《中国家庭擦地需求与擦地机器人技术趋势》白皮书发布

icon 2019-11-26 17:09:56
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摘要:11月26日,新浪家居联手消费者评测机构知电、中国家用电器研究院和家用机器人公司iRobot在北京联合发布《中国家庭擦地需求与专用擦地机器人技术趋势》白皮书。

??前言

??近年来,扫地机器人的行业增速一直远超其他家电品类,家电品质消费升级以及智能化科技的普及发展,为扫地机器人快速增长奠定了良好的基础。在中国,扫地机器人的销量已经超过了扫地机器人的诞生地——美国。

??无论是80、90后的崛起带来的潜在消费力,还是人口老龄化促使服务机器人成刚需,当下,中国的消费者对于地面清洁类的机器人产品关注度越来越高,但是消费端对于扫地机器人产品依然有着不少的疑问和顾虑。同时中国家庭普遍的木地板和瓷砖材质,决定了单纯扫走、吸走表面的灰尘和污物还不够,通过拖地去除黏腻污渍,让地板光洁如新的需求也非常强烈。这也促使国内扫地机器人产品延伸出扫擦二合一类型的地面清洁机器人品类。

??中国消费者对一体机的使用体验究竟如何?专用擦地机究竟是不是能擦的更干净?究竟是选择扫擦二合一品类?还是应该将“扫”“擦”技术进行分离,让清洁机器人的功能性更加专一?知电携手iRobot,联合中国家用电器研究院测试计量研究所、新浪乐居对《中国家庭擦地需求与专用擦地机器人技术趋势》进行了相关研究。

??希望借此研究深度了解中国家庭对地面清洁的真实需求,同时对扫拖一体机器人与专用擦地机器人针对地面擦拭,进行性能测试,判断其是否符合家庭实际清洁需求。

??一、中国家庭擦地需求分析

??1、地面清洁机器人销量增速加快

??2013年、2014年我国机器人吸尘器销售额分别约为8亿元、15亿元,但到了2018年,机器人吸尘器年销售额近86.6亿元,销量逼近577万台, 同比增长42.1%。

??数据来源:中怡康

??机器人是未来各国经济发展的有力支柱之一,目前,国内将机器人技术上升至国家战略层面。近年来全球主要发达国家纷纷出台政策,大力支持机器人技术的发展,鼓励企业进行机器人产品的技术研发,给机器人行业打了强心剂。城市化演进给我们带来了更好的生活,但也让生活快节奏加快,导致家务劳作时间大量减少,另外人口结构逐渐向老龄化发展等问题也让家务机器人逐渐成为中国消费者的刚需。

??2、中国地板材质类型分布

??数据来源:问卷及网络调查

??之前的一项统计表明,中国地面材质以瓷砖和木质地板为主,其中43%为木地板材质、56%为瓷砖材质,而地毯仅占1%。但部分家庭当中,客厅部分会铺垫一块尺寸大小、厚度不同的地地毯,这也是中国家庭布局的特色所在。

??二、国人的擦地需求与擦地产品的需求关系

??家庭的地面清洁是一项体力活,清扫地面有较大体能消耗,尤其是擦地,由于需要将重心压在拖布头上,并且长时间屈膝弯腰,对于家中老人的膝盖、腰部都会有所影响。脊椎作为人体主要的支架,如果过度劳累或者姿势不正确都会伤到脊椎。如果长期弯腰劳作的话,会给脊椎产生压力,导致脊椎受损,产生腰椎间盘突出等疾病。如果平时不注意保养,不注意休息,长期给脊椎照成伤害的话,会影响身体健康。

??很多家庭为了更好的清洁地面,会在擦地板的时候直接跪在地上,坚硬的地板长时间会让膝盖受到压迫,甚至淤青。长时间跪坐的话,还会让关节承受很大压力,让关节受损,如果清理频次比较高,不改善的话还会导致关节炎。

    

??数据来源:互联网调查

??根据之前的走访调查,不同家庭对于地面清洁的标准也各不相同,清理的深度也相差甚远。不经常清扫床底、柜底的家庭占比为28%,这么高的比例还是有些惊人。37%的人则依然采用扫把、拖布等传统的清洁方式,有近53%的人使用了半自动或全自动设备。

??近年来科技发展迅速,半自动和全自动形式的擦地产品受众广泛,尤其是全自动形式的擦地产品,近几年的销量增速明显。主要是因其可以大幅减少消费者的体力劳动和大量的清扫时间。

??三、中国家庭清洁方式与产品优略分析

??1、调查问卷解析

??通过与新浪家居合作,知电基于老人,子女养育两个场景,发起中国家庭地板清洁需求的调查表,结果表明中国家庭对湿擦功能需求强烈。本次需求调查当中,共有4182人参与调查,三/四口之家占据了43.18%的比例,且有47.06%的家庭住房面积为50-80平米。

??1)擦地频次

数据来源:调查问卷

??在参与的问卷的人群中,48.48%的人为每周清洁1-3次,每天擦地的占据21.21%,每周1次以下的仅为18%左右,可见国内消费者对于擦地重视程度。

??2)擦地花费时间

??数据来源:调查问卷

??在擦地花费时间方面,30分钟-40分钟的消费者为24%左右,而20-30分钟的消费者为27%左右。40%左右的消费者擦地时间在20分钟以下。

??3)扫擦一体产品使用反馈

??数据来源:调查问卷

??购买过扫擦一体产品的消费者当中,有46%的人认为扫擦一体产品,扫比擦更实用。有25%的人表示扫擦都不好用。仅有28%的人表示自己所购买的产品符合自己的清扫预期,但表示还有改进空间。觉得擦地优与扫地的人群占比甚至为0,可见扫擦一体产品的擦地功能只是附属功能。

??数据来源:调查问卷

??对于扫擦一体产品而言,有56%的人认为擦的不干净,近37%的消费者表示渗水问题严重,同时47%人认为智能化体验较差。而有50%的人表示自己购买的产品使用较为麻烦。

??4)擦地专用机器人体验意向

??在参与调查的人群中,有近82%的人表示很想体验专用擦地机器人产品,可见消费者希望从擦地劳动中解放出来的需求非常明确。

??2、地面清洁产品分类

??1)传统拖把、电动拖把

??普通拖把整体的清洁效果较好,但良好的效果也是建立在高强度的运动以及长时间的前提下。在清洁的时候需要反复多次擦地才能达到想要的效果,所以我们必须不断的反复擦拭。手动拖把大家公认的就是累,需要加大力气去进行拖地,有时候污渍清洁不干净还要反复的不断清洁,很容易导致我们腰酸背痛。

??电动拖把首要的优点就是轻松,用电动拖把不需要费很大力气去清洁地面,一般采用内部的电机带动拖头旋转或震动,通过与地面高频次的摩擦,达到更高效的拖地效果。电动拖把可以不弯腰拖地,也可以擦窗、给木地板打蜡。而其缺点就是依然需要消费者亲自上手,体力节省但时间并未节省太多,而边角处的清理效果差强人意。大部分电动拖把都不支持全身水洗,只能是在清扫完成之后,将拖布卸下清洗。

??无论是传统拖把还是电动拖把,在清洁一些很容易堆积污垢的家居死角和难以触及的地方时,由于都是通过手动进行,一方面清洁很不方便,一方面由于人眼很难直接观察到这些隐蔽区域,所以清洁存在很大的随机性。这是手动清洁很大的一个弊端。

??2)扫擦一体扫地机器人

??扫擦一体机采用的方式多是水箱+渗水抹布的形式,抹布对于地面的清洁也只是一次性轻轻拂过,浮尘清洁没问题,如果是有果酱或是其他固体污染物,清洁效果有限。大部分扫擦一体产品采用被动渗水模式,由于设计问题,很容易渗不均,影响擦地效果。虽然部分扫擦一体产品支持电控水箱,能控制整体渗水量,但均匀性还是比较难以保证。而一部分产品的水箱过小,会直接影响最终的单次清洁面积。此外,由于扫地机器人多为圆形设计,其抹布无法触及边角,边边角角还需亲自动手清理。扫擦一体机型的使用效果,很可能像是没扫干净就开拖的地面,影响最终的清理效果。

??3)扫擦分离擦地机器人

??事实上扫地和擦地的整体运作方式非常不同,扫地的重点在于清扫可以通过吸尘带走的赃物和灰尘,而擦地的重点是清除地面黏腻的污垢和污渍,需要反复擦拭才能达到光亮洁净的状态。拖地机整体按照模仿人类擦地的动作来进行反复地面清洁,整体的清理效果更好。同时由于擦地无法通过边刷实现边角的清洁,方形的擦地机设计就非常重要,这样擦布才可以紧贴墙壁进行清洁,不容易留下清洁死角。专用的擦地机器人也可以配备更大的水箱,完成更大面积的湿拖任务。

??四、独立擦地机器人技术介绍

??1、产品的技术壁垒

??1)拟人化产品设计

??擦地的运动模式和扫地截然不同,擦地时我们需要往复式的擦拭,以达到最好的清理效果。部分独立擦地机器人,已经具备拟人化的反复擦拭设计。通过前期的算法植入,实时调整擦地机的传动轮,从而实现反复擦拭的目的,同时根据机身传感器,实时调整擦拭路径。

??和扫地机器人的纯“工字形”行走路径相比,擦地机的行走路径规划更复杂。需要结合环境,实时计算出更加合理的往复式清扫路径,对机身各传感器的精准度要求更高,系统逻辑的设置也需要更严谨,整体开发难度更大。

??2)智能喷水系统

??大部分扫擦一体机都使用渗水形式的水箱,缺点在于不可长时间放置,否则可能出现渗水的情况,损坏地板。而专用擦地机器人,目前已有部分机型支持自主喷水,让消费者也可以根据主观观察,对喷水量进行调整。同时喷嘴的角度以及喷水距离、喷水算法也要严格限定,避免打湿墙壁、家具、地毯。

??3)清洁垫设计

??独立式擦地机器人通常配有干擦、湿擦两种擦地模式。消费者可以根据实际需求选择不同的擦垫。扫擦一体产品的抹布,整体都为带有纹理的布,不会太厚,因此对污物的吸附能力有限。纯擦地机器人一般会设置有不同类型的抹布,并且会使用不同材质,增加清洁能力和吸附能力。干擦清洁垫利用静电吸附污垢、灰尘和宠物毛发。湿擦清洁垫采当中会混杂质地较硬的纤维,有助于清理黏腻污渍、污垢以及厨房油渍。

??4)自动识别抹布技术

??部分擦地机器人虽然也是手动更换抹布,但是通过相应的激光传感器,可以识别安装的抹布类型,自动切换擦地模式,每次清理只需按下开始按键即可,便于操作。

??5)触地重心设计

??擦地机器人整体只配有两个驱动轮,并且整体靠后,因此整机的重心倾向于前方的抹布部分,可以增大触地压力,提升擦地效果。扫拖一体产品仅仅是后部抹布或水箱的自身重量,触地压力有限。类似生活中使用墩布时,只是放在身后拉着拖一遍,必然不会干净,且依然有遗漏。

??6)推动轮

??推动轮做为清洁机器人的动力来源,在动力、摩擦力以及灵敏度方面都有更很高的要求。和扫地机器人的推动轮不同,擦地机的推动轮直径更小,推动轮的纹理也会针对湿拖地面做相应的优化,保证最佳的抓地力。最外层的材质也由传统的橡胶,改为更加柔软的材质来增加摩擦力。

??2、地面清洁机器人工作流程示意

   

??运行示例

??1)通过APP、机身按键或遥控器启动清洁机器人,让它开始清扫工作。

??2)机器人一旦开始工作,处理器便开始协调整机根据预设的擦地方式进行擦地工作。

??3)传感探测模块开始不断地采集外部信息,传送到处理器进行分析并决策产生机器人行走的路径。

??4)当路径规划需要机器人实现转向的时候,处理器就分别改变左右轮的转速,通过差速来实现转向。

??5)擦地机器将各个传感器所收集的信息处理器分析为人类可看懂的信息,给予声音或指示灯反馈,甚至是传输至手机APP上展示。

??6)遥控器、手机端APP除了可以控制启停,还可以对机器人进行定时,让机器人在一定时间后开始工作或者工作一定时间后停止工作。

??机器人利用安装的各类传感器来获取室内环境以及自身的基本信息,比如障碍物的位置、自身走过的距离等,之后根据获得的信息,经处理后选择最佳的清扫策略。经过控制系统进行障碍物判断、避障策略,选择运动方式。

??3、路径规划设计

??a)视觉导航

??视觉导航VSLAM技术的扫地机器人均以视觉传感器作为主传感器,工作时通过不断移动,时时捕捉可视立体空间内的有效特征点,经过比对、匹配位置坐标,测算出相对环境内的自身坐标,实现同步定位及地图构建,完成全屋规划清扫。基于视觉导航原理工作的扫地机器人,未来可精准识别出物体的属性,进而精准的判断出什么区域该清扫,什么物体不可碰撞,同AI智能算法结合之后,应用场景更广。

??b)NorthStar智能导航定位系统

??NorthStar北极星导航系统由NorthStar导航盒与擦地机器人上传感器组成,导航盒放在高处,不停发射定位的光信号,光信号利用天花板反射可以覆盖数十平方米空间,机器人在接收到信号之后结合自身传感器获知的速度、角度数据,即可计算出机器人相对位置。假若需要进一步扩大清洁范围,可以加入更多NorthStar导航盒,通俗的说就像是室内GPS。机器人还会在清洁的过程中生成工作区域的映射图,标明遇到的墙壁、障碍物和陡坡,同时可以区分已清洁和未清洁区域。

??c)惯性导航

??惯性导航原本是大范围运用到军事领域,比如说飞机、坦克等,通过螺旋仪和加速度计来获取位置、速度,并相应的给出解决方案。随着军事领域的民用化,扫地机器人也逐渐开始引进这一技术。市面上早期的扫地机器人都是使用惯性导航,这一技术对装置要求较高,适合面积较小且家具较少的房间。

??d)多种传感器协作

??擦地机器人同扫地机器人类似,传感器配置丰富,轻触传感器在运行时触碰桌腿、地毯等会自动回避,同时悬崖传感器也可避免机器从楼梯上掉落。

??红外测距传感器

??红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同,反射的强度也不同的原理,进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管,发射管发射特定频率的红外信号,接收管接收这种频率的红外信号,而红外的检测方向遇到障碍物时,红外信号反射回来被接收管接收,经过处理之后,可利用红外线的返回信号来识别周围环境的变化,防跌落原理也是利用类似的红外测距传感器。

??接触式传感器

??一般为机械形式,采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等进行接触式厚度测量。接触式厚度传感器可测量物体高度,空间大小。全能清洁机器人可利用这一点探测障碍物的高度,来进一步了解居家环境并进行整体清扫规划。

??防碰撞传感器

??居家环境复杂多变,擦地机器人难免会有撞上障碍物的可能。利用光电开关传感器来感应机身受到的碰撞,及碰撞的大概位置,将信息回传扫地机器人处理器,并做出相应的决策。

??在扫地机器人的前端设计了约180°的碰撞板,在碰撞板左右两侧各装有一个光电开关。光电开关由一对红外发射对管组成,发光二极管发射的红外光线通过扫地机器人机身特制的小孔被光敏二极管接受,当机身碰撞板受到碰撞时,碰撞板就会挡住机身特制小孔,阻碍红外线的接受从而向控制系统传达信息。

??4、联动工作

??目前,部分扫擦分离形式的擦地机器人,已经支持同自家产品的自动联动工作模式。扫擦互联技术能让扫地机器人与擦地机器人进行信息交换,按照先扫地、后擦地的步骤对地面进行清理,简洁且效率高。

??五、扫擦分离与扫擦一体清洁效果对比测试

??1、对比测试目的

??国内人口老龄化增加,购房者平均年龄年轻化,外加快节奏的生活,让人们对于家庭服务机器人的需求增长日益显现。但现阶段盛行的扫擦一体产品,在擦地方面的表现差强人意,擦地功能只作为附属品,作为一个营销策略提供给消费者。扫擦一体产品在清洁方面到底和扫擦分离产品差距在哪?通过一组测试可以看到本质的区别。

??2、对比测试项目及结果

??扫擦分离趋势调研报告—测试对比结果

??1)顽固油污测试

??将食用油当中加入荧光剂,进行充分搅拌。利用巴氏吸管将食用油平均滴落在测试模具空隙处,之后平均铺洒,直径不大于25毫米。利用紫外线灯进行照射,确保模拟污物分布均匀。之后进行测试,该测试所有产品均开启最高水量、深度清洁模式,测试后查看地板油污的清洁情况,之后利用紫外线灯仔细照射,观察地面是否有隐性漏擦问题,并拍照记录。

??测试前展示

??测试结果:

??结果对比图

??测试结果显示,扫擦分离的专用擦地机器人可以非常完整的清洁所设置油污,并将油污完全吸附到清洁抹布上,避免遗漏问题。利用紫外线灯对地板进行照射,未发现残留的油污和荧光剂。

??扫擦一体产品中,2号产品表现较差,地面留有明显的油污痕迹,肉眼可见,紫外线灯照射后可见明显的荧光剂残留。1号产品在底板缝隙附近也留有荧光剂残渍。

??2)顽固咖啡渍测试

??准备咖啡混合物:使用袋装雀巢咖啡,200毫升温水,用勺子搅拌1分钟。按照模具,中心点滴入0.5ml咖啡渍,平铺后不大于直径25毫米。

??共分为两组,一组风吹至少20分钟风干,另一组需在1分钟内进行清洁。最终查看清洁效果,拍照记录。

??测试前展示测试结果

     结果对比图

??通过测试,无论是扫擦分离产品还是扫擦一体产品,对于刚刚掉落的污渍都有不错的清理效果。但是对于长时间风干的模拟污渍,测试效果差异较为明显。测试结果中,依旧是2号扫擦一体产品表现不佳,经过完整的测试后,五个测试点的咖啡污渍依然清晰可见。1号扫擦一体产品也在地板接缝附近产生遗漏。

??参考标准:IEC_ASTM62885.6-18

??纯擦地产品清理能力最强,由于是实时进行精准的喷水,并且配有重点清洁模式,可以着重对顽固污渍进行清理,保证最终的擦地效果。

??3)边角清理测试

??居家地面清洁,最难清理的还是边角区域,边角清洁测试当中,在边角落布置顽固污渍,测试边角清洁能力,测试前将顽固污渍风干处理。

     角落清理

     边缘清理

??通过测试,扫擦分离的专用擦地机器人对于边角附近的顽固污渍,也有着较好的清理效果,主要是因为产品为方形设计,可以更好的覆盖墙角区域。而其余两款扫擦一体产品为圆形机身,与直角形的墙角之间会形成较大的漏擦区域,对于墙角顽固污渍的清洁并不理想。

??4)抹布触地重量对比

    

??独立式擦地机器人仅为两个驱动轮,前方抹布部分为自然下水,抹布触地重量相比扫擦一体重上一倍以上,更有利于完成擦地工作。扫擦一体产品的抹布多为悬挂在机身上,仅有抹布自身重量,有小型水箱的稍重,最轻的仅为128.61g左右,独立式擦地机器人产品为516.45g左右。

??5)抹布材质对比

??通过对比,我们发现,专用擦地机的抹布相对较厚,并且种类较多,可支持干擦、湿擦以及一次性抹布。干擦抹布利用静电吸附原理对浮土进行吸附,之后水洗即可。

??普通扫擦一体产品的抹布,仅为一层薄布,虽然有特殊花纹,但上面并没有设置硬质的类毛刷材质,对于重污渍清理效果稍弱。

     擦地机湿擦抹布特写

     擦地机干擦抹布特写

??擦地机的湿擦抹布除了厚以外,内部还有特殊的类毛刷材质,对于地面上的顽固污渍有更好的清理作用。通过上面的实际重污渍测试,也可以看出特制抹布,在地面清洁方面的优势。

??6)干擦抹布容尘量对比测试

??干擦情况下,抹布的容尘量直接决定了整体的清洁面积和最终的清洁效果,大部分扫拖一体抹布整体较薄,并且没有干擦选项,因此干擦容尘量仅做参考。测试前先将抹布称重,记录重量,之后将干擦抹布在大量尘土中擦拭,使抹布充分沾染尘土,之后再次称重,计算差值。

    

??经过对比,擦地机器人专用的干擦抹布容尘量最高,在1.1g左右。擦地机干擦抹布为静电吸附原理,较长的绒毛材质可以容纳更多的灰尘、碎屑或是毛发。而扫擦一体产品的抹布,容尘量有限。擦地机器人在干擦的时候,可以覆盖更大面积。

??7)噪音对比

??噪音一直是扫地机器人不可避免的弊端,部分扫擦一体产品配有擦地静音模式,但整体的噪音表现也都不太理想,最高档位达到67.2分贝。1号扫擦一体产品的静音档位可以达到51.1分贝左右,是相对不错的表现。

??擦地机整体表现都比较安静,行走分贝数在50分贝左右,喷水时为52.5分贝。

??3、扫擦一体扫地机器人在擦地方面的劣势

??扫擦一体机型,通过在底座粘贴干抹布,在扫地过程中能擦掉部分浮灰。目前扫拖一体产品增加了主控渗水功能,可以控制渗水量。但毕竟是附加功能,拖地功能完善度有限。整体的运行路径为扫地优先,因此边角以及部分地区会有较多区域漏擦。并且由于抹布支架重量问题,擦地时为轻轻一抹,抹布整体的触地有效面积不足。去除一些日常的浮土,有些效果。

??4、扫擦分离产品的优势

??在实际的家居环境中,地面上的污垢肯定不是均匀分布,某些特定区域会比较脏,甚至窗户边会成为灰尘重灾区。通常情况下,我们手动清理家中地面的正常顺序是先扫除较大颗粒物和灰尘,再擦地。扫地机器人和擦地机器人其实也是这种关系,扫擦分离设计可以将两者的功能性发挥到最大,不必相互妥协。独立出来的擦地机器人专为擦地设计,更加专注于用户的擦地需求,对于黏腻污渍、边角的清洁更彻底,而且噪音更低。

??六、扫擦分离与扫擦一体清洁机器人消费者选购建议

??1、扫擦一体机的主要功能还是扫地,擦地只是附属功能,所以消费者在选购前应该先明确自己的清洁需求,选择适合的地面清洁机器人产品。

??2、如果经常烹饪、家有宠物或者小孩,经常需要清洁地面上的黏腻污渍,且清洁频率较高,建议选择擦地效果更好的独立擦地机器人。

??3、如果对噪声敏感,可以选择工作更为安静的擦地机器人产品。

??4、如果家里大面积铺设地毯,对擦地功能需求较低,可以选择口碑较好的独立扫地机器人或是扫拖一体产品。(来源:新浪家居)

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