2023中国公共服务机器人产业链研究报告

中国公共服务机器人分类及产业背景 1.1中国公共服务机器人概念界定1.2中国公共服务机器人驱动因素1.3中国公共服务机器人产业链构成 中国公共服务机器人产业链上游分析 2.1产业链上游企业图谱 2.2公共服务机器人环境感知模块2.3公共服务机器人运动控制模块2.4公共服务机器人人机交互模块 中国公共服务机器人产业链中、下游分析 3.1公共服务机器人中下游企业图谱 3.2公共服务机器人分类应用及商业模式3.3公共服务机器人代表企业及优势3.4公共服务机器人产业园支持 中国公共服务机器人发展趋势 4.1中国公共服务机器人技术发展趋势4.2中国公共服务机器人市场拓展趋势 中国公共服务机器人分类及产业背景 1.1中国公共服务机器人概念界定1.2中国公共服务机器人驱动因素1.3中国公共服务机器人产业链构成 中国公共服务机器人产业链上游分析 2.1产业链上游企业图谱 2.2公共服务机器人环境感知模块2.3公共服务机器人运动控制模块2.4公共服务机器人人机交互模块 中国公共服务机器人产业链中、下游分析 3.1公共服务机器人中下游企业图谱 3.2公共服务机器人分类应用及商业模式3.3公共服务机器人代表企业及优势3.4公共服务机器人产业园支持 中国公共服务机器人发展趋势 4.1中国公共服务机器人技术发展趋势4.2中国公共服务机器人市场拓展趋势 公共服务机器人概念界定 u机器人（Robot）是具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可以在其环境中运动以执行预定任务的执行机构。 u中国于2021年正式实施的新国标GB/T 39405-2020从五个维度对机器人进行分类。根据应用领域，机器人可分为五大类，其中公共服务机器人是和工业机器人相对应的一大类别；根据服务对象的不同，公共服务机器人还可以分为餐饮、讲解引导、多媒体、其他公共服务机器人等。 政策扶持、劳动力人口、经济发展、品牌商业需求均为公共服务机器人发展的驱动因素 亿欧智库：中国公共服务机器人四大驱动因素 《“十四五”机器人产业发展规划》、《“十四五”智能制造 公共服务机器人产业链价值集中于上游核心技术与下游商业服务环节 u公共服务机器人产业链可分为，上游核心零部件、软件系统开发、中游机器人本体制造、下游机器人分销商与各场景商业用户。 u公共服务机器人产业链符合“微笑曲线”理论，产业链附加价值集中于上游核心技术部分以及中游机器人厂商对下游用户的商业行为，中游机器人整机制造商一般具备部分上游核心技术。 中国公共服务机器人分类及产业背景 1.1中国公共服务机器人概念界定1.2中国公共服务机器人驱动因素1.3中国公共服务机器人产业链构成 中国公共服务机器人产业链上游分析 2.1产业链上游企业图谱 2.2公共服务机器人环境感知模块2.3公共服务机器人运动控制模块2.4公共服务机器人人机交互模块 中国公共服务机器人产业链中、下游分析 3.1公共服务机器人中下游企业图谱 3.2公共服务机器人分类应用及商业模式3.3公共服务机器人代表企业及优势3.4公共服务机器人产业园支持 中国公共服务机器人发展趋势 4.1中国公共服务机器人技术发展趋势4.2中国公共服务机器人市场拓展趋势 运动控制、环境感知与人机交互是公共服务机器人三大核心技术模块 u中国公共服务机器人包含三大核心技术模块：环境感知、运动控制和人机交互。 环境感知模块主要依靠如激光雷达、毫米波雷达、摄像头等各类传感器，实现对内外部环境状态信息的获取，以控制与决策提供数据依据； 运动控制模块主要依靠控制器、伺服系统、减速机、芯片等硬件实现派发的位置指令、速度指令； 人机交互模块主要依靠多模态信息理解交互技术，对输入信号作出反馈，满足使用者的意图。 u其中，人机交互和其他基础软硬件基本实现自研。以往，环境感知和运动控制模块会有部分企业选择外采，但随着技术的进步以及成本考虑，现在多数机器人企业也实现了环境感知和运动控制模块的自研。 亿欧智库：公共服务机器人核心技术模块 亿欧智库：核心模块自研与外采成本结构对比 内圈：部分自研环境感知与运动控制模块 外圈：外采环境感知与运动控制模块 公共服务机器人产业链上游图谱 环境感知模块中基于激光雷达或视觉传感器的SLAM算法是核心 u环境感知技术作为公共服务机器人中最重要的技术模块之一，与机器人的地图构建、运动控制等功能密不可分。环境感知是机器人“感知+运控+交互”技术体系中的基础和前提。 u环境感知模块的基础硬件是各类不同的传感器，他们充当了机器人的五官，收集不同的测量信息；SLAM算法（Simultaneous Localization and Mapping）用于融合收集的信息数据，以确定机器人在未知环境中的位置，并构建一张环境地图，通过SLAM技术机器人可以在未知环境中进行自主探索和导航。 亿欧智库：环境感知模块 环境感知的核心SLAM算法基本结构可分为前端和后端 u不同SLAM算法的具体细节会有所不同，但是基本结构类似，可分为前端和后端。以谷歌开发的二维SLAM算法Cartographer为例：算法在前端完成占据栅格地图的构建，得出激光雷达扫描帧的最佳位姿后，将扫描帧插入到子地图中，得到局部优化的子地图并记录位姿；后端根据扫描帧间的位姿关系进行全局的地图优化，得出闭环扫描帧在全局地图中的最佳位姿。 从传感器中获取原始数据，并将这些数据与已有地图进行关联，从而确定机器人轨迹的过程。 根据前端获取的运动轨迹和地图信息，对机器人的状态、地图和传感器误差等进行估计和优化的过程。 数据采集：通过传感器获取机器人周围环境的数据，如激光点云数据、图像数据等数据时空同步：将从不同传感器或不同时间戳接收到的数据进行同步，以便后续配准特征提取：从采集的数据中提取用于建图的特征点，如关键点、特征描述子等数据融合：将不同传感器获取的数据融合起来，提高建图的准确性和稳定性 非线性优化：通过非线性最小二乘法等，对机器人姿态和地图进行优化，使得机器人的位置和地图更加准确 数据关联：将当前帧的特征与之前的地图，或者其他帧之间的特征进行匹配，以确定机器人的运动轨迹 回环检测：识别机器人经过的相似位置，避免累积误差的产生。可以有效降低机器人的定位误差，提高SLAM算法的精度和鲁棒性 运动估计：通过数据关联得到机器人的运动轨迹，可以是平移、旋转等运动 传感器种类多样，激光雷达与摄像头是两类机器人感知方案的核心硬件 u机器人实现自主移动功能的方式与自动驾驶场景类似，大多通过激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器、GPS这五类传感器及其之间组合。 u机器人感知方案分为视觉感知与激光雷达两种，纯视觉感知核心为机器视觉，利用摄像头实现环境扫描，而激光雷达可在现有技术条件下实现快速3D建模，精准还原环境信息。 公共服务机器人对激光雷达性能要求不高，对成本较为敏感 u激光雷达（Light Detection And Ranging，简称“LiDAR”）即光探测与测量，是一种集激光、全球定位系统（GPS）和IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量装置）三种技术于一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）。 精准、快速、高效是激光雷达的最大优势，测距精度达厘米级。 u激光雷达下游应用主要集中于无人驾驶（L4&L5）、高级辅助驾驶（L3&L2）、车联网与机器人四大领域。公共服务机器人市场对激光雷达的性能要求低，但成本敏感度高。 亿欧智库：激光雷达信息处理单元的组成和比较 亿欧智库：高级辅助驾驶与公共服务机器人对激光雷达需求对比 对激光雷达供应商的算法需求 与承载装置的外观集成度 公共服务机器人对激光雷达性能要求较低，相应的成本也较低，目前国内激光雷达厂商能够将公共服务机器人的激光雷达成本控制在千元级别。 ADC/TDC数字化采集，模拟信号到数字信号转化 目前FPGA主控芯片市占率较高，但随着主流厂商对于性能及整体系统需求的提升，下一步的发展方向将探测器、前端电路、算法处理电路、激光脉冲控制等几个不同模块集成在一块芯片（SoC）内，同时进行数据的采集与处理，甚至直接输出点云图像。 时序控制、波形算法处理、激光雷达其他功能模块控制 应用于机器人的激光雷达未来增速高，中国企业在全球激光雷达市场具备份额优势 u中国激光雷达厂商业务布局触及海外市场，虽然激光雷达主要市场集中于智能驾驶领域，但中国机器人领域激光雷达市场规模未来到2025年可达93亿元人民币。 u激光雷达未来发展将着重于降低元器件数量和复杂度以达到简化供应链与降低成本的目的，目前在中国市场中禾赛科技与速腾聚创能够与海外供应商分庭抗礼，具有一定市场份额优势。 亿欧智库：中国公共服务机器人激光雷达市场规模（亿元） 亿欧智库：中国激光雷达市场龙头企业与技术壁垒 禾赛科技，全球化的激光雷达研发与制造企业 u禾赛科技产品广泛应用于支持高级辅助驾驶系统（ADAS）的乘用车和商用车，以及自动驾驶汽车，也致力赋能各类机器人应用，例如无人配送车和封闭区域内的物流机器人等。 u截至2022年底，禾赛科技的激光雷达产品累计交付量超过10万台，客户包括全球主流汽车厂商、自动驾驶和机器人公司，遍及全球40个国家、90多个城市。 摄像头是实现机器视觉的核心传感器，主要可分为四类 u摄像头可以说是公共服务机器人的“眼睛”，是实现机器视觉功能的核心传感器，主要可分为普通单目、单目结构光、普通双目、单目ToF、双目结构光以及普通双目摄像头。 u摄像头的下游应用行业与场景十分广泛，随着深度学习、3D视觉技术、高精度成像技术和机器视觉互联互通技术的持续发展，机器视觉的性能优势将进一步加大，在机器人上的应用有望快速发展。 机器视觉市场规模未来增速将会回升，中国机器视觉企业竞争力优秀 u当前2D机器视觉市场规模增速相对较低，3D机器视觉的崛起将一定程度提振国内机器视觉市场增长。 u近年机器视觉市场中，龙头厂商均有较为亮眼的业务增速，尤其是国产厂商，如海康机器人机器视觉业务在2021年实现超过100%的增长，国内业务规模超过基恩士、康耐视，位居市场份额第一，其他国产厂商如奥普特、华睿科技亦有较高的增速。 u当前机器视觉行业技术力提升有所缓和，品牌与渠道管理能力成为决定市场份额的关键要素。 亿欧智库：中国机器视觉企业市场规模（亿元） 亿欧智库：中国机器视觉市场龙头企业与技术壁垒 独立自主的软件平台已成为康耐视核心竞争力，在基于深度学习领域的产品开发方面做了大量投入。 2023E 2024E 2025E 海康机器人，面向全球的机器视觉和移动机器人产品及解决方案提供商 u海康机器人是面向全球的机器视觉和移动机器人产品及解决方案提供商，业务聚焦于工业物联网、智慧物流和智能制造，构建开放合作生态，为工业和物流领域用户提供服务，以创新技术持续推动智能化，引领智能制造进程。 u海康机器人曾获得视觉系统设计创新奖VSDC 2021-白金奖和金奖、中国智慧物流与智能制造装备技术优秀品牌等荣誉，授权专利数597件、软件著作权38件，业务覆盖国家数超过50个。 亿欧智库：海康机器人主要产品 亿欧智库：青山工业变速器工厂全流程智能制造项目 青山工业与海康机器人共同探索并实现“5G+移动机器人”的落地应用，极大提升了其在数据漫游环境下运行的稳定性。 5G+AMR，创新应用落地 809无尘车间中，潜伏与叉取 AMR，通过RCS-2000在同一地图下统一调度，实现多车型混行作业，多导航方式间平滑切换。 集群调度，多车型协同 海康机器人RCS-2000与上层管理系统LES、客户WCS无缝对接，实现自动化设备的高精度对接，完成资源的统一调度。 项目收益：省时、省心、增值 ü通过设备自动对接，实现自主叫料，减小线边物料缓存，节约线边缓存面积约30%。 ü物料从入