인공지능(AI) 기반 서비스 로봇의 빠른 도입으로 호텔 산업에서도 AI 기술 적용이 가속화되고 있다. 본 연구는 AI 서비스 로봇의 핵심 특성(시공간 및 실시간성, 사용 용이성, 상호작용성, 보안성, 개인맞춤화, 의인화)이 고객의 긍정적 감정, 만족도 및 호텔 브랜드 충성도 형성에 미치는 영향을 실증적으로 분석하고, 신뢰가 이들 관계에서 어떠한 조절적 역할을 하는지 심층적으로 탐구하였다. 이를 위해 호텔 AI 서비스로봇을 경험한 중국 소비자 315명을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 수집된 데이터를 SPSS 27과PROCESS Macro v4.2를 사용하여 분석하였다. 분석 결과, AI 서비스 로봇의 특성은 긍정적 감정, 고객만족도 및 브랜드 충성도를 증진시키는 데 유의한 영향을 미쳤으며, 신뢰는 이러한 관계를 강화하는조절 변수로 작용하였다. 본 연구는 호텔 산업에서 AI 기반 로봇 서비스의 성공적 도입과 고객 경험증대에 대한 실질적 시사점을 제공한다.