全能基站扫地机器人 — 产品需求文档 (PRD)

文档信息 内容
文档名称 全能基站扫地机器人(Smart Robot Vacuum & Mop Station)产品需求文档
版本号 V1.0
编写日期 2026-06-24
产品线 智能清洁—扫地机器人
产品代号 RV-S20(主机)+ BS-S20(全能基站)
文档状态 初稿·待评审
目标受众 硬件研发、嵌入式/算法研发、App研发、云端研发、设计团队、测试团队

一、背景

1.1 行业背景

中国扫地机器人市场已从"能用"迈入"好用"阶段。据奥维云网数据,2025 年国内扫地机器人零售额突破 180 亿元,其中**全能基站型产品(自集尘+自洗拖布+自烘干)**占比已超过 60%,成为绝对主流形态。用户对"免维护"的诉求驱动产品从"单机清扫"演进为"主机+基站协同"的闭环清洁系统。

当前中高端市场(3000-4000 元档)竞争激烈,用户核心关注点集中于:

关注维度 用户诉求 当前痛点
导航建图 快速建图、精准定位、多楼层支持 复杂户型建图出错、家具移动后地图不更新
避障能力 不撞家具、不卡困、不拖拽线缆 低矮障碍物(拖鞋/数据线/宠物粪便)识别差
清洁力 边角清洁彻底、拖地无水痕 沿边清扫有死角、拖布对地压力不足
基站自动化 集尘/洗拖/烘干/上下水全免维护 基站体积大、烘干噪音高、上下水安装门槛高
App 体验 建图直观、分区灵活、远程可控 地图编辑复杂、清洁报告信息不足
售后维护 配件易买、易更换 滤网/拖布/边刷更换周期不清晰

与此同时,结构光+AI 视觉融合避障仿生机械臂边刷外扩热水洗拖布毫米级结构光沿边测距等技术在 2025-2026 年快速成熟,为本产品提供了技术基座。

1.2 产品定位

本产品为中高端全能基站扫地机器人,定位"真免维护的全屋清洁中心"。由主机(RV-S20)与全能基站(BS-S20)组成,主打LDS 激光导航 + 结构光 AI 避障 + 仿生双圆盘旋转拖布 + 全能基站(自集尘/自洗拖/热风烘干/自动上下水),面向 100-200㎡ 家庭的全屋地面清洁。

核心理念:建得准 → 避得好 → 扫得净 → 拖得亮 → 免维护,五项能力闭环。

1.3 竞品简析

维度 主流竞品 A(4000+ 元) 主流竞品 B(3000 元档) 本产品(定位)
导航 dToF LDS 激光 LDS 激光 + 结构光补盲
避障 结构光+AI 红外+视觉(弱) 结构光+AI 视觉融合
拖地 双圆盘旋转+加压 单震动拖布 双圆盘旋转+仿生加压+自动抬升
基站 集尘+冷水洗 集尘+冷水洗 集尘+60℃热水洗+热风烘干+自动上下水
边角清洁 机械臂边刷外扩 固定边刷 仿生机械臂边刷外扩+扭屁股贴边
沿边检测 红外 碰撞开关 结构光毫米级沿边测距
App 地图编辑丰富 地图功能基础 AI 地图编辑+3D 立体地图+清洁报告
价格 4000+ 元 3000 元 3500-3999 元

二、产品目标

2.1 产品愿景

让每个家庭拥有一台"装上就忘了它存在"的扫地机器人——它自己扫、自己拖、自己洗、自己烘干,用户只需享受干净地面。

2.2 核心目标

目标领域 具体目标 衡量标准
清洁力 清洁覆盖率与清洁效率行业领先 边角覆盖率≥95%,颗粒物拾取率≥95%,拖地污渍去除率≥90%
导航避障 复杂环境不卡困、不碰撞 避障成功率≥99%,卡困率≤0.5次/100㎡
免维护 基站全流程自动化 集尘/洗拖/烘干/补水全自动,用户干预周期≥30 天(自动上下水版)
建图体验 快速、准确、可编辑 100㎡ 建图≤8min,建图准确率≥98%,支持地图编辑与多楼层
App 体验 直观易用、信息透明 核心操作≤2 步到达,清洁报告信息完整度≥90%
可靠性 长期稳定运行 MTBF≥2000h,基站 MTBF≥10000h

2.3 关键里程碑

里程碑 时间节点 目标
M1 - EVT(工程验证) T+3 月 主机与基站硬件原型完成,SLAM 基础建图跑通
M2 - DVT(设计验证) T+5 月 全功能联调,避障/拖地/基站全流程可用
M3 - PVT(生产验证) T+7 月 量产试产,通过安规与性能认证
M4 - 上市 T+8 月 首批发货,App 上架
M5 - 迭代 T+10 月 OTA 优化避障模型、新增地图编辑功能

三、目标用户与用户故事

3.1 目标用户画像

用户类型 典型特征 核心诉求 痛点
新中产家庭 28-40 岁,一二线城市,100-150㎡,有娃/有宠 全屋深度清洁、省心省力 旧款避障差、拖地有水痕、基站要手动洗拖布
养宠家庭 有猫/狗,地面毛发与脚印多 防缠绕、避宠物粪便、勤拖地 毛发缠绕滚刷、机器碾过宠物粪便灾难
大户型家庭 150-200㎡+,多房间 续航长、多地图、断点续扫 续航不够、复杂户型建图出错
科技尝鲜者 关注参数与体验细节 建图直观、App 可玩性高、可远程控制 App 地图编辑差、清洁报告信息少
送给父母 子女购买,老人使用 操作极简、语音可控、少维护 老人不会用 App、基站维护麻烦

3.2 用户故事

US-01:全自动清洁日

作为 双职工家庭的妈妈,
我希望 上班前一键启动,机器人自动扫拖全屋,扫完自动回基站洗拖布、烘干、集尘,
以便 下班回家地面干干净净,且不用手动清洗拖布和倒尘盒。

US-02:养宠无忧

作为 养猫的独居青年,
我希望 机器人能识别猫砂、猫粮、数据线并主动避让,毛发不缠绕滚刷,
以便 不再担心机器人"翻车",不用频繁清理滚刷。

US-03:边角彻底清洁

作为 注重细节的洁癖用户,
我希望 机器人沿墙边/家具腿清扫时边刷自动外扩,拖布贴边扭动,
以便 墙角不再有积灰死角。

US-04:多楼层管理

作为 复式住户,
我希望 机器人在不同楼层建不同地图,手动搬到楼上后自动切换对应地图继续清扫,
以便 一台机器管多楼层,不用重复建图。

US-05:远程监控与控制

作为 经常出差的房主,
我希望 在公司用手机查看机器人清扫进度、实时地图轨迹,远程指定区域清扫,
以便 出差也能保持家里清洁,且随时掌握机器状态。

US-06:老人语音控制

作为 70 岁的退休老人(子女送的机器),
我希望 直接对机器人说"去扫地",不用打开手机,
以便 简单方便地使用,不用学 App。

US-07:地毯自动识别

作为 家里铺地毯的用户,
我希望 机器人识别到地毯后自动抬升拖布、增大吸力纯扫,离开地毯后恢复拖地,
以便 地毯不被弄湿,硬地面也能拖干净。


四、功能清单(EARS 原则)

本清单按 主机硬件 / 导航算法 / 清洁系统 / 全能基站 / App / 云端 六层组织。

4.1 Ubiquitous(系统始终满足)

【主机硬件】

U-01:主机形态与动力
The system shall 提供圆形主机,直径 353mm,高度 96mm(含 LDS),净重 3.6kg;配置 5000mAh 锂电池,满电续航≥180min(标准吸力)。

U-02:导航传感器配置
The system shall 配置 LDS 激光雷达(顶部,360°/10Hz)+ 前向结构光模组(3D 深度感知)+ 前向 AI 摄像头(1080P)+ 6 颗悬崖传感器(防跌落)+ 沿边结构光传感器 + 陀螺仪/里程计/IMU。

U-03:清洁硬件配置
The system shall 配置:无刷风机(最大吸力 7000Pa)+ 全胶滚刷(防缠绕)×1 + 仿生机械臂边刷(可外扩)×1 + 双圆盘旋转拖布(180rpm,可加压 7N,可抬升 10mm)。

U-04:越障能力
The system shall 支持跨越≤20mm 高度的门槛/地毯边缘。

U-05:安全机制
The system shall 配备防跌落(悬崖传感器)、防碰撞(缓冲+结构光预判)、防卡困(电流检测+脱困算法)、童锁、红外遥控接收等多重安全机制。

【导航算法】

U-06:SLAM 建图
The system shall 基于 LDS + IMU 里程计实现 SLAM 建图,建图精度误差≤5%,支持 100㎡ 户型建图时间≤8min。

U-07:路径规划
The system shall 采用弓字形全覆盖路径规划,覆盖率≥95%,支持断点续扫(电量≤20% 自动回充,充至 80% 续扫)。

U-08:多地图管理
The system shall 支持保存≤4 张地图(多楼层/多户型),手动换楼层后自动识别并加载对应地图。

【清洁系统】

U-09:扫拖同步
The system shall 支持扫拖同步模式、纯扫模式、纯拖模式三种清洁模式,由用户在 App 或机身上选择。

U-10:吸力档位
The system shall 提供静音/标准/强劲/Max 四档吸力(对应 1500/3000/5000/7000Pa),默认标准档。

【全能基站】

U-11:基站功能
The system shall 提供全能基站,集成自动回充、自动集尘、自动洗拖布、热风烘干、自动补水/上下水(选装)、清洁液自动添加(选装)六大功能。

U-12:集尘系统
The system shall 基站内置尘袋(容量 2.5L),集尘时主机对准基站吸口,基站风机启动将主机尘盒内容物吸入尘袋,集尘时间≤15s,尘袋更换周期≥60 天(典型家庭)。

U-13:洗拖系统
The system shall 基站支持 60℃ 热水洗拖布(可选冷水),洗拖时拖布旋转清洗,清洗时间≤3min,清洗后拖布含水率≤30%。

U-14:烘干系统
The system shall 基站支持 45℃ 热风烘干拖布,烘干时间≤2h,烘干后拖布含水率≤10%,防止发霉发臭。

【App / 云端】

U-15:多端覆盖
The system shall 提供 iOS 与 Android 双端 App,支持 iPad 适配,并提供微信小程序轻量控制版。

U-16:账号与设备绑定
The system shall 提供账号体系,支持手机号+验证码、微信、Apple 登录,一台设备可被多个家庭成员账号共同控制。

U-17:OTA 升级
The system shall 支持主机与基站固件 OTA 升级,升级失败可自动回滚。

U-18:数据安全
The system shall 对所有控制指令与摄像头视频流采用 TLS 1.2+ 加密;摄像头数据仅在用户主动查看实时视频时传输,不存储于云端。

4.2 Event-driven(事件触发行为)

E-01:定时清扫
When 到达用户预设的清扫时间,the system shall 自动启动主机开始清扫,并按预设模式(扫拖/纯扫/纯拖)和区域执行。

E-02:低电量回充
When 主机电量≤20%,the system shall 中断当前清扫,规划最短路径返回基站充电,充至 80% 后返回断点续扫。

E-03:扫完自动回基站
When 全屋清扫任务完成,the system shall 自动返回基站,触发自动集尘 → 自动洗拖布 → 热风烘干的维护流程。

E-04:地毯识别抬升
When 主机检测到地毯(超声波/红外地毯传感器),the system shall 自动抬升拖布 10mm、增大吸力至 Max 档、关闭拖地,纯扫地毯;离开地毯后恢复拖地并降回原吸力。

E-05:障碍物识别避让
When 结构光/AI 摄像头检测到前方障碍物(拖鞋/数据线/宠物粪便/玩具等),the system shall 提前减速并规划绕行路径,避免碰撞。

E-06:沿边贴边清扫
When 主机沿墙边/家具边清扫,the system shall 触发仿生机械臂边刷外扩(伸出 30mm)+ 拖布扭屁股贴边(机身偏转 5°),最大化边角覆盖率。

E-07:卡困脱困
When 主机检测到电流异常或位移停滞(≥10s 无有效移动),the system shall 启动脱困策略(后退+转向+尝试多方向),3 次尝试失败后推送告警并暂停任务。

E-08:防跌落
When 悬崖传感器检测到地面缺失(台阶/楼梯),the system shall 立即刹车后退并转向,防止跌落。

E-09:基站满水/缺水告警
When 基站清水箱水位低于阈值(或污水箱水位高于阈值),the system shall 在 App 推送提示用户加水/倒水(自动上下水版则自动进排水,不提示)。

E-10:尘袋满提示
When 基站集尘气流传感器检测到尘袋接近满(气流阻力超阈值),the system shall 在 App 推送"尘袋即将装满,请更换"。

E-11:语音指令
When 主机或 App 接收到语音指令(“去扫地”/“回充”/"暂停"等预设口令),the system shall 执行对应动作。

4.3 Unwanted(异常 / 故障处理)

UW-01:断网降级
If 家庭宽带中断,then the system shall 保持本地清扫与定时任务正常运行,仅远程控制、远程视频与云端语音失效;App 在同一局域网内仍可控制。

UW-02:基站离线
If 基站与云端断连,then the system shall 主机仍可回基站充电与集尘(本地通信),但洗拖/烘干需主机确认基站状态后执行;App 显示"基站本地模式"。

UW-03:主机被困
If 主机连续 3 次脱困失败,then the system shall 暂停任务,保存当前地图位置,推送"机器人被困,请人工解救"告警,并附带被困位置截图。

UW-04:拖布脏污过重
If 洗拖布后检测到拖布脏污度仍超标(光敏传感器),then the system shall 自动启动第二次热水清洗,最多重复 2 次;仍不达标则提示用户手动清洗。

UW-05:清水箱缺水
If 清水箱缺水且无自动上下水,then the systemshall 暂停洗拖流程,推送"请为基站加水"通知,主机继续完成清扫后回充待命(不洗拖)。

UW-06:OTA 升级失败
If OTA 升级中断或校验失败,then the system shall 自动回滚至上一可用固件,主机/基站可正常使用,并向 App 上报失败原因。

UW-07:建图失败
If 建图过程中出现严重错误(里程计漂移/激光雷达异常),then the system shall 保存当前部分地图,提示用户"建图异常,建议重启建图",并提供保留部分地图的选项。

UW-08:滚刷缠绕
If 检测到滚刷电机电流持续偏高(疑似毛发缠绕),then the system shall 通知用户"滚刷可能缠绕,请清理",并在 App 保养提醒中标记。

UW-09:传感器遮挡
If 结构光/摄像头被遮挡(镜头脏污或遮挡物),then the system shall 降级为 LDS+ 碰撞避障模式,并提示用户清洁传感器。

4.4 State-driven(特定状态行为)

S-01:充电状态
While 主机在基站充电,the system shall 显示充电指示灯(橙色呼吸→绿色常亮),关闭清扫电机,保留通信与传感器待机。

S-02:建图模式
While 主机处于建图模式(首次使用或手动触发),the system shall 以低速沿边+弓字形探索全屋,实时上传地图到 App,建图完成后提示用户确认并编辑。

S-03:勿扰模式
While 处于勿扰时段(用户设定,如 22:00-08:00),the system shall 不启动定时清扫、不进行集尘/洗拖/烘干(噪音大),仅允许手动启动或远程控制。

S-04:运输锁定
While 主机处于运输/包装状态,the system shall 锁定所有运动部件,关闭 LDS,仅保留基础通信待激活。

S-05:维护模式
While 基站执行集尘/洗拖/烘干流程时,the system shall 按序执行,主机在基站内保持静止,流程完成后主机进入待机或续扫。

4.5 Optional(可选功能)

O-01:自动上下水
Where 用户选装自动上下水模块,the system shall 接入家庭进水管与地漏,基站自动进清水、排污水,用户无需手动加水倒水,维护周期延长至≥90 天(仅换尘袋/滤网)。

O-02:清洁液自动添加
Where 用户安装清洁液模块,the system shall 在洗拖布时按比例自动添加清洁液,用户仅需定期补充清洁液。

O-03:实时视频巡航
Where 用户开启实时视频功能,the system shall 通过主机 AI 摄像头在 App 中查看实时画面,支持远程遥控机器人移动巡航,可用于宠物监控/安防。

O-04:AI 污渍识别
Where 主机检测到重度污渍区域(AI 视觉识别),the system shall 对该区域执行二次重点清扫/拖洗(复拖)。

O-05:语音助手联动
Where 用户接入天猫精灵/小爱/小度/Alexa/Siri,the system shall 支持语音控制清扫、回充、模式切换等。

O-06:3D 立体地图
Where 用户在 App 中开启 3D 地图,the system shall 基于 AI 摄像头识别家具,将 2D 地图升级为 3D 立体地图,直观展示家具位置与清洁状态。

O-07:宠物视频与互动
Where 用户开启宠物模式,the system shall 巡航时识别宠物并推送宠物照片/短视频到 App,支持双向语音(通过主机扬声器与麦克风)。


五、流程说明

5.1 首次使用流程(核心)

开箱取出主机与基站

基站接电/接水/放置

App扫码绑定设备

App配网 WiFi

主机上电开机

App触发建图

主机低速探索全屋

实时地图上传App

建图完成?

App提示用户确认地图

用户编辑分区/禁区

保存地图

首次清扫启动

清扫完成自动回基站

自动集尘+洗拖+烘干

推送清洁报告

5.2 清扫任务执行流程

定时/手动触发清扫

加载地图与任务配置

从基站出发

按弓字路径清扫

遇到障碍?

结构光AI识别+绕行

继续清扫

检测到地毯?

抬拖布+加大吸力纯扫

扫拖同步

离开地毯恢复拖地

电量≤20%?

回充至80%

全屋清扫完?

回基站

集尘15s

60℃热水洗拖3min

45℃热风烘干2h

推送清洁报告

5.3 避障决策流程

低矮/软体 鞋袜/线缆

危险 宠物粪便

家具腿/墙

悬空/低矮障碍

结构光+AI摄像头实时感知

前方有障碍?

正常行进

AI分类障碍物类型

障碍类型?

提前减速+规划绕行

标记禁区+大幅绕行+推送提醒

沿边贴边清扫

结构光精准测距+绕行

继续路径

5.4 基站维护流程

否 最多2次

主机回基站

对准集尘口

集尘15s

拖布对准清洗盘

60℃热水喷淋

拖布旋转清洗3min

脏污检测达标?

刮水

45℃热风烘干2h

污水排出/污水箱暂存

维护完成 待命


六、交互说明

6.1 交互通道总览

交互方式 载体 说明
机身按键 主机顶部 3 键(清扫/回充/局部)+ 雷达键 物理按键,支持盲操
机身语音 主机扬声器+麦克风 本地语音播报状态+远场语音指令
App 控制 iOS/Android App 全功能控制、地图编辑、报告查看
小程序 微信小程序 轻量快速控制,免下载
智能音箱 天猫精灵/小爱/小度等 语音控制
基站按键 基站 1 键(召回/自清洁) 物理触发
实时视频 App 远程视频 远程巡航、宠物互动

6.2 App 信息架构

首页
├── 设备状态卡(电量/状态/上次清洁)
├── 一键清扫(全屋/选区/划区)
├── 快捷场景(日常清扫/深度清扫/宠物模式…)
└── 实时视频入口

地图
├── 2D/3D 地图切换
├── 房间分区编辑(合并/拆分/命名)
├── 禁区/虚拟墙设置
├── 清扫顺序设置
├── 房间个性化(吸力/水量/扫拖模式)
└── 多地图管理(≤4 张)

清扫设置
├── 清扫模式(扫拖/纯扫/纯拖)
├── 吸力档位(静音/标准/强劲/Max)
├── 水量档位(低/中/高)
├── 仿生边刷(开/关)
├── 地毯策略(抬拖/规避/无视)
└── 重复清扫(1 次/2 次)

基站设置
├── 集尘设置(自动/手动/频率)
├── 洗拖设置(热水/冷水/频率)
├── 烘干设置(时长/开关)
├── 上下水状态(选装)
└── 尘袋/滤网寿命

定时任务
├── 添加定时(时间/重复/区域/模式)
└── 任务列表

报告
├── 清洁报告(时长/面积/覆盖率/轨迹)
├── 避障事件记录
├── 能耗与耗材
└── 月度清洁统计

我的
├── 设备管理(解绑/共享)
├── OTA 升级
├── 语音设置
├── 帮助与售后
└── 设置

6.3 关键交互流程:选区清扫

[首页点击"选区清扫"]
    ↓
地图展示 → 用户在地图上框选区域(支持多区域)
    ↓
选择清扫模式(扫拖/纯扫/纯拖)
    ↓
选择吸力与水量
    ↓
选择清扫次数(1/2 次)
    ↓
确认 → 机器人前往指定区域清扫
    ↓
实时显示清扫轨迹
    ↓
完成后推送报告

6.4 视觉与交互设计要点

  • 地图:2D 俯视图为主,房间分区用不同色块,家具用图标;3D 模式下家具以简化 3D 模型呈现
  • 清扫轨迹:实时动画显示已清扫区域(深色)与未清扫区域(浅色)
  • 状态反馈:机器人状态用图标+文字(清扫中/充电中/回充中/维护中/离线/被困)
  • 清洁报告:卡片式展示清洁面积、时长、覆盖率、避障次数,配轨迹回放动画
  • 耗材提醒:进度条展示尘袋/滤网/边刷/拖布寿命,到期红色提醒
  • 无障碍:支持大字号、VoiceOver/TalkBack

七、硬件规格与软硬件协同(重点)

7.1 主机硬件规格(RV-S20)

类别 参数 说明
尺寸 直径 353mm × 高 96mm(含 LDS) 低于多数床底/沙发底
重量 3.6kg -
电池 5000mAh 锂电池 续航≥180min(标准档)
充电 自动回充,充满≤4h 基站金属触点充电
吸力 最大 7000Pa 无刷风机
滚刷 全胶滚刷 ×1 防毛发缠绕
边刷 仿生机械臂边刷 ×1 可外扩 30mm
拖布 双圆盘旋转拖布 180rpm,加压 7N,抬升 10mm
水箱 主机 250ml 电控水箱 基站自动补水
越障 ≤20mm -
LDS 360°/10Hz 激光雷达 建图与定位
结构光 前向 3D 结构光模组 避障与沿边测距
AI 摄像头 1080P 广角 障碍识别/实时视频/3D 地图
悬崖传感器 6 颗红外 防跌落
麦克风/扬声器 阵列麦克风 + 扬声器 语音交互/远程对讲
通信 WiFi 2.4G/5G 双频 + 蓝牙 5.0 配网与连接
算力 主控 NPU 算力 2TOPS AI 避障推理

7.2 全能基站规格(BS-S20)

类别 参数 说明
尺寸 340mm(宽) × 420mm(深) × 400mm(高) 紧凑设计
集尘 2.5L 尘袋,集尘时间≤15s 气流集尘
洗拖 60℃ 热水洗,≤3min 可选冷水
烘干 45℃ 热风,≤2h 防霉防臭
清水箱 4L(手动版)/ 自动上下水(选装) -
污水箱 4L(手动版)/ 自动排水(选装) -
清洁液 选装自动添加 -
噪音 集尘≤65dB,烘干≤45dB 勿扰时段不运行
通信 WiFi + 与主机点对点射频 -
功率 待机≤2W,集尘峰值≤800W -

7.3 软硬件协同架构

应用层

云端层

基站固件层

嵌入式固件与算法层

主机硬件层

运行

运行

运行

运行

LDS激光雷达

结构光模组

AI摄像头1080P

悬崖传感器×6

IMU/里程计

风机/滚刷/边刷/拖布电机

水箱电控阀

NPU主控

LDS驱动

SLAM建图引擎

路径规划

结构光避障算法

AI视觉识别模型

电机控制驱动

OTA与心跳

集尘控制

水温加热控制

水泵与水阀控制

烘干风机控制

水位/脏污传感器

设备影子

OTA分发

地图云存储

AI模型下发

账号与家庭

视频中继

iOS/Android App

小程序

智能音箱

7.4 通信协议与数据流

链路 协议 内容 频率
主机 ↔ 基站 射频(点对点) 回充对准、基站状态、维护指令 事件触发
主机/基站 ↔ 云端 MQTT over TLS 设备影子同步、OTA、告警、地图上传 实时
App ↔ 云端 HTTPS / WebSocket 控制、地图、视频流、报告 实时
App ↔ 主机(局域网) mDNS + HTTPS 本地控制(断网降级) 实时
实时视频 WebRTC / SRTP 低延迟视频流 按需
智能音箱 ↔ 云端 HTTPS 语音指令下发 事件触发

7.5 关键算法与固件设计

模块 关键设计 指标
SLAM 建图 LDS + IMU 融合,图优化(GTSAM),闭环检测 建图误差≤5%,100㎡≤8min
路径规划 弓字形全覆盖 + A* 绕行 + 断点续扫 覆盖率≥95%
结构光避障 3D 点云聚类,距离+高度分类,提前减速 避障成功率≥99%
AI 视觉识别 轻量化 CNN(YOLO 变体),NPU 推理 识别 40+ 类障碍物,推理≤50ms
地毯检测 超声波传感器 + 红外反射率 识别准确率≥98%
滚刷防缠绕 全胶滚刷 + 电流监测 + 反转自清洁 缠绕告警准确率≥90%
拖布抬升 步进电机驱动,10mm 行程 抬升到位≤1s
电机控制 PID 闭环,左右轮差速 + 滚刷/风机独立控制 直线偏差≤2%

7.6 云端服务关键设计

服务 功能 关键指标
设备接入 MQTT Broker,设备认证 单实例 10 万连接,P99≤200ms
设备影子 主机/基站状态缓存,离线指令排队 同步延迟≤500ms
地图云存储 用户地图分区存储,支持多地图 单地图≤2MB,加载≤2s
OTA 服务 固件版本管理、灰度发布、差分包 支持按型号/版本灰度
AI 模型下发 避障模型/识别模型增量下发 模型包≤20MB,差分更新
视频中继 WebRTC 信令服务器,P2P 穿透 视频延迟≤500ms
账号与家庭 用户账号、设备共享、家庭管理 单设备支持≤8 个共享账号
数据服务 清洁报告、轨迹、耗材记录 数据保留 12 个月
推送服务 APNs/FCM/微信推送 到达率≥95%

八、非功能需求

8.1 性能指标

指标项 目标值
100㎡ 建图时间 ≤8min
全屋清扫效率(100㎡ 扫拖) ≤90min
App 控制指令到达主机延迟(局域网) ≤300ms
App 控制指令到达主机延迟(云端) ≤800ms
避障响应延迟 ≤200ms
实时视频延迟 ≤500ms
集尘时间 ≤15s
洗拖时间 ≤3min
烘干时间 ≤2h
充满电时间 ≤4h

8.2 可靠性

  • 主机 MTBF ≥ 2000 小时
  • 基站 MTBF ≥ 10000 小时
  • 云端服务可用性 ≥ 99.9%(年)
  • 本地清扫与定时任务在断网下可用率 100%
  • OTA 成功率 ≥ 99%,失败 100% 可回滚
  • 卡困率 ≤ 0.5 次/100㎡

8.3 噪音

模式 噪音 说明
静音档清扫 ≤58dB 约等于正常说话声
标准档清扫 ≤65dB -
Max 档清扫 ≤72dB -
集尘 ≤65dB 持续 15s
烘干 ≤45dB 勿扰时段可关闭
热水洗 ≤55dB -

8.4 安全合规

项目 要求
电气安全 GB 4706.1 / IEC 60335-1(家用电器)
电池安全 GB 31241 / UN38.3 锂电池安全
电磁兼容 GB 9254 / EN 55032 Class B
无线认证 SRRC(中国)/ CE-RED(欧盟)/ FCC(美国)
数据隐私 《个人信息保护法》合规,摄像头数据不云端存储,仅实时传输
物理安全 防跌落、防卡困、童锁、急停

8.5 环境适应性

  • 工作温度:0℃ ~ 40℃
  • 工作湿度:10% ~ 90% RH(无凝露)
  • 地面适应性:硬地板、瓷砖、木地板、短毛地毯(≤20mm)
  • 不适用:长毛地毯(>20mm)、湿滑地面、户外

九、数据指标

9.1 产品核心指标

指标分类 指标名称 定义 目标值
清洁 边角覆盖率 沿边/墙角清洁覆盖比例 ≥95%
清洁 颗粒物拾取率 标准测试颗粒拾取比例 ≥95%
清洁 拖地污渍去除率 标准污渍测试去除比例 ≥90%
导航 建图准确率 建图与实际户型吻合度 ≥98%
导航 路径覆盖率 弓字形清扫覆盖比例 ≥95%
避障 避障成功率 障碍物成功避让比例 ≥99%
避障 卡困率 每百平方米卡困次数 ≤0.5 次
稳定性 MTBF 主机平均无故障时间 ≥2000h
体验 首次建图成功率 用户首次建图一次成功比例 ≥95%
体验 定时任务成功率 定时清扫成功启动与完成比例 ≥99%
免维护 用户干预周期 用户需手动干预的平均间隔(上下水版) ≥30 天

9.2 商业指标

指标名称 目标值(首年)
销量 20 万台
好评率(电商≥4.8) ≥90%
退货率 ≤3%
App 月活(MAU) ≥15 万
配件复购率 ≥35%(12 个月内购买耗材)
NPS(净推荐值) ≥55

9.3 数据采集与埋点

数据类型 采集内容 用途
运行日志 清扫时长、面积、路径、卡困事件、故障码 稳定性分析、算法优化
避障事件 障碍物类型、位置、处理方式(脱敏) 避障模型训练
建图数据 地图结构、分区、禁区设置(脱敏) 建图算法优化
耗材使用 尘袋/滤网/拖布/边刷使用时长与寿命 耗材提醒优化、复购运营
App 行为 功能使用频次、操作路径、流失节点 体验优化
清洁报告 清洁面积、覆盖率、时长分布 用户价值评估

十、验收标准

10.1 清洁力验收

编号 验收项 验收标准
AT-01 颗粒拾取 标准测试环境撒颗粒物,单次清扫拾取率≥95%
AT-02 边角清洁 沿墙 10cm 范围内颗粒覆盖率≥95%
AT-03 拖地污渍 标准酱油/咖啡渍,单次拖地去除率≥90%
AT-04 毛发防缠绕 5g 头发清扫后,滚刷缠绕量≤0.5g
AT-05 地毯纯扫 识别地毯后拖布抬升不滴水,吸力自动增大

10.2 导航避障验收

编号 验收项 验收标准
AT-06 建图 100㎡ 户型建图≤8min,与实际户型误差≤5%
AT-07 路径覆盖 标准户型弓字形清扫覆盖率≥95%
AT-08 避障 摆放拖鞋/数据线/玩具,避障成功率≥99%
AT-09 宠物粪便避让 模拟宠物粪便,100% 避让不碾压
AT-10 防跌落 楼梯边缘 100% 不跌落
AT-11 卡困 复杂环境(桌椅底部/线缆)卡困率≤0.5 次/100㎡
AT-12 越障 跨越 20mm 门槛成功率≥95%

10.3 基站与维护验收

编号 验收项 验收标准
AT-13 集尘 集尘≤15s,尘盒残留≤5%
AT-14 热水洗 水温达 60℃,洗后拖布脏污达标率≥95%
AT-15 烘干 烘干≤2h,拖布含水率≤10%,无异味
AT-16 自动上下水 选装版连续 30 天无需手动加水倒水
AT-17 尘袋寿命 典型家庭(100㎡/日)尘袋≥60 天

10.4 App 与连接验收

编号 验收项 验收标准
AT-18 配网 配网≤2min,成功率≥98%
AT-19 控制延迟 局域网控制≤300ms,云端控制≤800ms
AT-20 地图编辑 分区/禁区/顺序设置实时生效
AT-21 断网控制 断网后局域网仍可控制,定时任务正常
AT-22 实时视频 视频延迟≤500ms,画质流畅
AT-23 OTA 升级成功,失败可回滚,升级中不影响使用

10.5 安全与合规验收

编号 验收项 验收标准
AT-24 通信加密 所有云端通信 TLS 1.2+
AT-25 视频隐私 摄像头仅在用户主动查看时传输,不云端存储
AT-26 认证 通过 SRRC/CE-RED/FCC/GB 4706.1/GB 31241

十一、版本规划

11.1 SKU 矩阵

SKU 配置差异 目标用户 定价
标准版 主机 + 全能基站(手动水箱) 普通家庭 3499 元
上下水版 + 自动上下水模块 新装修/有进排水条件 3999 元
顶配版 + 上下水 + 清洁液 + 宠物视频 高端/养宠家庭 4499 元

11.2 软件迭代路线图

版本 时间 重点功能
V1.0 上市 建图、清扫、避障、基站全流程、App 基础功能
V1.5 T+3 月 3D 立体地图、AI 污渍复拖、清洁报告增强
V2.0 T+6 月 宠物视频互动、语音助手扩展、小程序轻控
V2.5 T+9 月 AI 地图编辑增强、家具识别推荐禁区、家庭数据周报
V3.0 T+12 月 开放地图 API、第三方设备联动(Matter)、场景市场

十二、待确认问题清单

编号 问题 涉及角色 优先级
Q-01 AI 避障模型自研还是采购第三方方案?成本与效果权衡? 算法/产品
Q-02 结构光模组选型(自研 vs 采购)对成本与交期影响? 硬件/采购
Q-03 自动上下水模块的安装服务是否自建还是合作第三方? 运营/商务
Q-04 全胶滚刷 vs 胶毛一体滚刷的清洁力与防缠绕取舍? 硬件/产品
Q-05 基站热水洗是否首版即上,还是 V1.5 迭代?影响 BOM 成本 硬件/产品
Q-06 摄像头数据隐私合规是否需要专项法务评审(各区域差异)? 法务
Q-07 云端视频是否自建 WebRTC 还是采用第三方 P2P 服务? 架构
Q-08 是否支持 Matter 接入(与其他清洁/IoT 设备联动)? 产品/架构
Q-09 售后配件 SKU 数量与定价策略? 商务

十三、附录

13.1 术语定义

术语 定义
LDS Laser Distance Sensor,激光测距雷达,用于建图与定位
SLAM Simultaneous Localization and Mapping,同步定位与建图
结构光 投射光图案并解码形变获取 3D 深度信息的技术
dToF direct Time of Flight,直接飞行时间测距
NPU Neural Processing Unit,神经网络处理单元
全能基站 集成集尘、洗拖、烘干、补水/上下水等多功能的基座
断点续扫 低电量回充后,从上次中断位置继续清扫
仿生机械臂边刷 可自动外扩伸缩的边刷,用于沿边清洁
扭屁股贴边 机身偏转使拖布贴近墙角的拖地姿态
设备影子 云端维护的设备状态缓存

13.2 参考标准

  • GB 4706.1 / IEC 60335-1 家用电器安全
  • GB 31241 / UN38.3 锂离子电池安全
  • GB 9254 / EN 55032 电磁兼容
  • 《个人信息保护法》数据隐私合规

文档结束

⚠️ 本文档为初稿,需经硬件、算法、App、云端各团队评审后确认最终版本。建议评审重点:第七章硬件规格与软硬件协同、第十章验收标准、第十二章待确认问题。

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