机械设备行业：广发机械“轻深度”系列之四，扫地机器人感知模块，LDS与VSLAM_谁主沉浮？-20180621-广发证券-20页-2mb

报告摘要

广发机械“轻深度”系列之四：扫地机器人感知模块分析

核心内容

扫地机器人经历了从随机碰撞到自主导航的智能化升级，其核心在于感知模块的进步。感知模块负责地图建模、定位与导航，依赖多种传感器与算法，是服务机器人发展的关键。当前主流的SLAM技术分为基于LDS激光测距传感器和基于机器视觉的VSLAM两种类型，两者各有优劣，未来多传感融合将成为趋势。

主要观点

1. 扫地机器人智能化升级

产品迭代从随机碰撞式发展为路径规划式和导航建图式。
清洁效率和便利性成为衡量性能的关键指标。
智能化特性吸引年轻用户，推动市场规模快速增长。

2. LDS与VSLAM技术对比

LDS（激光测距传感器）：
- 原理：基于激光三角测距法，精度高，测距可达厘米级。
- 优势：技术成熟、精度高、可测量大部分物体，适用于静态简单环境。
- 劣势：受反光物体影响、安装结构要求高、成本较高。
- 应用场景：主要适用于室内环境，尤其在光照不足或纹理缺失时表现更优。
- 代表企业：小米、Neato、科沃斯等。
VSLAM（视觉SLAM）：
- 原理：基于RGB-D深度相机，通过图像特征匹配和坐标转换实现定位与地图构建。
- 优势：结构简单、安装方式灵活、适用于复杂动态环境、可提取语义信息。
- 劣势：精度相对较低、存在累积误差、对光照和纹理依赖较高。
- 应用场景：适合各种室内环境，尤其在纹理丰富场景中表现优异。
- 代表企业：iRobot、戴森、LG等。

3. 多传感融合是未来趋势

LDS和VSLAM单独使用均存在局限，需与其他传感器（如惯性原件、GPS、毫米波雷达、超声波传感器）融合使用。
融合后的系统能提升导航精度和稳定性，满足复杂场景需求。
未来扫地机器人将更依赖多传感器协同，以实现更高效的自主导航与避障。

关键信息

技术现状与市场渗透

中国沿海地区扫地机器人渗透率为4%-5%，远低于美国（10%），未来增长空间广阔。
目前主流扫地机器人采用LDS和VSLAM技术，部分产品已实现多传感器融合。

技术成本与价格

LDS技术成本较高，但随着产业化推进，价格逐步下降。
VSLAM成本较低，但算法门槛高，需高性能芯片支持。
采用LDS的扫地机器人价格一般为1500-4000元，VSLAM产品价格更高，通常在3500-8000元之间。

产品性能与技术路线

LDS产品：清洁效率高、覆盖率广、脱困能力强，但价格较高。
VSLAM产品：适用于复杂环境，可识别不同障碍物，但存在累积误差。
代表品牌：
- 科沃斯：覆盖LDS与VSLAM技术。
- 小米：主要采用LDS技术。
- iRobot：采用VSLAM技术，定位于高端市场。
- 戴森、LG：采用VSLAM，具备较高性能。
- 浦桑尼克、松下、海尔：采用LDS或超声波、红外等其他技术。

投资建议

重点关注具备产品研发和迭代能力的企业：如科沃斯。
关注激光雷达研发生产企业：如巨星科技、思岚科技、雷神智能、北醒光子。
关注机器视觉相关创业公司：如格林深瞳、商汤科技、驭势科技。

风险提示

市场需求低于预期：初代随机碰撞式产品清洁效率低，影响市场接受度。
行业过度竞争：市场参与者众多，竞争加剧，影响企业盈利能力。
核心技术突破低于预期：激光雷达成本高，机器视觉算法复杂，影响产品普及。

图表与数据参考

图1：扫地机器人产品迭代进程。
图2：路径规划式与随机碰撞式扫地机器人对比。
图3：激光雷达传感器分类。
图4：机器视觉传感器分类。
图5：激光雷达SLAM技术地图构建。
图6：VSLAM技术地图构建。
图7：激光雷达三角测距原理。
图8：激光雷达硬件逻辑。
图9：Velodyne激光雷达。
图10：激光雷达价格发展趋势。
图11：激光雷达在服务机器人中的应用。
图12：小米扫地机器人拆解。
图13：VSLAM构建的地图。
图14：RGB-D VSLAM算法流程。
图15：视觉传感器的发展。
图16：RGB图像。
图17：Depth图像。
图18：主动结构光相机原理。
图19：主动结构光伪随机散斑图。
图20：ToF原理。
图21：基于LDS技术的扫地机器人。
图22：基于VSLAM技术的扫地机器人。
图23：家用扫地机器人性能测试。
图24：国内扫地机器人市场竞争状况。
图25：不同技术累积误差对比。
图26：多传感融合应用于无人驾驶汽车。
图27：五类传感器特性对比。

表格参考

表1：三种主流RGBD方案对比

方案	基础原理	分辨率	精度	帧率	抗光照	硬件成本	算法开发难度	内外参标定	代表厂商
双目	双目匹配,三角测量	中高	中高	低	高	低	高	需要	苹果、PrimeSense
结构光	激光散斑编码	中	中高	中	低	中	中	需要	微软、依法半导体
ToF	反射时差	低	中	高	中	高	低	-	Leap Motion

表2：LDS与VSLAM技术对比

项目	LDS+SLAM	VSLAM
优点	可靠性高、精度高、可用于较大空间	结构简单、安装方式多元化、可提取语义信息
劣势	受雷达探测范围限制、地图缺乏语义信息	定位精度不如LDS、存在累积误差、价格略高

表3：不同技术方案扫地机器人特点

项目	随机碰撞	LDS	VSLAM
清洁时间	较长	短	短
覆盖率	低	高	高
脱困能力	低	高	高
技术研发成本	低	较高	高
售价范围	800-2000元	1500-4000元	3500-8000元
代表品牌	iRobot Roomba 651、科沃斯 CEN540	小米、Neato、科沃斯地宝	iRobot Roomba980、Dyson、LG

结论

LDS和VSLAM作为扫地机器人感知模块的两大技术路线，各有优劣。LDS在精度和稳定性上占优，适合静态环境；VSLAM在应用场景和成本上更具优势，适合复杂动态环境。随着多传感器融合技术的发展，未来的扫地机器人将更注重综合性能的提升。在投资方面，应重点关注具备技术实力和产品迭代能力的企业，如科沃斯，以及激光雷达和机器视觉相关企业。同时需警惕市场需求不足、竞争加剧和核心技术突破不及预期等风险。

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