服務(wù)機(jī)器人是一種以滿足人類(lèi)生活、工作需求為核心，通過(guò)自主或半自主方式提供服務(wù)的智能機(jī)器人，與工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)注于生產(chǎn)制造不同，其核心價(jià)值在于替代或輔助人類(lèi)完成非生產(chǎn)性服務(wù)任務(wù)。

在餐廳，服務(wù)機(jī)器人靈活穿梭于餐桌之間，準(zhǔn)確送餐并回應(yīng)顧客需求；在醫(yī)院，它們協(xié)助醫(yī)護(hù)人員配送藥品、搬運(yùn)物資，減輕工作負(fù)擔(dān)；在家庭，陪伴機(jī)器人可與老人聊天幫其解悶，還能提醒按時(shí)服藥。如今的服務(wù)機(jī)器人正從此前的科幻走向現(xiàn)實(shí)，成為AI、機(jī)器學(xué)習(xí)和人機(jī)交互技術(shù)融合應(yīng)用的典型代表。

服務(wù)機(jī)器人的定義和分類(lèi)

服務(wù)機(jī)器人的主要功能是實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更高效的服務(wù)任務(wù)，以及在某些情況下取代人類(lèi)。其分類(lèi)方式多樣，最常見(jiàn)的是按服務(wù)場(chǎng)景劃分，分為個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人和專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人兩大類(lèi)：

個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人主要聚焦家庭或個(gè)人生活場(chǎng)景，解決日常需求，例如：清潔機(jī)器人、陪伴/教育機(jī)器人、安防機(jī)器人以及輔助機(jī)器人等。

專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要應(yīng)用于商業(yè)、醫(yī)療、公共服務(wù)等專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景，提升行業(yè)效率，例如：在餐廳送餐、酒店送物的商用服務(wù)機(jī)器人、精準(zhǔn)操作手術(shù)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、在機(jī)場(chǎng)/車(chē)站行李搬運(yùn)的公共服務(wù)機(jī)器人，以及在高危場(chǎng)景中替代人類(lèi)作業(yè)的特種服務(wù)機(jī)器人等。

服務(wù)機(jī)器人的最大影響是在醫(yī)院和其他醫(yī)療環(huán)境中，醫(yī)療機(jī)器人通過(guò)高效準(zhǔn)確地抽血、運(yùn)送藥物和消毒醫(yī)院以減少獲得性感染，幫助拯救生命并改善健康狀況，甚至成為精確的手術(shù)助理、護(hù)士和康復(fù)助手，改變?nèi)祟?lèi)的護(hù)理方式。

根據(jù)MarketsandMarkets的最新報(bào)告，2023年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為424.1億美元，2024年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至471億美元，并以15.9% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）持續(xù)擴(kuò)張，2029年有望突破986.5億美元。這一增長(zhǎng)主要由技術(shù)迭代、勞動(dòng)力短缺和新興場(chǎng)景需求驅(qū)動(dòng)。

在細(xì)分市場(chǎng)，專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人占據(jù)主導(dǎo)地位，2023年全球銷(xiāo)量達(dá)20.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)30%，其中運(yùn)輸物流機(jī)器人占比超50%，約11.3萬(wàn)臺(tái)，醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域增速顯著。個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)以掃地機(jī)器人為代表，2023年全球市場(chǎng)規(guī)模約110億美元，中國(guó)貢獻(xiàn)了近40%的消費(fèi)需求。

服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)支撐

服務(wù)機(jī)器人之所以能具備服務(wù)能力，背后離不開(kāi)三大技術(shù)領(lǐng)域的協(xié)同支撐：AI技術(shù)賦予的智能決策能力、機(jī)器學(xué)習(xí)提供的自主學(xué)習(xí)機(jī)制，以及人機(jī)交互搭建的溝通橋梁。這三大技術(shù)如同服務(wù)機(jī)器人的“大腦”、“學(xué)習(xí)系統(tǒng)”和“語(yǔ)言中樞”，缺一不可。

AI技術(shù)為服務(wù)機(jī)器人構(gòu)建了核心的智能框架。通過(guò)感知、規(guī)劃、決策等模塊的協(xié)同工作，服務(wù)機(jī)器人能夠理解周?chē)h(huán)境和用戶(hù)需求，并做出合理的行動(dòng)安排。例如，自然語(yǔ)言處理技術(shù)使其能聽(tīng)懂用戶(hù)的語(yǔ)音指令，實(shí)現(xiàn)信息查詢(xún)、指令傳達(dá)等功能。

機(jī)器學(xué)習(xí)則讓服務(wù)機(jī)器人擁有了持續(xù)進(jìn)化的能力。在實(shí)際服務(wù)過(guò)程中，機(jī)器人會(huì)不斷收集用戶(hù)交互數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，通過(guò)監(jiān)督學(xué)習(xí)優(yōu)化服務(wù)流程，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)提升應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的能力。以家庭服務(wù)機(jī)器人為例，它可以通過(guò)學(xué)習(xí)用戶(hù)的生活習(xí)慣，調(diào)整提醒時(shí)間、清潔路線等，提供更加個(gè)性化的服務(wù)。

人機(jī)交互技術(shù)則決定了服務(wù)機(jī)器人與人類(lèi)溝通的順暢程度。友好的交互設(shè)計(jì)能讓用戶(hù)輕松使用機(jī)器人，提升服務(wù)體驗(yàn)。目前，服務(wù)機(jī)器人主要采用語(yǔ)音交互、觸控交互、手勢(shì)交互等方式，部分高端機(jī)器人還融入了情感識(shí)別技術(shù)，能根據(jù)用戶(hù)的語(yǔ)氣、表情等感知情緒變化，做出更貼心的回應(yīng)。

為服務(wù)機(jī)器人提供邊緣算力

基于Arm Cortex架構(gòu)的微控制器憑借低功耗運(yùn)行、出色的性能以及創(chuàng)新外設(shè)等，正在成為構(gòu)建服務(wù)機(jī)器人的重要技術(shù)基石。

NXP的新一代MCX N通用MCU系列是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的前沿產(chǎn)品。這些微控制器將神經(jīng)處理單元 (NPU) 整合至微控制器級(jí)別，從而助力機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 加速。eIQ Neutron NPU為各類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了強(qiáng)大支持，包括CNN、RNN、TCN、Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，為行業(yè)開(kāi)辟了新的可能性。

圖：MCX N94x微控制器系統(tǒng)框圖（圖源：NXP）

目前，服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)拐點(diǎn)，融合技術(shù)正在創(chuàng)造指數(shù)級(jí)的收益。傳統(tǒng)的基于云的人工智能系統(tǒng)雖然功能強(qiáng)大，但在機(jī)器人應(yīng)用中引入的延遲可能是災(zāi)難性的。Edge AI通過(guò)在本地處理數(shù)據(jù)來(lái)消除這一瓶頸，使服務(wù)機(jī)器人能夠在微秒而不是毫秒內(nèi)做出關(guān)鍵決策。當(dāng)電源預(yù)算緊張時(shí)，這種邊緣處理能力尤為重要。

近兩年，生成式人工智能（GenAI）開(kāi)始在邊緣設(shè)備中出現(xiàn)，使設(shè)備能夠理解和創(chuàng)建自然語(yǔ)言，以獲得更自然的用戶(hù)體驗(yàn)。然而，對(duì)于小型設(shè)備來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)計(jì)算要求很高的工作負(fù)載，因此需要專(zhuān)門(mén)的邊緣AI芯片來(lái)加速工作負(fù)載，且不會(huì)影響系統(tǒng)功耗。

在應(yīng)用處理器領(lǐng)域，NXP的i.MX 95是一款功能強(qiáng)大的微處理器產(chǎn)品，它使用專(zhuān)有的Neutron NPU進(jìn)行片上AI加速，非常適合服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用。Neutron NPU是以前在MCXN MCU系列中使用的IP的放大版本，算力達(dá)到2 TOPS（INT8），它可以運(yùn)行CNN、RNN、TCN和Transformer 等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)包括MobileNet、MobileNet SSD和YOLO在內(nèi)的CNN的測(cè)試表明，i.MX 95的Neutron NPU比在片上Cortex-A55上運(yùn)行推理快100倍至300倍。i.MX 95不僅集成了eIQ Neutron NPU，還搭載了一系列強(qiáng)大的外設(shè)，具有多達(dá)六個(gè)Arm Cortex-A55 CPU、一個(gè)用于3D圖形的Arm Mali GPU以及一個(gè)ISP。

圖：i.MX 95應(yīng)用處理器系統(tǒng)框圖（圖源：NXP）

不可或缺的智能電池管理

由于機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高性能、可靠和安全的機(jī)器人電池系統(tǒng)的需求從未如此之大。電池是定義自主移動(dòng)平臺(tái)、服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化中的運(yùn)行效率、耐用性和安全性的關(guān)鍵要素。醫(yī)療助理、送貨機(jī)器人和清潔機(jī)器人等服務(wù)機(jī)器人經(jīng)常在以人為中心的環(huán)境中工作，在這些環(huán)境中，可靠性和安全性至關(guān)重要。

智能電池管理系統(tǒng) (BMS) 是當(dāng)代機(jī)器人能源解決方案的重要組成部分，可以保證最佳性能，關(guān)注健康狀況，提供報(bào)警、溫度監(jiān)測(cè)和充電狀態(tài)指示，以避免服務(wù)操作期間出現(xiàn)問(wèn)題。電壓監(jiān)控IC對(duì)于確保功能安全尤為重要，可以在監(jiān)測(cè)到電壓進(jìn)入欠壓或過(guò)壓狀態(tài)時(shí)通知MCU，切換電源或驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O信號(hào)。

Texas Instruments公司的TPS3762是一款具有4μA IDD、0.9%精度、快速檢測(cè)時(shí)間和內(nèi)置自檢功能的65V輸入電壓監(jiān)控器。該器件可直接連接到12V/24V工業(yè)SELV電源軌，用于持續(xù)監(jiān)測(cè)過(guò)壓(OV)和欠壓(UV)條件。由于使用內(nèi)部電阻分壓器，TPS3762的總體解決方案尺寸非常小，尤其適合服務(wù)機(jī)器人這種對(duì)器件尺寸敏感的應(yīng)用。

圖：使用具有內(nèi)置自檢測(cè) (BIST) 功能的電壓監(jiān)控IC實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控（圖源：Texas Instruments）

未來(lái)，服務(wù)機(jī)器人將走向何方？

隨著AI、機(jī)器學(xué)習(xí)和人機(jī)交互技術(shù)的不斷進(jìn)步，服務(wù)機(jī)器人正朝著更智能、更靈活、更人性化的方向發(fā)展，未來(lái)將呈現(xiàn)出一系列新的趨勢(shì)。

在智能化方面，多模態(tài)融合成為重要方向。服務(wù)機(jī)器人將整合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感知方式，結(jié)合多模態(tài)大模型技術(shù)，提升對(duì)復(fù)雜環(huán)境和用戶(hù)需求的理解能力。例如，機(jī)器人能同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音指令、手勢(shì)動(dòng)作和環(huán)境圖像，準(zhǔn)確判斷用戶(hù)意圖，做出更精準(zhǔn)的響應(yīng)。

在自主學(xué)習(xí)方面，其能力將進(jìn)一步強(qiáng)化。借助強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)，服務(wù)機(jī)器人能更快適應(yīng)新場(chǎng)景、新任務(wù)，減少人工調(diào)試成本。比如，一款新投入商場(chǎng)的服務(wù)機(jī)器人，能快速學(xué)習(xí)商場(chǎng)的布局和人流規(guī)律，無(wú)需大量的前期數(shù)據(jù)訓(xùn)練就能開(kāi)展服務(wù)。

在多模態(tài)交互方面，具身智能與大模型將深度融合。具身智能大模型如 Google PaLM-E、NVIDIA Cosmos World等正推動(dòng)機(jī)器人從“指令執(zhí)行”向“自主決策”躍遷。PaLM-E通過(guò)融合視覺(jué)、語(yǔ)言和機(jī)器人控制能力，使機(jī)器人能理解復(fù)雜指令并自主規(guī)劃任務(wù)鏈。

服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景正不斷拓展，從商業(yè)服務(wù)到家庭陪伴，從醫(yī)療護(hù)理到公共服務(wù)，在不同領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。據(jù)Fortune business insights的預(yù)測(cè)，2024年，全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為224億美元，預(yù)計(jì)將從2025年的263.5億美元增長(zhǎng)到2032年的900.9億美元，在預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為19.2%。而亞太地區(qū)將主導(dǎo)著全球市場(chǎng)，在2024年其市場(chǎng)份額占到36.6%。未來(lái)幾年，服務(wù)機(jī)器人的需求和專(zhuān)業(yè)化程度仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，然而，它們的增長(zhǎng)速度可能不如工業(yè)機(jī)器人。

服務(wù)機(jī)器人作為AI、機(jī)器學(xué)習(xí)和人機(jī)交互技術(shù)融合的前沿陣地，正深刻地改變著我們的生活和工作方式。如今的服務(wù)機(jī)器人正從工具化向智能化和情感化演進(jìn)，未來(lái)將深度融入生活、工作的方方面面。

邊緣人工智能和機(jī)器人技術(shù)的融合不僅創(chuàng)造了更好的服務(wù)型機(jī)器人，更重要的是為我們帶來(lái)了一種新的智能合作伙伴，可以顯著增強(qiáng)人類(lèi)的能力，而不僅僅是取代部分勞動(dòng)力。未來(lái)的服務(wù)機(jī)器人將更加智能、貼心和高效，并成為人類(lèi)的重要輔助伙伴。