI防疫产品前三。 图3.抗疫AI产品分布 （来源：中国人工智能产业发展联盟） 从产业基础上来看，疫情过后普通消费者的健康防护意识明显提高，“无接触+”不仅是防疫要求，更是民生需求。医疗领域中在线问诊、远程医疗等迅速发展，机场、实体店等公共区域的无人化服务等，均对防疫机器人需求大大增强。 图4.不同防疫机器人在疫情中的应用情况 （来源：中国人工智能产业发展联盟） 5 从技术演进角度分析，机器人技术的迭代使防疫机器人具备更加灵敏轻便的感官和运动系统，配合硬件的更新一定程度提升了防疫机器人对复杂环境的适应能力，为落地提供了基础；5G通信技术的商用，为防疫机器人与云端大脑实现敏捷互联、远程交互、数据共享、智慧决策等提供了可能性；人工智能技术的多方创新也大大提升了防疫机器人智能化程度。深度学习、语义识别等方面的发展，使其具备了基本的语言沟通能力、图像识别等能力，还赋予了情感交流和强大的逻辑计算能力，拓宽了防疫机器人的应用场景和服务模式。 根据2020年第三届“绽放杯”5G应用征集大赛统计，机器人已经成为需求最为旺盛的六大通用型5G行业终端之一，机器人远程控制将成为下一步发展的重点应用场景。 在“绽放杯”提出的5G应用三步走发展路径中，伴随着5G SA网络逐步成熟，云边端协同能力进一步增强， 5G云化机器人在1-2年内有望成为第二批商用落地的5G应用，将为疫情防控和复工复产做出更多贡献。 中国移动以5G+AICDE为核心，以市场化手段推进5G行业终端和应用产业链成熟，设立规模达300亿元的5G联创基金，完善5G应用生态。在疫情期间，中国移动以信息化手段助力科技战疫，通过自主研发5G远程会诊推车、云视讯等产品为抗疫一线提供了有力支撑，并且通过5G防疫机器人实现了红外体温监测、佩戴口罩智能识别等功能，助力公司在CHBN领域实现信息化服务转型，为打赢抗“疫”攻坚战持续贡献力量。 5G远程会诊推车 5G云端智能机器人 6 云视讯支撑协同会诊 5G红外体温检测 图5.中国移动在疫情期间提供的5G+服务 当前全球新冠肺炎疫情的防控面临无症状感染者及轻症病例识别管控难度大、复工复产后人群聚集和密切接触风险高等挑战。防疫机器人作为疫情下“机器换人”需求的产物，具备测温、远程对讲、语音播报、物资配送、医疗导诊等功能，可协助人类进行病房检查和施药、安防巡逻、消毒清洁和实时测温筛查新冠疑似症状人员等工作，提高防疫效率并降低人员接触风险。机器人在防疫工作中发挥的主要作用为：辅助医疗、公共消毒和日常服务。根据防疫机器人发挥的主要作用，可将防疫机器人分为不同种类（如图2所示）： 1、辅助医疗机器人：在治疗过程中，医护人员协助机器人进行检查、施药，无需进入隔离病房，能够更好地减少被传染的风险。 2、清洁消毒机器人：机器人按规定路线和时间段自主完成清洁和消毒任务，其消毒方式通常为消毒水雾化或者紫外线消毒，数字化呈现作业区域，可满足复杂场景下的消毒需求。 3、配送机器人：在一些定点隔离区域，配送机器人取代服务人员，担当起了为隔离人群送餐、送物的重任。 4、巡逻机器人：在人流密集区域，机器人自动巡逻，监测人员体温、进出场所、口罩佩戴等情况，减轻安保人员现场巡逻的负担。 7 图2.防疫机器人分类介绍 防疫机器人存在价格高、智能化程度低、隐私安全缺乏保障等问题，影响了机器人产业的规模化发展。防疫机器人当前面临的挑战主要表现在如下三个方面： 1、价格高 防疫机器人价格高的问题，究其原因，主要是机器人本体为服务机器人改造而来，其价格即为服务机器人成本+改造成本。两项成本叠加，造成防疫机器人价格居高不下。且疫情初始时期，防疫机器人所用到的黑体测温相机等配件产能有限，供不应求，至使价格进一步居高不下，相信随着疫情常态化的趋势发展，各企业会有针对性的投入开发专用防疫机器人，更合理规划防疫功能，剔除除了防疫功能外的不必要组件，从而降低防疫机器人成本，具备更友好的市场性。 2、智能化程度低 现有的机器人采用了人机交互、自主导航等技术，但机器人的能力并不能完全满足用户的期望，表现在：机器人能力局限于单一业务场景；构建地图不够精准，尤其在室外环境下，大多不是实时构建地图；在路径规划和避障上，规划出最有效路径也存在一定技术挑战。机器人要在实际工作中真正替代人类的劳动力，除了必须具备感知能力，还要拥有理解和决策的能力，以及相关业务场景下的知识图谱的支撑，使其能够优化决策，自主高效的实施工作。 3、数据安全问题 8 随着机器人的应用领域越来越广泛，用户的数据安全问题更加凸显。一方面，由于机器人配备了多种传感器，在工作过程中可以采集到视觉数据、语音数据、位置数据等，这些数据涉及用户的隐私信息，均需要得到保护。另一方面，机器人通过用户数据进行机器学习推理得到个性化知识也包含了用户的隐私信息，同样需要得到数据安全保障。 9 医院、卫生服务中心、街道、火车站、机场等公共机构面临比较复杂的环境。防疫机器人针对以上公共场景主要应用于辅助医疗、清洁消毒、配送、巡检等场景，以下也主要基于这四个典型场景进行分析。 10 11 新冠疫情中应用在医疗领域的机器人主要为辅助服务型机器人。辅助医疗机器人主要承担替代医护人员、降低传染风险的作用，其中远程辅诊及咽拭子采样等功能的实用性尤为明显。例如防疫机器人可通过可穿戴设备，远程视频等方式对患者进行远程诊疗，实现医疗资源的有效配置；协助医护人员进行检查、施药，医护人员无需进入隔离病房，能够更好的减少被传染的风险，从源头切断传染源与医护人员的接触；提升生物样本采集的规范性，排除医务人员水平差异导致咽拭子采集不规范的问题，保证样本质量。新冠疫情期间，达闼科技向武汉同济天佑医院和上海第六人民医院等输送医护助理机器人，协助进行远程看护、测量体温等。猎户星空的智能疫情防控机器人为北京大学首钢医院、武汉火神山医院提供无人初步诊疗等功能。防疫机器人的应用显著改变了医护人员应对传染性疾病的方式，成为技术赋能医疗的重要体现。 图6.辅助医疗机器人 12 13 疫情之下，包括医院、学校、商场、街道等在内的一系列公共场所卫生安全需求显著提高。但同时，疫情的突发严重影响着以保洁为主的基础劳动力供给。清洁消毒机器人承担着保洁和消毒任务，在疫情期间起到关键作用。清洁消毒机器人主