Krabot - 项目立项规划

项目背景与概述

随着智能家居市场的不断成熟，扫地机器人已从基础清洁工具升级为家居智能助手。石头G30 Space和追觅机械手扫地机等单臂机械臂扫地机的推出标志着行业进入了新阶段，但单臂设计在执行复杂任务时仍有明显局限。我们提出的双臂可拆卸模组扫地机器人旨在突破这些限制，为用户提供更全面的家居清洁与整理解决方案。

产品概述

本产品由三部分组成：

扫地机器人主体：基于TOF等传感器的智能避障底盘，无激光雷达设计保证低高度通过性
双臂机械臂模组：圆盘状模组(高5cm，直径30cm)，两侧配备5关节机械臂，可折叠收纳
多功能基站：负责充电、集尘、模组自动安装拆卸、末端执行器存储与更换

核心创新点

可分离双臂模块：平时机器人可轻盈高效地完成基础清洁，需要时自动安装双臂模组执行复杂任务
双臂协同操作：突破单臂局限，实现同时固定和操作、两侧同时工作等高级功能
末端执行器自动更换：根据任务需求自动更换刷子、吸口等专用工具
AI驱动的任务规划：基于环境感知自动规划双臂协同任务

Krabot双臂可拆卸模组概念设计，展示了创新的仿生蟹式机械臂与模块化结构

双臂可拆卸模组概念图 - 灵活的分体式设计让机器人在低矮空间和复杂任务之间无缝切换

用户痛点分析与解决方案

我们通过深入的用户研究，发现当前扫地机器人在实际使用过程中存在多种痛点，而这些痛点恰恰是单臂机械臂无法有效解决的。双臂协同设计能够从根本上改变这一局面，为用户提供全新的使用体验。

清洁效果痛点与双臂专属解决方案

痛点场景	现有困境	双臂专属解决方案	单臂难以实现的原因
沙发与墙缝隙	狭窄空间无法深入清洁	双向夹缝清洁：一臂固定沙发轻微移动创造空间，另一臂深入缝隙清洁	单臂无法同时固定物体并执行清洁
玻璃桌面指纹	清洁时机器人易滑动，难以施力	维持平衡擦拭：一臂支撑防滑，另一臂精确擦拭	单臂难以同时保持平衡并执行精确擦拭
圆形桌腿底座	只能清洁可见的一面	环绕式清洁：双臂可环绕物体进行360°清洁	单臂只能处理可见一侧
多层架子底部	必须移动物品才能清洁下方	分层联动清洁：一臂抬起物品，另一臂清洁下方	单臂无法同时抬起物品并清洁
窗轨或滑轨凹槽	单向操作难以彻底清洁	凹槽双向清洁：一臂从一端刮向中间，另一臂从另一端吸向中间	单臂只能单向清洁，效率低

导航和避障痛点与双臂专属解决方案

痛点场景	现有困境	双臂专属解决方案	单臂难以实现的原因
狭窄通道无法通过	空间测量不准，难以判断	双向测量通过评估：同时向两侧伸展测量，必要时轻推两侧创造通道	单臂只能单侧测量和调整
小型台阶或门槛	轮组难以越过，容易卡住	桥接通行：双臂前后撑地形成桥接支撑辅助越障	单臂无法提供足够支撑力和平衡性
复杂环境路径规划	二维地图难以应对多层障碍	立体空间构建：双臂触碰测量不同高度障碍物构建3D地图	单臂探测范围有限
地面大型障碍物	无法移动大物体，只能绕行	临时障碍双向搬移：同时抓取物体两侧，平稳移开后精确放回	单臂难以处理较大或不规则物体
地面缠绕线缆	容易缠绕导致故障	双手绕线通行：同时抬起多条线缆创造通道	单臂最多处理一两条线缆

免维护痛点与双臂专属解决方案

痛点场景	现有困境	双臂专属解决方案	单臂难以实现的原因
主刷毛发缠绕	需要人工定期清理	主刷自检修复：一臂固定旋转，另一臂多角度切除缠绕物	单臂难以同时固定、旋转和清理
滤网灰尘堵塞	单面清洁效果有限	双向滤网清洁：一臂固定滤网，另一臂从反面清理深层灰尘	单臂只能单面清洁
传感器脏污影响	识别能力下降	传感器清洁校准：一臂固定清洁工具，另一臂调整机身角度	单臂难以同时固定工具并调整位置
轮组异物缠绕	导致行走不稳	轮组全面维护：一臂抬起支撑机身，另一臂清理轮组	单臂无法同时支撑机身并执行维护
功能部件更换	需要人工干预	自主更换功能模块：一臂取下旧模块，另一臂安装新模块	单臂需要多次往返，效率低

智能化痛点与双臂专属解决方案

痛点场景	现有困境	双臂专属解决方案	单臂难以实现的原因
地面散落衣物	无法整理只能绕行	衣物精准折叠：一臂固定衣物，另一臂进行折叠	单臂无法同时固定和折叠衣物
书籍凌乱摆放	无法整理归位	书籍整理归位：一臂支撑书本，另一臂精确插入书架	单臂难以平稳拿起较重书籍并放置
容器内物品混乱	难以进行分类整理	容器内物品分类：一臂固定容器，另一臂分拣内部物品	单臂无法同时固定容器并操作内部
电视柜后线缆混乱	无法接触整理	线缆系统整理：一臂固定线缆一端，另一臂沿线缆整理	单臂难以同时识别和固定线缆
宠物水盆需补充	无法执行精确倒水	精确倒水任务：一臂控制水瓶，另一臂固定接水容器	单臂难以同时控制水源和容器

技术进展与挑战分析

双臂协同机器人的研发涉及多个学科领域的挑战，我们基于现有技术基础，分析了关键技术挑战及其解决方案。

现有技术基础

1. 单臂扫地机技术

石头G30 Space已实现简单物品操作和移动
追觅机械手扫地机具备基础抓取能力
激光+视觉融合的环境感知已较为成熟

2. 模块化设计经验

美的DuoBot洗地机项目积累了分体式模块设计经验
模块对接机制已有可靠解决方案
自动拆装技术已在工业应用中验证

机械结构挑战

双臂5关节在直径30cm圆盘内空间布局和折叠

在有限空间内实现高度复杂的多关节结构，既要保证足够的机械强度，又要实现紧凑的折叠能力。

解决方案

碳纤维复合材料+叠扇式折叠：减轻重量35%，折叠厚度≤3.5cm

创新点：专利多级折叠技术，超轻高强度材料应用

模组对接挑战

模组自动安装和拆卸机构设计

实现机械、电气、数据的可靠连接，同时保证万次级别的插拔可靠性，并适应家庭环境中的偏差。

解决方案

磁吸+机械双重定位接口：±2mm容错率，万次插拔可靠性

创新点：低成本高可靠性磁电混合连接技术

工具更换挑战

末端执行器自动更换机制

根据不同任务需求快速更换工具，需要解决识别、对准、连接、释放等一系列技术难题。

解决方案

自锁快换接口+二维码识别：支持最少5种工具自动识别和更换

创新点：小型化自动工具更换接口

控制算法挑战

双臂协同控制复杂度高

双臂协同工作时涉及复杂的运动规划、碰撞避免和同步控制问题，尤其在移动平台上更加复杂。

解决方案

分布式双臂协同控制系统：支持力位混合控制，任务优先级动态规划

创新点：移动平台双臂协同控制框架

感知系统挑战

低成本3D视觉感知系统

在家庭复杂环境中准确感知物体形状、位置和属性，同时保持成本可控和处理能力高效。

解决方案

多模态感知系统：RGB-D相机+触觉传感+力反馈融合

创新点：廉价传感器信息融合技术

智能算法挑战

双臂操作技能学习难度大

双臂协同操作的技能学习涉及高维动作空间，传统方法难以高效学习各种操作技能。

解决方案

深度强化学习操作技能体系：25种基础操作技能预训练，实现复杂任务组合

创新点：仿真与现实迁移的强化学习框架

项目规划与实施路径

从概念验证到最终上市，我们制定了详细的项目规划时间表，确保项目有序推进并控制风险。

1-3个月

概念验证

核心目标：验证双臂协同控制可行性

关键里程碑：双臂功能原型完成

交付物：机械臂功能演示+技术可行性报告

4-9个月

核心技术研发

核心目标：攻克关键技术难点

关键里程碑：模组自动拆装系统完成

交付物：双臂模组原型+控制系统Demo

10-15个月

产品开发

核心目标：完成产品化设计

关键里程碑：双臂+基站系统联调成功

交付物：工程样机+测试报告

16-17个月

第一次试产试制

核心目标：验证设计方案可行性

关键里程碑：小批量试产完成

交付物：小批量样机+测试报告+问题清单

18-19个月

优化与第二次试产

核心目标：优化产品设计与生产工艺

关键里程碑：量产工艺确定

交付物：量产样机+SOP文档+合格率报告

20-21个月

认证与量产准备

核心目标：完成必要认证与量产准备

关键里程碑：通过认证，量产BOM确定

交付物：认证证书+量产BOM+包装设计

22-24个月

上市推广

核心目标：市场推广与销售

关键里程碑：产品正式发布

交付物：上市策略+营销物料+渠道计划

项目预算规划

根据DuoBot项目经验并考虑双臂技术的复杂性，项目总预算估算为5,600万元。

5,600万

总预算

4,250万

人力成本 (75.9%)

1,350万

设备材料成本 (24.1%)

阶段	人力成本(万元)	设备材料成本(万元)	小计(万元)	占比
概念验证	420	80	500	8.9%
核心技术研发	1,260	350	1,610	28.8%
产品开发	1,260	450	1,710	30.5%
第一次试产试制	340	150	490	8.8%
优化与第二次试产	340	180	520	9.3%
认证与量产准备	315	90	405	7.2%
上市推广	315	50	365	6.5%
总计	4,250	1,350	5,600	100%

团队构成规划

项目管理

项目经理 1

整体项目规划与协调

产品经理 1

定义产品需求和功能

供应链管理 1

物料采购与供应链管理

机械结构

机械臂结构工程师 4

双臂机构设计与优化

模组对接工程师 2

模组自动拆装机构设计

执行器设计工程师 2

末端执行器与快换机构设计

电控系统

电控工程师 3

电路设计与控制系统开发

传感器集成工程师 2

多传感器系统集成与标定

电机工程师 1

电机选型与驱动系统开发

软件算法

机器人控制算法工程师 3

双臂协同控制算法开发

SLAM工程师 2

定位与地图构建系统开发

计算机视觉工程师 2

3D视觉感知系统开发

强化学习算法工程师 2

操作技能学习算法开发

云端协同工程师 1

端云协同系统开发

交互体验

UX设计师 1

用户体验流程设计

工业设计师 1

产品外观与结构设计

语音交互工程师 1

语音控制系统开发

测试质量

测试工程师 2

功能与可靠性测试

质量保证工程师 1

质量管理体系建立

市场推广

市场营销专员 1

市场策略与推广计划制定

用户教育专员 1

用户引导与教育内容开发

总团队规模：35人

MVP交付标准与阶段测试

我们采用渐进式开发策略，通过阶段性MVP交付来验证关键假设，降低项目风险。

阶段性MVP交付标准

阶段	MVP目标	交付标准
概念验证MVP	双臂协同功能验证	双臂单独控制功能实现双臂简单协同动作演示关键机构原理样机完成
技术验证MVP	核心技术可行性验证	双臂模组完整功能实现模组自动拆装功能验证末端执行器更换系统测试基础感知与控制系统实现
功能闭环MVP	产品基础功能验证	全系统硬件功能完整核心算法基础版本稳定基本用户操作流程可用清洁与整理基础任务实现
产品化MVP	产品完整功能验证	所有硬件功能稳定核心算法性能达标用户体验流程完整所有预设任务场景可靠执行
量产MVP	量产性与市场验证	量产工艺固化批量生产可靠性达标用户体验评测通过全部认证与测试通过

关键性能测试指标

性能类别	测试指标	目标值	测试方法
机械臂性能	有效负载	≥200g/臂	标准载荷测试
	定位精度	±2mm	3D视觉测量系统
	关节自由度	5自由度/臂	功能检测
	折叠厚度	≤3.5cm	物理测量
模组性能	拆装成功率	≥99.9%	10,000次循环测试
	电气连接可靠性	≥99.99%	电气信号测试
	拆装时间	≤15秒	时间测量
系统性能	双臂协同成功率	≥95%	协同任务测试
	物体识别准确率	≥90%	多场景识别测试
	续航时间	≥120分钟(带模组)	标准工况测试
	任务完成率	≥90%	标准场景测试
用户体验	用户操作步骤	≤3步	用户测试
	噪音水平	≤55dB	声学测试
	智能识别准确率	≥85%	场景测试

风险管理与应对策略

创新项目必然伴随风险，我们提前识别了关键风险点并制定了相应的应对策略，确保项目平稳推进。

技术风险

高风险

双臂协同控制算法复杂度超预期

双臂协同控制涉及复杂的运动规划、碰撞避免和同步控制，技术挑战可能超出初始评估。

应对策略：

组建专家顾问团队
先简化场景实现核心功能
预留算法优化迭代周期

技术风险

中风险

机械臂轻量化与负载能力平衡难度大

需要在轻便的结构下保证足够的承载能力和操作精度，材料与结构设计存在技术难点。

应对策略：

早期进行材料与结构测试
引入先进复合材料技术
优化力矩分布设计

技术风险

高风险

模组自动拆装可靠性难以保证

自动拆装需要在万次级别上保持高可靠性，同时保证机械、电气和数据连接稳定。

应对策略：

采用冗余设计策略
增加容错机制
大量循环测试验证

成本风险

中风险

机械臂和传感器成本超预算

高精度机械臂和先进传感系统成本较高，可能超出预期预算，影响产品价格竞争力。

应对策略：

设计模块化组件降低成本
与供应商建立战略合作
增强内部关键零部件研发

成本风险

中风险

研发周期延长导致成本增加

创新项目容易出现研发周期延长的情况，导致人力和物料成本增加。

应对策略：

设置明确里程碑和激励机制
关键路径监控
预留缓冲资源

市场风险

高风险

用户对双臂功能价值认可度不高

创新功能与用户认知存在差距，可能导致产品价值无法得到充分认可。

应对策略：

早期用户研究与测试
针对性场景设计
价值清晰传达策略
分层定价策略

市场风险

中风险

竞争对手快速跟进类似产品

创新技术一旦验证成功，行业内可能会有快速跟进者，缩短技术领先期。

应对策略：

核心技术专利保护
加速上市节奏
构建生态壁垒

生产风险

高风险

复杂结构批量生产良率低

高精度机械结构在批量生产时可能出现良率低、一致性差等问题。

应对策略：

设计适合量产的结构
两次小批量试产验证
严格DFM(Design for Manufacturing)原则

商业模式设计

我们设计了灵活多元的商业模式，既注重产品的价值传递，也关注长期的用户关系维护与生态构建。

产品与服务定价策略

产品/服务	定价策略	价格区间	目标用户群
基础版机器人(不含双臂)	引流定价	3,499-4,999元	对智能清洁有需求的普通家庭
标准版(机器人+双臂模组)	价值定价	7,999-8,999元	追求全面家务解决方案的高端家庭
专业版(标准版+多种执行器)	溢价定价	9,499-10,499元	科技爱好者、大户型家庭
执行器套件	耗材模式	399-999元/套	所有用户
高级功能订阅服务	订阅模式	99-199元/年	深度用户

差异化竞争策略

功能差异化

双臂协同能力

独特的双臂协同控制系统，支持复杂任务

模块化设计

基站自动拆装机构，灵活应对不同场景

末端执行器生态

多种专用工具，持续扩展应用场景

用户体验差异化

高度智能化

AI驱动的自主任务规划和学习能力

简单易用

直观的交互界面，自动任务识别

持续进化

云端协同学习，功能持续更新

商业模式差异化

硬件+订阅双轨

降低购买门槛，增强用户黏性

行业生态合作

与家居品牌、清洁品牌建立合作

场景定制化

针对特定用户群开发专属解决方案