[中报]石头科技(688169):北京石头世纪科技股份有限公司2022年半年度报告
原标题:石头科技:北京石头世纪科技股份有限公司2022年半年度报告 北京石头世纪科技股份有限公司 2022年半年度报告 重要提示 一、本公司董事会、监事会及董事、监事、高级管理人员保证半年度报告内容的真实性、准确性、完整性，不存在虚假记载、误导性陈述或重大遗漏，并承担个别和连带的法律责任。 二、重大风险提示 公司已在本报告中详细阐述公司在经营过程中可能面临的各种风险，敬请查阅本报告第三节“管理层讨论与分析”中“五、风险因素”相关的内容。 三、公司全体董事出席董事会会议。 四、本半年度报告未经审计。 五、公司负责人昌敬、主管会计工作负责人全刚及会计机构负责人（会计主管人员）王璇声明：保证半年度报告中财务报告的真实、准确、完整。 六、董事会决议通过的本报告期利润分配预案或公积金转增股本预案 不适用 七、是否存在公司治理特殊安排等重要事项 □适用 √不适用 八、前瞻性陈述的风险声明 √适用 □不适用 本报告中所涉及的未来计划、发展战略等前瞻性描述不构成公司对投资者的实质承诺，敬请投资者注意投资风险。 九、是否存在被控股股东及其关联方非经营性占用资金情况 否 十、是否存在违反规定决策程序对外提供担保的情况？ 否 十一、是否存在半数以上董事无法保证公司所披露半年度报告的真实性、准确性和完整性 否 十二、其他 □适用 √不适用 目录 第一节 释义..................................................................................................................................... 4 第二节 公司简介和主要财务指标 ................................................................................................. 7 第三节 管理层讨论与分析 ........................................................................................................... 10 第四节 公司治理 ........................................................................................................................... 43 第五节 环境与社会责任 ............................................................................................................... 45 第六节 重要事项 ........................................................................................................................... 47 第七节 股份变动及股东情况 ....................................................................................................... 74 第八节 优先股相关情况 ............................................................................................................... 79 第九节 债券相关情况 ................................................................................................................... 79 第十节 财务报告 ........................................................................................................................... 80
第一节 释义 在本报告书中，除非文义另有所指，下列词语具有如下含义：
第二节 公司简介和主要财务指标 一、 公司基本情况
二、 联系人和联系方式
三、 信息披露及备置地点变更情况简介
四、 公司股票/存托凭证简况 (一) 公司股票简况 √适用 □不适用
(二) 公司存托凭证简况 □适用 √不适用 五、 其他有关资料 □适用 √不适用 六、 公司主要会计数据和财务指标 (一) 主要会计数据 单位：元 币种：人民币
(二) 主要财务指标
公司主要会计数据和财务指标的说明 √适用 □不适用 报告期内，公司实现营业收入 29.23亿元，较上年同期增长 24.29%，增长幅度较大的原因系公司新品研发上市、国内渠道拓展取得成效、营销投放效果显现。 报告期内，公司实现归属于上市公司股东的净利润 6.17亿元，较上年同期减少 5.40%，降低的主要原因系公司为进一步拓展海内外市场导致销售费用增长较多，具体包括广告及市场推广费用、销售部门薪酬费用增加；远期锁汇产生的损益减少。 经营活动产生的现金流量净额 1.62亿，较上年同期减少 81.67%，主要系公司未到期应收货款增加导致销售货款未全部流入；备货库存增加、销售费用较大增长引起资金支付增加。 七、 境内外会计准则下会计数据差异 □适用 √不适用 八、 非经常性损益项目和金额 √适用 □不适用 单位:元 币种:人民币
将《公开发行证券的公司信息披露解释性公告第 1号——非经常性损益》中列举的非经常性损益项目界定为经常性损益项目的情况说明 □适用 √不适用 九、 非企业会计准则业绩指标说明 □适用 √不适用 第三节 管理层讨论与分析 一、 报告期内公司所属行业及主营业务情况说明 (一) 主要业务、主要产品或服务情况 公司主营业务为智能清洁机器人等智能硬件的设计、研发、生产和销售，主要产品包括智能扫地机器人、手持吸尘器、商用清洁机器人和洗地机。 1、智能扫地机器人 公司是国际上将激光雷达技术及相关算法大规模应用于智能扫地机器人领域的领先企业。智能扫地机器人在通过基于激光测距传感器、惯性测量单元等传感器的SLAM算法构建出户型地图后，再根据户型地图进行定位，同时通过AI算法规划出智能、高效的清扫路径，可以有效避免漏扫、重扫。服务器端通过对联网产品数据进行深度学习、算法优化从而不断迭代升级机器人算法。 2、手持吸尘器 公司通过科学研究及缜密计算，数百次模型流体仿真，历经数次模具优化，实现了通过强大离心力，使灰尘被强力甩入尘桶，不堵塞滤网，不影响持续吸尘的功效，该方面已通过德国莱茵TüV的吸力无损耗认证。同时，对于电池、滤网系统等方面也持续进一步优化，实现了长久续航和防尘防菌。 3、商用清洁机器人 公司以家用智能扫地机为原点，在为家庭生活带来优质清洁体验的同时，更把智能清洁技术引入了商用领域，支持用户在移动端获取任务进度和任务报告，智能化与自动化相结合不仅实现了精准导航，安全稳定，降本增效的目标，还为智慧生活增添了新的色彩。 4、洗地机 为改善清洁效果和使用体验，公司深入研发，并已应用于相关产品中，包括双滚刷系统、灵动转轴与垂直风道及智能污渍检测等技术，使洗地机清洁能力得到了提升，增强了沿边清洁效果，干湿垃圾清洁一步到位，而且大角度转弯使风道更为通畅。 (二) 主要经营模式 公司紧紧围绕技术研发和品牌建设持续打造并提升公司的核心竞争力，通过技术和产品的领先性以及卓越的品牌形象获取市场份额和利润。在采购方面，公司有三种采购模式：对于高价值或核心的零部件，公司直接采购，由供应商直接发货给代工厂商；对于其他定制化的零部件，公司指定具体供应商、价格和数量后由代工厂商进行采购；对于低价值的标准化零部件，公司指定规格与型号由代工厂商自行采购管理，公司与代工厂商定期依据市场价格约定采购价格区间。 生产方面，报告期内，公司开始自建工厂，目前工厂建设正在进行中，后期随着工厂的落地和投产，公司生产模式将逐步转变为自主生产为主、委外加工为辅。 委外加工方面，公司与代工厂商签署委托加工合同，由公司以书面或电子方式传送订单给代工厂商，订单包含产品的种类、数量、送达交货时间以及公司指定的交货地点、联系人和单价等。 在销售方面，公司采用线上与线下相结合的销售模式。 (三) 所处行业情况 1、行业的发展阶段、基本特点、主要技术门槛 （1）行业发展阶段 自 2017年以来智能家居产业掀起一轮创新浪潮，家庭场景下各种智能设备层出不穷，由此也推动了智能家居行业的蓬勃发展，同时，受年轻消费群体崛起以及用户对高品质生活需求爆发影响，清洁电器倍受市场欢迎，成为智能家电品类中的“黑马”。 据奥维云网数据，2022年上半年国内清洁电器线上整体零售额 116.05亿元，同比增长 1.16%，零售量达到 929万台，均价为 1250元/台，同比增长 16.18%。 伴随着 5G、IoT、AI技术以及激光和视觉技术等技术的成熟，智能扫地机器人发展更趋智能化和自动化,以扫地机器人为代表的家用服务机器人产品在性能和消费体验上均获得了显著的提升，推动了整体行业的快速成长。奥维云网发布的《2021年中国清洁电器行业发展白皮书》系列报告预测，2022年国内扫地机器人的市场规模在139亿元左右，同比增长 15%。此外，随着智能技术的日益提升和完善，预计全球扫地机器人市场仍有较大的成长空间。 此外，伴随着人力成本的提高以及特殊作业场景机器劳动替代的优越性表现，商用机器人的应用场景不断向零售、医疗、教育、物流、情感陪护等多个领域拓展与渗透，逐渐展现出广阔的市场前景和应用价值。 （2）行业基本特点 我国智能扫地机器人产业发展较晚，但在产品市场供给与需求上均呈现快速增长态势。一方面，由于城市化发展、居民购买力持续增长、互联网产业发展不断培育用户的消费习惯等因素，消费者对于服务机器人，尤其是适用于家庭场景的智能扫地机器人产品有着广泛的需求；另一方面，智能扫地机器人企业通过技术创新带来产品的持续升级，更好地解决用户在清洁过程中存在的痛点问题，加速行业的发展。 同时，随着互联网技术的不断发展，我国互联网用户数量不断扩大，整体渗透率较高，近年来直播带货等新零售模式的快速发展使得线上购物逐渐成为较为主流的购买方式。而互联网用户群体与智能家居的使用群体具有相似特征，在一定程度上具有重合性，目前我国智能扫地机器人的销售以线上渠道为主。 （3）主要技术门槛 智能扫地机器人是人工智能、光电、机电、声学、力学、材料学、流体动力学等多领域技术高集成的行业。产品性能提升的根基在于算法，核心算法（如 SLAM算法、AI导航算法等）、数据积累、算法能力是行业的关键壁垒。从更长远的维度看，智能扫地机器人是一个快速迭代的朝阳行业，随着 5G和大数据时代的发展，一些行业领先的产品可实现智能操控，用户能够通过 APP对智能扫地机器人进行实时远程观察和控制，用户体验显著增强。同时企业也能够通过收集产品数据，了解用户需求和产品性能表现，进一步对产品进行优化升级。随着消费升级浪潮的来临，国内外消费者对该类产品的清洁功能、智能性、静音等方面提出了越来越高的要求。 2、 公司所处的行业地位分析及其变化情况 公司是国际上将激光雷达技术及相关算法大规模应用于智能扫地机器人领域的领先企业。智能扫地机器人在通过基于激光测距传感器、惯性测量单元等传感器的SLAM算法构建出户型地图后，再根据户型地图进行定位，同时通过 AI算法规划出智能、高效的清扫路径，可以有效避免漏扫、重扫。服务器端通过对联网产品数据进行深度学习、算法优化从而不断迭代升级机器人算法。 2022年上半年，公司研发投入 2.26亿元，同比增长 13.74%。公司推出的新品智能自清洁扫拖机器人产品 G10S、G10S Pro，智能扫拖机器人产品 T8、T8Plus收获了良好的口碑，进一步加深了用户对公司品牌的认知程度，提升公司的市场占有率。 同时，公司在研发与产品设计方面处于行业前列。近年来，公司分别被授予“国家高新技术企业”、“中关村高新技术企业”、“北京市知识产权试点企业”、“中国机器人产业联盟会员”、“中关村企业信用促进会会员”、“北京半导体行业协会会员”、“北京市企业技术中心”、“工业企业知识产权运用试点企业”等资质，公司产品曾被授予“北京市新技术新产品(服务)”、“国际 iF设计大奖”、“台湾金点奖”、“中国优秀工业设计奖”、“红点奖”、“北京市科学技术奖”“中国轻工业联合会科学技术进步奖”等多项荣誉。 3、 报告期内新技术、新产业、新业态、新模式的发展情况和未来发展趋势 自 2020年开始，产品功能创新带动清洁电器行业开启了新的增长通道，据奥维云网数据，2022年上半年国内清洁电器线上整体零售额 116.05亿元，同比增长 1.16%，零售量达到 929万台，均价为 1250元/台，同比增长 16.18%；扫地机器人均价达到3135元/台，同比增长 46.75%。细分市场看，扫地机器人和洗地机成拉动清洁电器增长的双引擎，其中自清洁扫地机器人增长势头迅猛。再者，线上渠道优势继续扩大，新兴渠道热度上升，随着市场推新推爆，明星单品爆发地驱动，产品加速“新陈代谢”，呈现出强者恒强的马太效应。此外，在产品升级趋势下，产品的价格也相应水涨船高，继续拉升品类均价。 从整个清洁赛道的产业链来看，从整机企业，到上游 OEM/ODM厂商，再到配套模组供应商，都有资本市场市场的不断加持，一方面能够给予更多新企业竞争机会，让更好的产品触达消费者；另一方面，激活市场热度，推动产品普及。 二、 核心技术与研发进展 1. 核心技术及其先进性以及报告期内的变化情况 （1） 家用扫地机核心技术与研发进展 ① 核心技术 A. 激光雷达与定位算法 为了最佳的定位效果，公司选择了效果最好但成本较高的 LDS激光雷达+ SLAM算法，即同步定位与地图构建技术。 a) 激光雷达 公司自主研发了行业领先的激光测距模块：该模块扫描速度可达 5×360°/秒，同时精度达到了同行业产品中的领先地位，能够高效、精确量测房间距离信息，为室内定位和导航提供有力支撑。具体实现的方式为：一是采用自主研发的激光雷达，覆盖直径 12米的精准测距范围，且测量误差≤2%，为定位和导航算法提供了高置信度的测距数据；在公司自主研发的新一代 ToF(Time of Flight)激光雷达上，覆盖直径扩大到18米，测量精度为±2cm。二是结构设计的创新和迭代优化，提升了激光雷达的可靠性和稳定性，有效延长了模块使用寿命，降低了用户后续的维护成本。 b) SLAM算法 SLAM算法，被广泛应用于无人驾驶、虚拟现实、增强现实等科技产品和场景。 公司的智能扫地机器人也应用了类似的 SLAM技术。基于智能扫地机器人的激光测距模块、陀螺仪、加速度计、里程计等传感器数据，公司独立研发的 SLAM算法有效解决了智能扫地机器人在用户家庭环境中的建图、定位及导航需求。 公司研发的 SLAM算法，通过独创的 CPU和 GPU协同加速 SLAM的技术，使公司的 SLAM算法在低性能的嵌入式处理器上亦能实时输出定位和地图信息，相比Google的 Cartographer SLAM算法所需要高性能的 64位 i7处理器 (https://google-cartographer.readthedocs.io/en/latest/ )，公司的 SLAM算法在满足机器人清扫过程中实时定位需求的同时极大降低了对处理器的性能需求，兼顾了性能和成本。 B. 多传感器融合的运动控制模块 智能扫地机器人要按照导航算法规划路线行走，需要融合一系列传感器的数据，包括但不限于里程计、陀螺仪、加速度计、沿墙传感器、AI结构光、地毯识别传感器等。同时，机器人需要精确控制电机的转速和自身的前进后退，恰到好处地加速、减速和转向，并需要根据地面材质情况控制拖地模组以及设置主刷、边刷的转动速度和方向，才能实现流畅的清洁作业，提高清洁效果。公司在该领域投入了较大的研发以确保智能扫地机器人的运行路线更精准。例如，对于家庭场景中常见的边角清扫动作，公司花费大量时间不断优化和完善、反复调整，使得机器人能够在避障及少碰撞家具的前提下尽可能地贴近边角进行清扫以获得最优的清扫效果。 C. 基于人工智能技术的导航算法 室内环境千差万别，智能扫地机器人的导航算法需要进行实时处理运算，从多传感器和多维度考虑，尽可能选择效率最高、重复最低的线路进行规划行走，指挥智能扫地机器人实现完整覆盖的清扫工作。基于智能扫地机器人的 LDS、陀螺仪、加速度计、里程计、摄像头等传感器数据以及 SLAM算法输出的定位和地图信息，公司自主研发了以人工智能(AI)为基础的清扫路径规划算法： a) 通过机器学习(Machine Learning)技术训练优化路径规划算法的参数，识别清扫区域需要避开的障碍物，使机器人能够更智能、更高效地对房间进行清扫，并提高有效清洁面积覆盖比例； b) 利用深度学习(Deep Learning)算法，通过大量真实数据训练的神经网络模型使机器人不断自我完善，提高机器人对周围环境的认知程度。随着数据来源的增多，机器人将会更加智能地分析和处理各种问题。 c) 采用双目立体视觉原理(Binocular Stereo Vision)对识别出的障碍物进行精准测距和定位，并结合 AI技术，根据识别出来的物体，智能规划躲避障碍物的策略，在提高清扫效率和覆盖率的前提下，同时提升机器人自主回充的成功率(避免因各种原因卡在清扫道路上)和清扫路线的智能化(比如有效避开动物粪便)。 d) 结合 Roborock App推出了高精度可视化的 3D地图功能，配合 iPhone上的dToF 面阵激光测距传感器，进行室内环境高还原度的三维重建，并且将三维地图与机器内的二维地图进行算法映射，以三维网格地图形式实时为用户展示更贴近室内真实环境的机器清洁轨迹。 D. 多 IOT平台接入能力 石头扫地机器人可接入多种 IOT平台，以便于使用者随时随地对扫地机器人进行操控。 其中石头科技自主研发的 RRIOT平台不仅可为家用扫地机器人提供接入服务、设备管理服务、数据传输及大数据分析服务，也可服务于公司其他硬件产品，并可为未来接入更多的石头 IOT设备甚至第三方 IOT设备，做好技术储备。 ② 研发进展 A. SLAM算法及应用 智能扫地机器人工作在千家万户多样化的家庭环境，家庭环境中常见的低反光材质、阳光干扰、地面湿滑等客观条件很容易导致激光测距传感器、里程计等传感器的误报而造成定位错误，因而对应用于智能扫地机器人的 SLAM(同步定位与地图创建)算法提出了更高的鲁棒性、稳定性、自适应性等要求。石头科技自主研发的 SLAM算法通过融合多传感器数据，包括激光测距传感器、陀螺仪、加速度计、里程计等，综合马尔可夫链、贝叶斯网络、卡尔曼滤波等经典理论并在此基础上利用融合滤波算法、深度学习、大数据、异构计算等技术，实现了可在低功耗、低算力的嵌入式处理器上运行的高鲁棒性、高稳定性、高实时性，从而满足了用户对智能扫地机器人的性价比期望以及普适于复杂多样的家庭环境的需求。 a) 通过融合粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法，解决激光测距传感器数据异常时(比如因窗帘、床单等物体遮挡激光测距传感器而造成传感器数据异常)定位错误的问题，相比传统单一的滤波方法，该融合方法提升了 SLAM算法在应对家庭复杂环境时的鲁棒性。 b) 通过构建 SLAM算法的 CPU+GPU的异构计算体系，充分利用 GPU高并发的特性快速对大量粒子进行评估，提升了迭代运算中粒子分布的密度，从而提高了SLAM算法的实时性和准确性；同时运用该技术的 SLAM算法可以实时地运行在低功耗低算力的嵌入式处理器上，降低了处理器及整体技术方案成本。 c) 基于深度学习技术构建分类神经网络，通过多种传感器数据(包括激光雷达、行走轮里程计、角速度计、加速度计、碰撞传感器、悬崖传感器、行走轮电流反馈等)智能识别出和各种运动模型的匹配程度，综合机器人动力学模型(Kinetic model)来选择相适应的粒子分布模型和重采样策略，相比传统的运动模型计算方法和重采样策略，该方法提升了在智能扫地机器人状态异常和工作环境变化时的自适应性和定位的准确性。 公司自主研发的 SLAM算法，可以实现准确的地图创建及即时定位功能。另外，公司也基于此技术不断进行创新和改进。 a) 重定位和移动重定位 在石头科技独立研发的 SLAM算法采用的即时定位技术之上，石头科技又进一步支持智能扫地机器人原地旋转重定位和移动重定位算法，帮助机器人在不同楼层的多张地图中，快速定位机器人的位置，选择正确的地图，进行清扫。 石头科技更是为配备摄像头的扫地机器人机型，提供采用视觉辅助的移动重定位算法，大大提高了移动重定位的定位效率和定位准确率。经过实际测试验证，相同机型、相同环境、相同地图数量(4张)、相同定位成功率(100%成功)的情况下，通过视觉辅助重定位，定位耗时缩短 50%以上。 b) 智能分区技术及应用 公司利用智能扫地机器人激光雷达扫描制作的 SLAM地图，结合深度学习功能，自主研发地图智能分区功能，可按户型分割出不同的房间并根据用户选择实施清扫任务，有助于用户进行划区清扫以及定制个性化的清扫方案，提高清洁效率。 B. 全局智能路径规划和导航 作为智能化的扫地机器人，需要自主、自适应的在家庭环境中高效高覆盖率的完成各种地面材质(包括地板、瓷砖、地毯)的清洁、充电桩搜索以及回充等任务。与无人驾驶的自动导航相似，智能扫地机器人的导航系统基于： a) 多种传感器包括激光测距传感器，超声波传感器，陀螺仪、加速度计，里程计，AI结构光、地毯识别传感器等信息； b) SLAM算法生成的即时定位和地图信息，实时完成目标检测、避障、路径规划、路径跟随等任务。在导航系统的实现中，石头科技基于 D*算法，迪杰斯特拉算法，卡尔曼滤波，马尔可夫决策，支持向量机、随机森林算法等经典算法理论，结合智能扫地机器人实际应用需求，自主研发了同时生成地图与覆盖区域算法、区域最优分割和选择算法、任务规划算法、运动规划算法、路径跟随算法、异常路径恢复算法、实时局部避障算法等适用于多样化家庭环境的高效导航算法。 c) 智能回桩充电路径规划 效率和覆盖率是充电桩全局搜索算法的两个重要的指标：一方面，智能扫地机器人进入回充状态时电量剩余有限，需要在电量耗尽前完成搜索；另一方面，充电桩位置具有不确定性，高覆盖率是搜索成功的关键。传统全局寻桩方式多采用重复清扫找桩、沿墙找桩或者随机覆盖找桩的方式，难以兼顾效率和覆盖率。公司运用快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree)算法理论，结合贝叶斯网络和模拟退火算法，有效提升了寻桩的效率和覆盖率。 d) 二维空间全覆盖路径规划 二维空间全覆盖路径规划目的是让智能扫地服务机器人自动规划出适合用户各复覆盖以保证较高的覆盖效率。该路径规划算法可以按照探索出来的室内空间二维地图及地图中的子分区进行一次性路径规划，机器人需要根据规划的路径执行清扫，从而做到分区乃至整个室内的全覆盖移动。 e) 融合各传感器的智能避障路径规划 机器运行过程中利用各类感知传感器在时间和空间上的观测结果，构建基于概率的障碍物分布地图，基于此地图进行了高效的可迭代的点对点的避障路径规划算法实现，在保证路线尽可能短的前提下使路线可以绕开地图上的各类障碍物，在清扫过程中与各类障碍物保持预设距离，避免清扫环境中的障碍物造成机器人行走清扫的卡困干扰。 针对路径规划，尤其是针对狭窄区域和密集障碍物区域(比如椅子腿)的路径规划，石头科技基于 D*经典算法理论，结合基于传感器置信度的障碍物消融算法，减小了由于智能扫地机器人各传感器原理、误差、分辨率等造成障碍物位置和尺寸的计算误差及其对路径通过性的误判影响，最大化进入狭窄区域和密集障碍物区域的可能性，从而提升了智能扫地机器人的通过率和清扫覆盖率。针对路径跟随需求，为平衡智能扫地机器人行进中最大化流畅度和最小化路径偏离的矛盾，石头科技基于 DWA框架，结合遗传算法和大规模实验、测试产生的海量数据来优化求解 DWA评价函数的空间参数，保证智能扫地机器人在流畅行走的同时能够精确的进行路径跟踪，从而提升了智能扫地机器人在狭窄空间的通过率和清扫覆盖率。 f) 快速建图路径规划 本系统设计并实现了未知环境下的快速建图路径规划算法。该算法利用实时更新的障碍物融合地图，采用基于深度学习的室内布局先验知识模型，找到尚未探索过并且最具有探索价值的探索路径，并在探索过程中实时进行避障处理，让机器可以高效完成地图的构建。在探索过程中，优化 SLAM建图流程，使建图过程和路径搜索过程紧密配合，避免出现一方拖慢整体效率的问题。 g) 沿边路径规划 机器人针对墙角、家具边缘、桌椅腿位置需要尽可能覆盖完全，因此设计了沿边路径规划算法，该算法在保证沿边角距离恒定的基础上，尽量少的碰撞墙壁和家具。 沿边算法主要依赖于 LDS、红外沿墙传感器等右向精确测距传感器，可以感知到机器距离右边墙壁和家具、桌椅腿的距离，利用优化和控制算法保证沿边距离的稳定、机身前进方向的稳定，保证沿边清扫覆盖率的同时，避免机器陷入局部调整而发生较多重复动作。 C. 多传感器融合的运动控制模块 石头科技研发的智能扫地机器人采用三层智能优化控制策略来实现智能扫地机器人的运动控制，分为感知层、决策层和控制层。感知层基于激光测距传感器、沿墙传感器、碰撞传感器、陀螺仪加速度计、AI结构光、地毯识别传感器等多类型传感器的输入融合实现对外界环境信息的感知，准确地获取智能扫地机器人的状态信息和环境信息；决策层采用基于现代控制理论状态空间模型的最优化控制技术对智能扫地机器人感知到的各种状态信息进行优化处理，综合给出最优化的动作及速度指令；控制层采用基于经典控制理论的自校正 PID控制技术对来自中间层的最优化动作及速度指令做出快速及时的响应，通过左右两个驱动轮实现智能扫地机器人在地面的各种行进动作。 a) 沿墙距离判别补偿算法 针对沿墙传感器在不同表面(如瓷砖、木板、玻璃、镜面等)的距离变化差异、反数据融合判别算法，对不同材质、颜色的墙面作出区分并相应的对沿墙测距传感器的距离做出补偿，减少其测距误差，有效解决了针对不同墙面沿墙测距传感器误差不一致的问题，提高了墙边清扫能力和清扫效果的一致性。 b) 转角覆盖的二次规划算法 基于动态误差加权平方和与控制指令加权平方和的二次规划方法构造智能扫地机器人转角最优化算法，结合沿墙测距传感器、激光测距传感器、里程计、陀螺仪等多种传感器对距离、速度、方向、角度的综合感知，实时给出行进速度和转向角度的最优化指令，有效提高了转角清扫效率和效果。 为提升扫地机器人的清洁效率，提升智能避障的精准性和地面材质的识别能力，在部分型号的机器人上增加了以下传感器： a) AI结构光 公司自主研发 AI结构光模组，融合 AI和传统图像算法，获取前方障碍物类型和三维点云信息，感知周边三维环境。此技术有效应用于障碍物识别和家具少碰撞功能中，在确保扫地机器人最大清扫覆盖率的同时，能避开算法支持的 2.5cm高*3cm宽及以上障碍物，且可根据用户选择，减少对家中固定障碍物(如桌、椅、沙发等)的正面碰撞。 b) 地毯识别技术 从技术可行性、结构合理性、防尘防水抗干扰性、量产一致性、以及材质识别有效性等维度出发，研发设计了融合 LDS、加速度计和陀螺仪、摄像头、轮组等数据的地毯识别方案和算法。 c) 惯性姿态测量 惯性姿态测量系统，是家用智能扫地机器人感知与定位系统的重要组成部分。该系统通过对惯性测量器件陀螺仪和加速度计的数据进行一系列的处理与融合，准确获取机器人实时的转向速度和相对地理坐标系的三轴姿态角度（航向角、俯仰角、横滚角）信息，为机器人脱困等功能模块提供基础数据 D. 人工智能模块 公司目前已研发出具有图像识别避障功能的新一代智能扫地机器人产品。在原有产品的基础上，公司应用了自主研发的人工智能技术，通过机器学习等手段使得智能扫地机器人能够通过搭载的摄像头识别出工作过程中遇到的障碍，进一步提升清扫性能。并因人工智能的参与，让清扫更智能化、更人性化。同时，新一代智能扫地机器人应用了物联网技术并能够识别出不同房间，可以作为家庭环境中智能硬件的平台。 a) AI双目视觉避障 带有双目摄像头的智能扫地机器人，通过双目立体视觉及 AI物体识别技术实现智能精准避障功能，既要避免扫地机器人在家庭常见障碍物如体重称、风扇底座、鞋子、插线板、电源线上卡住困住，同时也避免因避障导致的漏扫。与无视觉避障功能的机器人相比，相同复杂环境下避障成功率提升 90%。同时将障碍物实景照片在 APP地图中展示提升使用体验，增加实时视频、双向视频语音通话、音视频录制功能，满足看护老人、孩子及宠物的安防需求。 b) 摄像头 采用 RGB+IR双通滤波片方案，既可接收可见光，亦可接收红外光，使得石头智能扫地机器人可搭载红外补光灯，在暗光环境下，机器人可正常对前方障碍物进行识别。且根据环境变化，机器人可智能调节补光方案，全天候识别 10类以上的障碍物。 并可辅助激光传感器，智能判断地面上长宽 3cm*5cm的泛物体、家居物品、家具等，除双目彩色摄像头用于扫地机器人智能感知模块，公司也利用单目黑白摄像头在结合结构光功能的情况下，实现智能识别障碍物类型及测距计算从而进行智能避障功能。此项技术进一步降低了具备智能识别避障功能的扫地机器人的成本。 c) 多场景识别系统 多场识别系统是一套协同于扫地机器人中其他各大系统的视觉系统，旨在清扫前、清扫中、及清扫后对扫地机器人以所有基于光学的传感器所获取的数据为主，其他传感器和协同系统的信息为辅，为机器人准备观察、正在观察、和曾经观察过的场景提供更丰富、更接近使用者理解和交互的信息，使得不管是在机器人自身调整或者有用户在主动控制改变机器人行为时能给出不同的提示和指引，从而让机器人可以更主动、更灵活、更全面的完成用户所指定的工作。 公司深入探寻了人工智能、深度学习等前沿算法与技术，并与扫地机器人的应用场景与业务需求相结合，开发了 AI视觉系统，用 AI技术对扫地机器人所获取的各类环境感知数据加以利用，从视觉的角度为扫地机器人赋能。 为了达到上述目的，AI视觉系统融合了多项功能，并采用模块化搭建方式，将各种功能与扫地机器人中的不同系统相互配合。通过此系统，扫地机器人可识别常规家具、常规地面材质，用以智能判断房间类型和制定更智能的清扫策略。同时，为让房间分割更为合理，基于摄像头的图像数据，采用人工智能算法，对房间进行更智能化的分割，让房间分割更合理、房间类型识别更智能。 石头扫地机器人与公司自主研发的 IOT平台对接，通过自主研发的 IOT 平台提供的接口，对接多家智能音箱，通过 AI语音识别技术，控制机器人清扫行为。 E. IOT (RRIOT) 平台技术 RRIOT 平台是公司自主研发的，为石头扫地机器人提供接入、管理、分析服务。 为确保 RRIOT服务平台业务的可达性、稳定性、可扩展性、可移植性、安全性。RRIOT 平台利用各地区云平台的 PaaS服务，以服务器集群的方式部署公司自主研发的RRIOT SaaS应用，并且利用 PaaS的计算能力、存储能力、稳定性等，为公司的 RRIOT 提供底层可扩展平台级服务。RRIOT平台的所有业务逻辑均由公司自己掌控，不受限于任何已对接和可能对接的云平台。 F. 让机器更智能，让清洁更轻松 除以上各种先进、实用的，可让石头扫地器件人具备避障、越障、路径规划等智能化的自主工作能力的“触觉”传感器，以及通过各种 IOT平台的接入进行更强大的清洁策略的控制外，为让扫地机器人具备可应对各种地面材质的能力，更好的完成智能化的清洁任务，公司为扫地机器人装备了更多更智能的清洁模块，并不断根据用户的需求，进行创新和迭代。 a) 电控水箱&可升降拖地震动模组 公司独立研发的电控水箱和可升降拖地震动模组用于石头智能扫拖一体机，根据用户需要，既可一次出击完成扫和拖双重任务，亦可进行先扫后拖的单一任务。 ? 电控水箱，可通过软件算法，根据用户选择的出水量，智能估算水箱剩余水量，并及时提醒用户补水。用户亦可通过软件，对不同房间进行拖地水量分配，更高效智能的清洁地面； ? 可升降拖地震动模组，每秒最高 3,000次震动频率，提供 4倍于普通拖地模组的清洁力，更可根据用户对于地毯清洁的设置或在脱困情况下，自动升降拖板。 b) 智能集尘 公司 2021年上半年推出自动集尘充电座，支持无耗材气旋集尘或过敏友好月抛尘袋集尘两种日常使用模式，采用可水洗前置+后置双滤网设计，整机过滤效率最高可达 99.99%，处于行业领先水平。标配的气旋无耗材集尘方案采用了两级十五椎气旋可水洗设计，吸力不随吸尘量增多显著下降，产品通过了德国莱茵 TUV吸力无损耗认证；产品可选过敏关怀尘袋集尘方案，其采用一提封口自动打包设计，有效防止灰尘外溢降低过敏风险，并通过了德国莱茵 TUV过敏关怀认证。智能集尘功能减轻用户每日清扫和倒尘盒工作，并延长滤网使用时间。 c) 智能洗抹布 公司于 2021下半年推出自动洗拖布充电座，可实现自动补水，拖布自清洁和基座自清洁功能。基座采用双动力主动拖布清洗机构，以 600转/分钟的高速对拖布先刷再刮，拖布洗净率高达 95%；基座清洗槽可实现自清洁刮洗功能，将污水强力吸入污水箱，实现基座自清洁； 基座可支持对扫地机水箱自动补水，湿拖续航可达 400㎡以上。自动洗拖布基座定义了自清洁新标准，减轻用户每次清扫后手洗拖布的工作，更大程度解放双手。 d) 智能自清洁 公司于 2021下半年在自动洗拖布充电座基础上，融合了自动集尘功能，并于 2022年上半年推出自清洁集尘充电座，集智能集尘和智能洗抹布于一体，又一次跨越式地提升了扫地机行业的用户体验。双动力主动拖布清洗结构实现深度“洗刷刮”，拖布洗净率高达 95%；基座清洗槽可实现自清洁刮洗功能，将污水强力吸入污水箱，实现基座自清洁；基座可支持对扫地机水箱自动补水，湿拖续航可达 400㎡以上；自动集尘功能采用 2.5L大尘袋，尘袋材质达到 E12等级，尘袋采用一提封口自动打包设计，有效防止灰尘外溢，降低过敏风险，花粉过滤效率>99.5%。自清洁集尘基座一机集成了自动洗拖布，自动集尘，自动补水以及基座自清洁 4大功能，更干净，更省心，让解放双手更进一步。 e) 智能免维护 公司集成了洗布、集尘、充电等多项功能的充电桩基站的基础上，开发并发布了智能烘干和自动上下水套件。两款套件的发布，将扫地机器人的产品品质和交互体验又一次提升，真正实现用户“解放双手”的诉求。智能烘干套件采用了自主定制的高速离心风机，可产生高速高压强劲风力，配合底座出风设计，并通过可调节的烘干时长精准实现拖布烘干，烘干率可达 99%左右。自动上下水套件兼具外观、性能和体验。 无需用户频繁换清水，倒污水。套件本体可以智能识别清水箱水量，并在需要时自动补充净水；并能够在每次基站清洗拖布时，将污水抽取并排出市政下水管道。自动上下水套件还具备自动补充清洁液功能，按照所需配比精准滴注清洁液，使居家清扫更干净。 f) 智能谷点充电 公司开发了环保的“谷点用电”模式，在不影响机器人工作的同时，力求以最节能的方式补充电量。在高峰和平峰时段，机器人只充至清扫或续扫时所需的安全用电；低谷时段，机器人电量将正常充至 100%。这不仅缓解了高峰电力供需缺口，还科学环保地利用了闲时电能，从而响应“削峰填谷”用电号召，为节能减排贡献力量。 （2） 商用清洁机器人核心技术与研发进展 ①商用激光雷达技术 公司自主研发了行业领先的多线激光扫描测距雷达。采用 TOF测距原理，测距范能够高效、精确建立目标场景实时地图，为室内外定位和导航提供有力支撑。主要特点有：采用多线激光方案，兼顾建图与避障功能。结构上防水防尘，满足 IP65。抗环境光干扰，同时符合 class1激光安全标准，适用于室内外各类环境场景。经过多次创新和迭代优化，提升了可靠性和稳定性，有效延长了模块使用寿命，降低了用户后续的维护成本。激光雷达产品可随机器人产品在多个客户项目、多个场景进行应用，累计运行小时数已过万。 ②基于激光雷达的多传感器融合技术 商用清洁机器人的传感器方案，以公司自主研发的多线激光雷达为主，融合了深度摄像头、超声传感器、毫米波雷达、碰撞传感器等多种传感器技术，能够准确识别行人和车辆，并对商用环境的其他典型障碍物，比如车位，减速带，限位器等实现准确识别。机器人产品增强了对行人及车辆等移动障碍物的轨迹预测和避让能力，增强了地面低矮障碍物的检测能力，增加了对斜坡的检测和应急处理能力，提升了对悬崖、台阶的感知和避让能力。 ③智能路径规划技术 商用清洁机器人自主研发的导航和定位系统，可实现超大面积和复杂场景的路径规划和覆盖。通过对清扫路径的优化设计，产品实现最大的覆盖效率，重叠无漏扫，最优的清洁效率等目标，设计了沿边清洁、车位清洁、补扫清洁等多种清洁功能，可满足多场景、多时刻、多用户需求的清洁功能。公司针对停车场场景的效率、覆盖率、稳定性方面进行了优化设计，包括提升停车场通道清洁效率、车位清洁实现智能判断车辆情况、合理划分清扫区域等，同时实现了前方车辆的主动避让功能，在单向通行的停车场中实现更好的避让能力；实现了中继点功能，在机器人缺水和缺电时能自动返回加水或充电区域；实现了机器人作业过程中全程定位保持功能，减少用户的额外操作；实现了中断续扫功能，最大程度提升作业连续性，避免重复作业。 ④移动互联 公司自主研发了商用清洁机器人后台管理系统和石头商用手机 APP，可实现用户对清洁机器人全作业流程的信息查阅和数据统计。同时产品设计了即时通知、权限管理等多种应用功能，用于满足操作员、管理员、运维人员等多种角色的应用需求，实现人机协作、人机管理的优化设计。公司已实现机器人消息推送框架升级及历史消息和离线数据上传功能，对 APP端机器人列表、设备详情、任务监控、任务报告等模块进行了内容调整和优化设计，完善了后台设备管理、企业管理、项目管理、权限管理等关键模块功能，帮助客户使用 APP和后台管理平台更便利地使用和管理清洁机器人产品。 （3） 无线吸尘器相关核心技术与研发进展 ①核心技术 A. 聚合物动力电池组 为了获得更好的续航、吸力和更轻的重量，公司将聚合物动力电池引入无线吸尘器领域。 a) 聚合物动力电芯和电池包 定制了重量更轻，容量更大的聚合物锂电芯，使之适用于无线吸尘器。聚合物锂电池能量密度约比圆柱电池高 25%，寿命更长，发热更低。深度定制的电池包使用了高精度电量计，完善的安全防护，以及电芯均衡电路等技术，具有结构紧凑，能量密度高，安全性高，寿命长的优势，充分发挥了聚合物电芯的优势。 b) 电池管理系统和续航预测算法 电池管理系统是管理电池充放电过程的系统，公司主导设计了安全性能极高的电池管理系统，在电池续航、安全、寿命和用户体验之间达到了较好的平衡。在此之上，自主研发了续航预测算法，可以实时预测当前工作状态的续航时间，提升了用户体验。 B. 多锥气旋分离结构 吸尘器是把空气和灰尘一起吸进尘桶里的，到了排出的时候自然要把灰尘留下来，只排出空气，所以吸尘器一定会配备滤网。但是光靠滤网分离灰尘存在一个问题，灰尘会不断沉积在滤网上，堵住滤网的孔隙，造成滤网风阻增大，所以气旋分离功能对吸尘器的持续工作性能非常重要。多锥气旋分离通过特殊的结构让吸尘器的气流高速旋转，产生强大的离心力，灰尘在离心力的作用下就会沉降，从而与空气分离，不会堵塞滤网。 多锥分离对结构和流体力学设计要求非常高，不同的设计带来的分离效果有很大差距。公司自主设计了 9锥分离系统，通过对多锥体公式中的 8个变量进行科学缜密计算，数百次流体仿真和多次模具优化，达到了很好的维持效果，并通过了权威的第三方实验室的吸力维持认证。除了分离效果好之外，该 9锥分离系统还具有体积小，重量轻，可拆卸水洗的优势。 ②研发进展 A. 聚合物动力电池组研发及应用 无线吸尘器是手持使用的，所以不仅要有好的吸力和续航，重量也必须轻，用户拿起来才能省力。这三个点是手持吸尘器的核心体验，但它们是互相制约的，吸力大了续航就会变短，要保持续航就要增大电池从而增加重量，所以想把这三个点同时做好，最关键的就是更高的电池能量密度。电池的能量密度就是电池的容量和其重量之比，能量密度越高，说明电池在同等重量下可以提供更多电量，或者在同等电量下可以保持更轻的重量。 目前我们见到的大多数吸尘器，都使用液态圆柱锂电池，这种电池技术成熟，但是由于金属外壳的存在，增加了电池重量，圆柱形的外形也限制了空间的利用。另外锂电池是消耗品，它的寿命直接影响到吸尘器的寿命，而一般的圆柱锂电池，其循环寿命也比较有限，工作中发热高，持续输出能力不足。 公司在率先将聚合物电池应用于吸尘器，给吸尘器行业带来了新的方向。 a) 利用聚合物锂电芯组成电池组，应用于无线吸尘器，充分利用该电芯能量密度高，内阻低，放电电流大的特性，减轻了吸尘器的重量，延长了续航，提高了功率，在性能强大的同时做到了重量更轻，改善了手持使用体验。 b) 电池包内置完善的电池管理系统，由独立 MCU驱动，可以实现过温、过流、过充、过放、电芯平衡等安全保护功能。配备了高精度电量计芯片，经过联合调试，可以更精确的计算电量，而且在电池使用时间很长之后也可以保持精度，得以精确的显示电池容量，解决了很多吸尘器电量显示精度差，反复跳变的问题。并实现了智能浮充、低电休眠等功能，延长电芯寿命。 c) 经过两代产品的迭代，积累了高倍率聚合物动力电池组应用于吸尘器类产品的技术和经验，后续可以在更多的产品中使用。 B. 多锥气旋分离结构 作为新一代无线吸尘器，尘气分离性能是重要的指标，优秀的尘气分离可以显著减少灰尘在滤网上的沉积，维持吸力不衰减，降低滤网清理频率。气旋是目前尘气分离的主要方法，通过特殊的结构让吸尘器的气流高速旋转，产生强大的离心力，由于灰尘的密度要比空气大很多，在离心力的作用下就会沉降，从而与空气分离。这种方式分离的灰尘会落到尘桶底部，不会堵塞滤网。常见的无线吸尘器都会利用圆柱形尘桶形成气旋，达到分离的目的。 公司通过对多锥体公式中的 8个变量进行科学缜密计算，数百次流体仿真和多次模具优化，达到了很好的分离效果，按照国际标准测试，吸力维持效率可达 98%-99%。 （4） 无线洗地机相关核心技术与研发进展 ①核心技术 A. 双滚刷设计 为改善清洁效果和使用体验，公司开发了全新的组合双滚刷刷头，可以提升清洁能力，增强沿边清洁效果，并且推拉更为省力。 B. 灵动转轴与垂直风道 为更好的清理狭窄区域，以及减少吸力损耗等，为洗地机设计了灵动转轴与垂直风道，可以实现大角度转弯，同时风道更通畅。 C. 智能脏污检测与清洁力度调节 通过专门的传感器以及配套的算法，洗地机可以实时检测地面脏污程度，并调节吸力和水量，做到轻污轻擦，重污重擦。 ②研发进展 A. 双滚刷系统研发及应用 双滚刷在地面行进时，两个滚刷都会分别对污渍进行擦洗，相当于单滚刷机器清洁两次，两倍的擦洗时长，清洁能力自然获得成倍提升。而且两个滚刷对向旋转，前刷向后擦，后刷向前擦，相当于反复擦拭，可以更全面的清洁地面的微小凸凹，清洁效果比只能单向擦拭的单刷洗地机更好，实测相对于单滚刷有 70%-100%的清洁效率提升。 得益于双滚刷对向旋转带来的双向摩擦力，U10的助力效果更符合日常使用习惯，不论是向前推进清洁还是反复推拉清洁都非常轻松，可以更好的适应不同人的使用习惯。 这套双滚刷系统是两种不同滚刷取长补短的组合。前滚刷采用常见的侧边驱动滚刷，覆盖中间；后滚刷采用中心驱动，覆盖两边，协同工作即可完整覆盖清洁区域，有效的解决了洗地机清洁不到墙边的问题，也不会在中间留下空隙。 B. 灵动转轴与垂直风道研发及应用 常见的洗地机，刷头和机身连接处大多采用前后转动加周向转动的组合，搭配伸长的后轮，整个刷头从前到后长度很长，转动不灵活。即使把手柄扭转到最大角度，刷头也只能转向 20-30度。清洁桌腿、家具转角周围以及狭窄区域的时候非常不便。 灵动刷头是用两个相互垂直的转轴组合成万向轴，使得刷头的转动非常灵活，通过扭转手柄可以让刷头 180度转动，配合对向旋转带来的助力，转向更轻松，可以方便地清洁桌腿、家具转角周围。另外刷头结果紧凑前后长度较短，转动刷头方向，就可以更进入一些其他洗地机无法进入的狭窄区域进行清洁。 常见洗地机基本都是通过刷头将垃圾卷到后方，进入水平的吸口，再通过转弯的风道吸入上方的污水桶。 垂直风道是搭配双滚刷对向旋转的设计，吸口位于两个滚刷中间，吸入垃圾时两个滚刷可以协同将垃圾卷到上方，通过垂直的吸口与很短的风道就可以直接进入上方污水桶。双刷卷入垃圾更为高效，而且风道缩短，减少了吸力损耗，同时用户也更容易对风道进行清理。 C. 智能污渍检测研发及应用 常见的脏污检测是在吸水的管道两侧布置一对红外线发射和接收的传感器，当红外线被遮挡时就认为检测到了脏污。但实际上清水被吸起时形成的水花也会遮挡红外线，所以这种传感器的检测可靠性不高。另外传感器经常接触污水，使用时间长了上面就会积累污垢，影响检测效果甚至完全失效。 我们最新的污渍检测的原理是检测滚刷，滚刷越脏，检测信号就越弱。通过这种方式直接检测滚刷脏污度，能够避免受水的影响，检测的针对性更强，配合专用的算法，可以根据滚刷的脏污度判断地面脏污度，根据脏污度自动调节吸力和水量，实现轻污轻擦、重污重擦。另外污渍检测传感器运行中会与滚刷摩擦，达到持续自清洁的效果。可以长期使用不会失效。 国家科学技术奖项获奖情况 □适用 √不适用 国家级专精特新“小巨人”企业、制造业“单项冠军”认定情况 □适用 √不适用 2. 报告期内获得的研发成果
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