文章引用自 薛先生 ，版權完全歸屬薛先生。其公眾號:Alphatree and Evelyn2018-12-12

思考出發點：

那個多數人印象中亂碰亂撞、還拖著臟污滿屋跑的添亂掃地機，還需要多久才能變聰明？

掃地機器人的本質到底是什么？ 該用家電還是科技框架來分析？是什么決定掃地機器人的發展速度和行業空間？ 2018年處于行業生命周期的什么位置，未來有何期待？

本文結論：掃地機器人的發展，離不開技術浪潮的更迭；供給推動需求，是技術升級推動了行業的發展，每一次技術的重大飛躍，都極大地刺激了消費需求釋放。

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一、理解掃地機器人的本質

掃地機器人的一般理解：家用電器，真正的家電智能化

1. 掃地機器人產生的背景是人類家務勞動自動化的需求。歐美發達國家的家務勞動自動化產品代表：洗衣機、洗碗機。隨著掃地機器人的技術發展逐漸成熟，未來有望實現類似洗衣機的高滲透率。

2. 掃地機器人是真正名副其實的智能家電。智能家電的三大特點是網絡連接、互動和智能化，但目前大部分家電的使用依然是人類主導，通過傳感器與家電本身連接、通過手機應用設定好相應的要求去實現半自動化。而掃地機器人的行走和清掃并不需要用戶事先設定任何規則，一切交由設備自主感知、自主決策，是真正的智能化體現。

3. 掃地機器人是動態的，是目前智能家電中唯一需要不停移動的品類，能夠掌握家庭地圖、掌握全部空間環境信息，占據未來物聯網時代家庭環境智能控制的制高點。

數據來源：網絡，yunzhexue

掃地機器人的深度理解：科技產品，搭載無人駕駛技術的家庭服務機器人

1. 無人駕駛（自動駕駛）是計算機模擬人類的駕駛行為，通過車載傳感系統感知道路環境，自動規劃行車路線并實現車輛駕駛行為控制。人類的駕駛行為是一個周而復始的“感知→理解→決策→執行”過程，無人駕駛功能的實現也可分為感知、理解、決策和執行四個層面。

數據來源：蓋世汽車，中金公司研究部

2. 掃地機器人的原理是模擬人的清掃行為，在家庭環境中行走并完成清掃工作。從自主行走的角度，掃地機器人利用傳感器對家庭環境信息進行認知分析、確定行走路線、做出行為決策，和無人駕駛擁有相同的技術框架，也可以從感知、理解、決策和執行這四個層面去理解。

數據來源：yunzhexue

3. 理解層和決策層體現掃地機器人的智能化程度。當下掃地機器人的智商集中體現在路線行走是否有邏輯以及能否避開潛在風險物品，這兩個痛點的解決分別對應無人駕駛的SLAM技術(Simultaneous Localization And Mapping，即時定位與地圖構建）和人工智能基于深度學習的視覺物體識別技術。在掃地機器人的應用中，目前SLAM技術相對成熟，物體識別技術有待突破。

4. 搭載無人駕駛和人工智能技術不斷發展的科技紅利，我們相信未來掃地機器人在這四個層面都能看到持續的技術突破，甚至未來掃地機器人的形態都可能發生巨大的變化，具有很大想象空間。

二、掃地機器人技術沿革

掃地機器人的發展，離不開技術浪潮的更迭；供給推動需求，是技術升級推動了行業的發展，每一次技術的重大飛躍，都極大地刺激了消費需求釋放。

梳理掃地機器人的產品和技術沿革，判斷掃地機器人技術路線目前已經歷了兩次主要的升級

目前行業處于第二次技術革命到第三次技術革命的臨界點

1. 第一次技術革命是真正量產的家用掃地機器人誕生，基本實現自動掃地吸塵的清潔功能，始于2002年iRobot推出Roomba系列掃地機器人。但是智能化程度很低，僅能通過碰撞障礙物來調整行進方向，即隨機行走和清掃。

2. 第二次技術革命是掃地機器人進入定位和規劃行走時代，2015年至2018年iRobot、小米石頭、科沃斯等行業龍頭分別推出了穩定量產的全局規劃產品。這一代產品能夠規劃清掃路線，進行實時定位、構建地圖，使得清掃覆蓋度和效率大大提升。SLAM技術的應用按傳感器的不同主要分兩種，基于LDS激光測距傳感器的SLAM技術，和基于攝像頭視覺傳感器的VSLAM技術。掃地機器人連接WIFI后，用戶可以在手機端看到家庭地圖和掃地機器人的實時位置。

3. 第三次技術革命方向：人工智能。人工智能時代下掃地機器人技術的突破點在于人工智能在掃地機器人上的融合應用，物體識別、語義識別、人機交互等等。這個過程可能會很長，基于機器視覺的物體識別可能是最先突破的。

數據來源：網絡，yunzhexue

第二次技術革命中兩種主流規劃技術差異對比

SLAM技術(Simultaneous Localization And Mapping，即時定位與地圖構建）的應用按傳感器的不同主要分兩種，基于LDS激光測距傳感器的LDS SLAM技術，和基于攝像頭視覺傳感器的VSLAM技術。

1. LDS的技術原理是通過旋轉激光發射器不斷發射激光并接受反射光，利用三角測距原理測量邊界和機器本身的相對位置，據此繪制完整邊界的地圖和確定機器在地圖中的位置。優勢在于繪圖的速度和精度，對于算法的要求低；劣勢在于對于激光傳感器占用空間大，外部有凸起部分，成本較高，對于鏡面材質有誤差。

2. VSLAM的技術原理是通過攝像頭不斷移動自身的位置進行拍攝，提取和匹配相鄰幀圖片特征點、利用三角測距原理測算出障礙物的距離。優勢在于可以從圖片中提取更多屬性信息，占用空間小、成本低；劣勢在于地圖精度有限，對于計算量和算法本身的要求高，對于光的依賴度較高，暗處和無紋路處難以進行工作。

數據來源：網絡

3. 目前LDS技術在掃地機器人行業的應用已相對成熟，未來的發展方向是成本的降低、與其他傳感器融合。VSLAM主要是現階段還停留在位移測量，期待未來能和物體識別技術相結合。

數據來源：網絡，yunzhexue

第二次技術革命推動全球市場加速增長

1. 北美、EMEA（歐洲、中東、非洲等）和亞太市場是全球三大主要市場，自2015年第二次技術升級開啟，全球收入增速加速，3 年復合增速達到 34.5%，北美市場更早進入全局規劃時代，3年復合增速快于APAC和EMEA市場。2012-2017 年，高端掃地機器人（Robot Vacuum Cleaner, RVC）全球市場規模從 6.5 億美元增長到 17.3 億美元，份額占比從 13%提升至 23%，復合增速為 22%，同期高端吸塵器的全球市場規模從 50 億增長到 75 億美元，復合增速為 8.6%。

數據來源：NDP, GFK, iRobot，yunzhexue

2. 市場份額較為集中，EMEA地區缺乏有力的當地品牌。美國企業iRobot是全球龍頭，2017年全球高端市場市占率62%，北美高端市場占有率85%；其次是中國企業科沃斯（Ecovacs），雖然2017全球高端掃地機器人市占率僅為11%，但是預計2018年產品結構升級后高端產品占比大幅上升，推升市占率。

數據來源：NDP, GFK, iRobot，yunzhexue

附注：EMEA市場主要覆蓋歐洲、中東、非洲，APAC市場主要覆蓋亞洲地區；全球市場只統計了200美元以上的吸塵器和掃地機器人。

第二次技術革命為全球龍頭iRobot帶來增長紅利

1. iRobot是掃地機器人行業開創者，2002年開始從特種機器人向消費機器人轉型，目前主要產品是Roomba掃地機器人系列、Braava拖地機器人系列。

2. 2015年是iRobot的Milestone，推出了第一款基于VSLAM技術的全局規劃產品Roomba980，2015年之前Roomba系列都是隨機規劃產品。受益于突破性的技術升級，2016年起公司收入增速拐頭向上。海外市場發展有市場開拓因素影響，因此觀察美國國內的銷售能夠更直觀地看到新技術、新產品對于公司收入增速的拉動。

數據來源：iRobot年報，yunzhexue

3. 雖然距離iRobot的VSLAM技術突破已經有三年，但公司通過對原有產品線進行持續優化創新，收入持續快速增長。2018年9月iRobot在美國國內推出新命名的產品系列Roomba i7/i7+, 推動三季度國內銷售增速再次大幅增長，銷售火爆將近缺貨。

數據來源：iRobot年報，yunzhexue ；2018年海外增速部分由去年兩起收購貢獻

三、中國掃地機器人企業的發展機遇

中國掃地機器人市場具有最大的發展潛力

1. 掃地機器人功能更加匹配中國家庭的清潔剛需。歐美家庭面積大，以地毯為主，對于吸力的要求高，在掃地機器人功能性和智能化完善到一定階段之前，吸塵器的清掃效率更高；中國家庭面積大多在70-100平米，以瓷磚和地板為主，帶拖地功能的掃地機器人可以解決吸塵和拖地的剛需，同時中國年輕人生活節奏快、工作忙碌，這兩年養寵物的家庭越來越多，自動清掃的掃地機器人能夠提高生活品質。

2. 目前中美兩國的掃地機器人保有量相當，但是滲透率只有美國的一半。2013 年到 2017 年，國內掃地機器人銷售量從 57 萬臺上升至 407 萬臺，銷售額從 8 億元上升到56 億元，4年CAGR 超過 60%。估算掃地機器人保有量在1200萬臺左右，中國城鎮家庭約2.5億戶，2017年掃地機器人在中國的城鎮家庭滲透率不到5%。2017 年北美高端掃地機器人市場規模為 6.3 億美元，同比增加42.6%。 北美市場以美國市場為主，美國擁有 1.3 億戶家庭，iRobot估算掃地機器人在美國家庭的滲透率約10%。

數據來源：中怡康，yunzhexue

3. 對比歐美市場線下銷售為主，中國掃地機器人主要在線上銷售，相比線下渠道能夠加速滲透。

4. 雖然掃地機器人行業由美國企業開創，但是中國企業快速跟進，帶領國內掃地機器人行業進入全局規劃時代。iRobot在中國的市場份額逐年下降。目前中國市場主要由科沃斯和小米兩家企業主導。小米的產品由小米生態鏈企業石頭研發生產。

數據來源：NDP, GFK, iRobot，yunzhexue

中國掃地機器人企業正在從技術追趕走向技術領先

中國掃地機器人企業雖然起步晚于海外，但是十幾年來一直堅持不斷地進行多種技術研發和探索、持續推出新品并不斷改進修正，已不再是全局規劃技術的追趕者，未來有望在第三次技術革命中成為技術領先者。

數據來源：yunzhexue

注：2010年Neato最早推出了LDS全局規劃產品，但技術并不成熟，后來Neato自14年后全球市場份額一路下滑，因此這里不分析Neato的情況。

多方面對比中國掃地機器人龍頭和全球掃地機器人龍頭的核心產品

中國掃地機器人企業已經具有非常強的產品競爭力

數據來源：yunzhexue

1. 定位和建圖能力

iRobot于2015年推出第一款VSLAM全局規劃產品，但并不能儲存地圖，虛擬墻的設置也需要實物發射器。2018年9月的i7/i7+作為最新款，可以儲存地圖、實現房間分區和指定房間清掃。

小米石頭16年開始主推米家和石頭兩款高端LDS全局規劃產品，憑借LDS本身的定位建圖優勢，早于iRobot就實現了保存地圖、前往指定點、劃區清掃、APP端設置虛擬墻的功能。科沃斯雖然在13、15年都推出過LDS產品但是定價太高銷售不佳，2018年同時推出優化之后的LDS和VSLAM產品均稱為爆款。雖然LDS建圖可能不如小米那么精確、擁有前往指定點的功能，但是科沃斯的房間分區和指定房間清掃的功能非常實用、并且比iRobot推出該項功能提早了一年。

2. 清潔能力

清潔能力主要體現在吸塵能力、拖地功能等。歐美家庭使用地毯較多，因此可以發現iRobot很多的產品更新在吸力大小和吸口零部件的升級，最新推出的平價e5也是專門對口寵物家庭，匹配高端機才有的碎片主刷頭。iRobot的地毯自動識別增加功能幾乎是標配，科沃斯在18年的高端LDS產品也配備了地毯自動識別技術。從拖地能力來看,科沃斯幾年前就推出掃拖一體功能并成為行業標準，石頭雖然也具有掃拖一體功能但是拖地功能的清潔力較弱。iRobot的掃地機器人不帶拖地功能，而是推出單獨的Braava拖地機。

3. 運動能力

2厘米的爬坡能力對于三家都不是難事。由于iRobot的專利設計使得其脫困能力明顯強于小米石頭和科沃斯。

4. 人工智能方向

iRobot的最新i7/i7+能進行簡單的語義識別，命令掃地機器人打掃指定的房間。目前科沃斯和小米石頭的語音交互還停留在命令開始和停止，小米加入方言包的設計使得對話更風趣討巧。

科沃斯在2018年德國 IFA 展會上展出新技術 AIVI（人工智能和視覺解讀），能夠識別并避開常見的地面雜物障礙，例如電線、鞋子等。

5. 結構件和其他

掃地機器人的機身高度決定能否進入沙發底、床底位置清掃。iRobot 的VSLAM產品機身高度低于科沃斯和小米石頭的LDS產品，但是不如科沃斯的VSLAM產品，預計可能和iRobot的塵盒更大有關，歐美家庭由于面積大對于塵盒大小要求更高。小米石頭在相對更薄的機身下做到最長的續航能力，但是水箱壓縮到150ml，降低了用戶體驗。

6. 價格

科沃斯和小米石頭有較大的產品價格優勢。iRobot的兩款核心全局規劃產品價格約為450美元和800美元，折合人民幣約3100元、5500元，隨機類產品價格在200-300美元；18年創新產品i7和i7+（區別為是否帶自動吸垃圾功能）的價格分別為699美元和950美元。科沃斯和小米石頭的全局規劃產品大多在1500-2500元的水平，科沃斯的隨機產品均價不到1000元，陀螺儀局部規劃產品價格區間在1000-1500元左右。

7. 功能創新

自動化：iRobot最新的i7+可以讓用戶不用再手動清理塵盒。每次打掃結束，帶真空吸塵功能的充電座會吸出機器人塵盒內的垃圾，吸滿30次之后扔掉垃圾袋即可。原裝贈送2個垃圾袋，重新購買是15美元3個垃圾袋。iRobot表示2019年還有新的產品可以期待。

帶吸塵器的底座：科沃斯最新的DJ35+3D帶吸塵器底座。預計這可能又是一款科沃斯獨創但是會成為行業標準的功能。帶吸塵器底座的掃地機器人能夠實現掃地、拖地、無線吸塵的功能，將清潔覆蓋延伸到全屋和車載，是對吸塵器的完美替代。

四、站在第三次技術革命臨界點看未來

隨著人工智能技術的不斷發展及硬件成本的下行，隨著5G和萬物互聯的時代到來，第三次技術升級浪潮漸行漸近

1. 預計第三次技術升級過程中，特別是物體識別技術突破后，很快就會產生90分用戶體驗的產品，推動行業滲透率大幅提升。規劃行走之后，現階段消費者的最大痛點在于額外的勞動量：掃地機器人不能很好地處理復雜的地面情況，1）經常被電線、襪子等散落在地面的小件物品卡住，需要“人為解救”幫助掃地機器人脫困；2）沒有避開寵物糞便、家中小朋友打翻的牛奶等污漬物，反而這些帶著污漬滿屋跑。物體識別技術能夠幫助掃地機器人主動避開這些風險物品，大大提升用戶體驗。

2. 預計物體識別技術發展也分幾個階段，第一階段：通過深度學習使得掃地機器人能夠識別某些特定物體屬性并做出決策判斷，避免吸入物、避免進入狹小區域等。第二階段-第三階段：精確位置判斷、場景識別，與語義識別、人機交互相互應用等等。

3. 技術突破指日可待：2018年8月科沃斯在德國 IFA 展會上展出新技術 AIVI（人工智能和視覺解讀），能夠識別并避開常見的地面雜物障礙，例如電線、拖鞋、寵物食盆等等。iRobot于2018年9月發布的新品展示了簡單的語義識別，可以自定義房間名稱并語音命令清掃特定的房間。

數據來源：網絡，yunzhexue

進入人工智能時代，掃地機器人可能真的不再那么“氣人”了，與此同時，現階段的其他痛點也會被逐漸解決，偉大的技術進步浪潮不會轉瞬即逝

未來技術進步的四大方向

1. 對于空間信息、環境信息和屬性信息的理解和識別，包括多種傳感器技術、SLAM技術的完善和深度學習等人工智能技術的應用

2. 清潔功能的完善和拓展

3. 機械自動化，減少人工勞務量

4. 人機交互、與其他設備互聯、智能控制