Die bevorstehende kommerzielle Roboterrevolution

Zusammenfassung

Leser einer „reiferen“ Generation, die mit Zeichentrickfilmen aufgewachsen sind, erinnern sich vielleicht an die Serie „ The Jetsons “, in der eine vierköpfige Familie mit ihrem Hund Astro im Jahr 2062 in Orbit City ihrem Alltag nachgeht und sich in fliegenden Autos fortbewegt die sich auf Knopfdruck in eine kleine handtransportierbare Aktentasche falten. Unter ihnen ist Rosie, der humanoide Haushaltsroboter der Jetsons, der das Dienstmädchen und die Haushälterin ist. Rosie erledigt alle niederen Aufgaben im Haus und wird häufig gesehen, wie sie mit einem Staubsauger in der Hand auf ihren Rädern herumrollt.

Rosie ist nur eine von vielen Roboterfiguren, die im Laufe der Jahrzehnte in der Popkultur aufgetaucht sind. Menschen haben immer wieder mit der Idee einer Zukunft gespielt und sie erforscht, in der Roboter zu normalen Bestandteilen unseres Lebens werden und oft die eher niederen Aufgaben und Aufgaben übernehmen. Trotzdem ist eine solche Zukunft bisher nicht zustande gekommen, vielleicht ist das, was uns bisher am nächsten kommt, der Roomba-Roboterstaubsauger.

Tatsächlich haben Roboter in den letzten Jahren unglaubliche Fortschritte gemacht. Dank Verbesserungen in Computer Vision, Geschicklichkeit und auch der Gesamtwirtschaftlichkeit sind Robotikanwendungen für eine Vielzahl von sich wiederholenden und schweren Aufgaben immer nützlicher und bequemer geworden. Aber das meiste Wachstum in der Robotik hat in industriellen Anwendungen stattgefunden und ist somit vor der Öffentlichkeit verborgen. Aber dank der jüngsten Durchbrüche in den Bereichen KI, Mechatronik, Sensoren und Batterien gibt es starke Gründe zu der Annahme, dass sich dies wahrscheinlich ändern wird. Der Fokus dieses Artikels liegt daher auf den Perspektiven der sogenannten Serviceroboter , also dem eher verbraucher- und kommerziell orientierten Robotermarkt. Dies ist wohl der interessanteste Entwicklungsbereich für die Zukunft, in dem autonomes Lernen und modulare Plattformen die relevantesten Auswirkungen haben. Eine Zukunft, in der Rosie, der Roboter, das Haus saugt und unser Essen für uns kocht, ist vielleicht keine so ferne Fata Morgana mehr.

Was sind Serviceroboter?

Zunächst sind einige klarstellende Definitionen angebracht. Und vielleicht ist der beste Ausgangspunkt die grundlegendere und allgemeinere Frage, was ein Roboter selbst ist . Eine gemeinsame Definition zu finden, ist eine Herausforderung: Wenn Sie drei verschiedene Robotiker fragen, erhalten Sie wahrscheinlich eine Reihe unterschiedlicher Antworten. Das Oxford Dictionary definiert einen Roboter als „eine Maschine, die in der Lage ist, eine komplexe Reihe von Aktionen automatisch auszuführen, insbesondere eine, die von einem Computer programmierbar ist“. Die Verwendung einer Standarddefinition wie dieser kann jedoch oft unbefriedigend sein, da dies theoretisch bedeuten könnte, dass viele Standard-Alltagsmaschinen als Roboter angesehen werden könnten. Beispielsweise sind eine Spülmaschine oder ein Geldautomat Maschinen, die programmierbare Befehle erhalten und dann automatisch eine Reihe von Aktionen ausführen. Aber sind sie wirklich Roboter?

Eine angemessenere Definition stammt meiner Ansicht nach von der Robotikerin Anca Dragan von der UC Berkeley, die Roboter als „physisch verkörperte, künstlich intelligente Agenten definiert, die Aktionen ausführen können, die Auswirkungen auf die physische Welt haben“. Vereinfacht gesagt ist ein Roboter eine Maschine, die Informationen aus ihrer Umgebung sammelt, verarbeitet und auf der Grundlage dieser Informationen eine Aktion ausführt. Unter Verwendung der obigen Definition gibt es immer noch viele verschiedene Arten von Robotern, alle mit unterschiedlichem Aussehen und unterschiedlichen Funktionen. Was sie jedoch verbindet, ist, dass sie eine Reihe gemeinsamer Elemente wie ein Steuersystem, eine Batterie, Endeffektoren, Sensoren, Aktuatoren und ein gewisses Maß an Intelligenz teilen, um ihre Aktionen zu verstehen und an die Umgebung anzupassen.

Beispiele für moderne Roboter sind kollaborative Roboter, die mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsraum zusammenarbeiten und in der Lage sind, die Menschen um sie herum wahrzunehmen und ihre Bewegungen entsprechend anzupassen. Andere moderne Roboter sind so konzipiert, dass sie autonom arbeiten können, wie autonome Transportfahrzeuge (AGV), die in der Lage sind, durch ein Lager zu fahren und Dinge zu transportieren, oder Drohnen, die komplexe O&M-Tätigkeiten ausführen oder für Lieferungen auf der letzten Meile eingesetzt werden. Diese neueren Generationen von Robotern sind faszinierende und aufregende Maschinen, die dazu bestimmt sind, unsere Lebensweise auf unzählige Weise zu verändern.

Industrie- vs. Serviceroboter

Die International Federation of Robotics kategorisiert die heutigen Roboter in zwei Hauptkategorien: Industrie- und Serviceroboter. Diese Unterteilung ist wichtig und sinnvoll, weil sie Roboter nach ihrer Beziehung zu Menschen und Arbeit unterscheidet. Ein Industrieroboter ist der klassische Roboter, den wir uns als in einer Fabrik vorstellen, den die Leser wahrscheinlich mit einem oder mehreren Roboterarmen vorstellen, die eine vordefinierte Aufgabe ausführen. Industrieroboter nehmen in Nutzung und Akzeptanz stetig zu (siehe Abbildung unten), und dies ist ein spannender und schnell wachsender Markt.

Serviceroboter hingegen erstrecken sich über den Arbeitsplatz hinaus und betreten eine Welt spannender neuer Anwendungen, die dazu beitragen können, sowohl unser tägliches Leben als auch unser Arbeitsleben zu verbessern. Ein Serviceroboter „ist ein Roboter, der nützliche Aufgaben für Menschen oder Geräte ausführt, ausgenommen industrielle Automatisierungsanwendungen“ (ISO-Standard IFR). Sie werden nach ihrer persönlichen oder beruflichen Verwendung klassifiziert und nehmen eine Reihe unterschiedlicher Formen an und haben vielfältige und sich entwickelnde Anwendungen. Serviceroboter entwickeln sich dank relevanter Fortschritte in der Robotik in Bezug auf Kognition, Manipulation und Interaktion und sind meiner Meinung nach der interessanteste Entwicklungsbereich für die Zukunft, in dem autonomes Lernen und modulare Plattformen die relevantesten Ergebnisse und Auswirkungen erzielen.

Der kommende Boom kommerzieller Roboteranwendungen

Wie bereits erwähnt, gibt es eine Vielzahl von Treibern, die die Entwicklung und die zukünftigen Wachstumsperspektiven von Servicerobotern unterstützen. Die relevantesten sind: technologische Treiber, Markttreiber, Produktivitätstreiber und Sicherheitstreiber.

• Technologische Treiber: Verbesserungen in der KI und in Sensortechnologien werden die Weiterentwicklung der Robotik ermöglichen und die Möglichkeit bieten, sie auf unterschiedliche und nützliche Weise zu nutzen. Roboter werden zunehmend lern- und anpassungsfähig sein und ihre Anwendungsmöglichkeiten erweitern;
• Markttreiber: Aufgrund des prognostizierten hohen Wachstums der Lebensmittelnachfrage und des E-Commerce werden Roboter eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Produktion und anderer Aktivitäten auf der Angebotsseite spielen. Tatsächlich kann der Einsatz von kommerziellen Robotern wie Drohnen oder autonomen geführten Fahrzeugen Farmen oder Lager weitaus effizienter machen, sodass diese mit der wachsenden Nachfrage Schritt halten können;
• Produktivitätstreiber: Die Notwendigkeit einer höheren Produktivität zur Unterstützung des BIP-Wachstums wird die Branche ebenfalls vorantreiben. Roboter werden in den meisten Fällen das menschliche Potenzial erweitern, indem sie Menschen bei ihren Aktivitäten unterstützen, die Gesamtproduktivität steigern und das Wirtschaftswachstum vorantreiben;
• Sicherheitstreiber: Ein weiterer Faktor, der die Branche wahrscheinlich vorantreiben wird, ist, dass es immer noch viele gefährliche Jobs gibt, von denen viele bereits von Robotern erledigt werden können. Experten sagen, dass Roboter die langweiligen, schmutzigen und gefährlichen Jobs für Menschen übernehmen werden.

Dimensionierung des Marktes für Serviceroboter

Die Schätzungen über die potenzielle Größe des kommerziellen Robotermarktes gehen auseinander. In einem Bericht aus dem Jahr 2014 schätzte BCG, dass der globale Markt für Robotik (d. h. einschließlich Industrieroboter) bis 2025 67 Milliarden US-Dollar erreichen würde. Interessanterweise revidierten sie ihre Schätzung nur drei Jahre später auf 87 Milliarden US-Dollar nach oben, was genau auf eine starke Erhöhung ihrer Schätzung zurückzuführen war für die Größe des gewerblichen und Verbrauchermarktes (die Schätzungen wurden um 34 % bzw. 156 % nach oben korrigiert). Wie in der Abbildung unten zu sehen ist, schätzt BCGs, dass sowohl der Handels- als auch der Verbrauchermarkt im Jahr 2025 jeweils 23 Milliarden US-Dollar wert sein werden, wofür sie die Schätzung um 156 % und 34 % erhöhen mussten.

Eine separate Studie von Loup Ventures in Zusammenarbeit mit IFR ergab, dass der Markt für kommerzielle Roboter im Jahr 2017 bei 256.335 verkauften Einheiten bei 6,4 Milliarden US-Dollar liegt. Sie prognostizieren insgesamt 1.310.181 verkaufte Einheiten für insgesamt 29,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 (23 % CAGR) – nicht so weit entfernt von der BCG-Schätzung. Was sich von den unten aufgeführten Schätzungen abhebt, ist, dass der größte Teil des Wertwachstums vom AGV-Segment getragen wird, während Drohnen im gleichen Zeitraum die höchste CAGR aufweisen werden.

Viele zusätzliche Schätzungen wurden durchgeführt, mit Ergebnissen, die oft erheblich von den oben gezeigten Zahlen abweichen, aber alle haben ein gemeinsames Merkmal: Sie alle prognostizieren ein signifikantes Wachstum für die kommende Zukunft.

Interessant ist, dass man bei der Betrachtung der Größe des Marktes nicht nur die verkauften Einheiten berücksichtigen muss, sondern auch die Verbreitung sogenannter Robots-as-a-Service, für die der Kunde eine Gebühr zahlt ein Dienst, der eine nahtlose Integration von Robotern und eingebetteten Geräten in Web- und Cloud-Computing-Umgebungen ermöglicht. Laut einem IDC-Bericht werden bis 2019 30 % der kommerziellen Serviceroboter in Form von Robot-as-a-Service sein, und derselbe Bericht besagt, dass bis 2020 20 % der Roboter von Cloud-basierter Software abhängig sein werden Erwerb neuer Fähigkeiten, was zu einer Weiterentwicklung eines Robotik-Cloud-Marktplatzes führt, der von 2,20 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 auf 7,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 wächst

Wie werden kommerzielle Roboter eingesetzt?

Schon heute gibt es verschiedene Anwendungen für Serviceroboter. Wenn man bedenkt, dass Serviceroboter alles außerhalb von Fertigungs-/Industrieanwendungen abdecken, kann dies Bereiche wie Lagerhaltung, Gesundheitswesen, Landwirtschaft, Sicherheit und viele andere umfassen. Der LoweBot zum Beispiel ist ein Roboter, den der Einzelhändler Lowe's in seinen Geschäften in der Bay Area einführt, der „in der Lage ist, Produkte in mehreren Sprachen zu finden und effektiv durch den Laden zu navigieren. Da LoweBot Kunden bei einfachen Fragen hilft, können Mitarbeiter mehr Zeit damit verbringen, Kunden ihr Fachwissen und ihr Spezialwissen anzubieten. Darüber hinaus ist LoweBot in der Lage, die Bestandsüberwachung in Echtzeit zu unterstützen, was hilft, Muster zu erkennen, die zukünftige Geschäftsentscheidungen leiten könnten.“ Weitere Beispiele sind Savioke im Gastgewerbe oder Locus Robotics in der Materialhandhabung in Lagern.

Mit Blick auf die Zukunft gibt es zahlreiche neue Anwendungen für Serviceroboter, aber die Segmente, in denen das meiste Wachstum erwartet wird, sind AGV, Drohnen, medizinische Roboter und Feldroboter. Sehen wir uns diese der Reihe nach an.

Autonome Transportsysteme (AGV)

AGVs sind die größte und vielversprechendste kommerzielle Anwendung, und der Markt wird voraussichtlich bis 2025 10 Milliarden US-Dollar erreichen. Fortschritte in der autonomen Fahrtechnologie treiben den Markt voran.

Frühe AGVs waren hauptsächlich verdrahtet (d. h. mit der Oberfläche verbunden) und waren aus diesem Grund relativ unflexibel und auch teuer in der Installation. Kürzlich wurden jedoch flexiblere und intelligentere AGVs von Unternehmen wie Fetch Robotics eingeführt, die in der Lage sind, Entscheidungen in Situationen zu treffen, denen sie noch nie zuvor begegnet sind. Diese Flexibilität kann verschiedene Vorteile mit sich bringen, einschließlich der Möglichkeit von weniger Unfällen, höherer Produktivität und geringeren Kosten.

Amazon ist eines der Unternehmen, das dank der Übernahme von KIVA im Jahr 2012 am meisten von AGVs in seinen Lagern Gebrauch gemacht hat. Mit Blick auf die Zukunft entstehen ständig neue AGV-Anwendungen wie das von Bossa Nova Robotics durchgeführte Regalscannen. UGV (unbemannte Bodenfahrzeuge) bewegen sich ebenfalls von hauptsächlich militärischen Anwendungen zu kommerziellen Anwendungen. Clearpath Robotics ist eines der führenden Unternehmen auf diesem Gebiet und entwickelt sowohl AGVs als auch UGVs.

Fetch Robotics AGV gegen Clearpath Robotics UGV

Drohnen

Drohnen revolutionieren den Geschäftsbetrieb auf vielfältige Weise. Drohnen können bei 3D-Kartierungsaktivitäten, Lieferungen auf der letzten Meile, medizinischen Lieferungen, Inspektionsaktivitäten, Datenübertragung, Videoerfassung, Wohnungsversicherung oder Bauüberwachung eingesetzt werden. Die Auswirkungen von Drohnen auf kommerzielle Aktivitäten waren bisher noch recht begrenzt, insbesondere angesichts der Schätzungen, wohin sich der Markt entwickelt (PWC schätzt, dass der Markt 127 Milliarden US-Dollar wert sein wird). Dies hat verschiedene Gründe, vor allem aber regulatorische Probleme.

Der größte Teil des von Drohnen in den kommenden Jahren generierten Wertes wird sich auf wertschöpfende Dienstleistungsaktivitäten wie Datenerfassung, -verwaltung und -analyse beziehen. Wenn autonome Drohnen ihre Präsenz auf den kommerziellen Betrieb ausdehnen, werden Drohnen auf der Grundlage gesammelter Daten Erkenntnisse gewinnen und diese automatisch in Entscheidungen und Maßnahmen umsetzen. Auch hier ist Amazon eines der Unternehmen, das über ein Projekt namens Amazon Prime Air am meisten auf Drohnen setzt. Amazon hat verschiedene Patente im Zusammenhang mit Drohnen entwickelt, von denen eines ein mehrstöckiges Fulfillment-Center, ein luftgestütztes Drohnenlager in 45.000 Fuß Höhe, ein Unterwasser-Drohnenlager und eine Drohnen-Ladestation darstellt.

Luftgestütztes Drohnenlager

Medizinische Roboter

Das Potenzial für Roboter im Gesundheitswesen, insbesondere in Kombination mit KI, ist enorm. Die interessantesten Anwendungen beziehen sich auf chirurgische Roboter, Rehabilitationsroboter und medizinische Transportroboter.

Chirurgische Roboter haben bereits die minimal-invasive Chirurgie verbessert und das Trauma des Patienten reduziert. Aufgrund von Verbesserungen in der Geschicklichkeit und Computer Vision kann ein Roboter jetzt einen erfahrenen Chirurgen bei demselben Eingriff übertreffen. Rehabilitationsroboter oder Exoskelette spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Lebensqualität von Menschen mit Behinderungen und tragen zur Verbesserung der Mobilität, Koordination und Kraft bei.

Medizinische Transportroboter sind in der Lage, durch die Krankenhauseinrichtung zu navigieren, Vorräte, Medikamente und Mahlzeiten zu bringen und die Kommunikation zwischen Ärzten, Mitarbeitern und Patienten zu optimieren. Andere relevante Anwendungen sind Hygiene- und Desinfektionsroboter, die die Möglichkeit einer Infektion und die Wahrscheinlichkeit des Ausbruchs tödlicher antibiotikaresistenter Bakterien verringern können, während Robotersysteme zur Abgabe von Rezepten Fehler bei der Verteilung von Medikamenten an Patienten reduzieren können.

Chirurgischer Roboter von Intuitive Surgical

Feldroboter

KI und Robotik setzen sich auch in der Agrarindustrie durch, wo mehrere Startups (z. B. Abundant Robotics oder Harvest Automation) an Dynamik gewinnen. VCs setzen erhebliche Kapitalbeträge in diesen Bereich ein, mit Investitionen von mehr als 320 Millionen US-Dollar im Jahr 2017. Derzeit liegen die Hauptanwendungen der Robotik im Ernten und Pflücken, bei der Unkrautbekämpfung, beim autonomen Säen, Sprühen und Ausdünnen.

Ernten und Pflücken sind derzeit wohl die am weitesten verbreiteten Anwendungen in der Feldrobotik, wo Roboter in Gewächshäusern, aber auch zum Sammeln von Obst und Gemüse eingesetzt werden. Auch die Unkrautbekämpfung wird ausgebaut, was die Möglichkeit bietet, den Einsatz von Pestiziden in landwirtschaftlichen Betrieben mit Lösungen wie der von Ecorobotix zu reduzieren.

Fortschritte in der Computervision führen auch zur Entwicklung des autonomen Säens, Sprühens und Ausdünnens, während andere interessante Entwicklungen in der Lebensmittelindustrie im weiteren Sinne stattfinden, wo Roboter in Restaurants wie Miso Robotics oder für die Lebensmittellieferung wie Starship eingesetzt wurden.

Unkrautbekämpfungsroboter von Ecorobotix

Eine Roboterrevolution?

Wie sich hoffentlich inzwischen herumgesprochen hat, werden Roboter in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich eine immer wichtigere Rolle in unserem täglichen Leben spielen. Die meisten Fortschritte beziehen sich auf die Weiterentwicklung von KI, Computer Vision, Sensoren, Navigation und Halbleitertechnologie.

Aber während die Zukunft rosig aussieht, gibt es ein paar Wolken am Horizont. Eine der größten Bedrohungen für die Entwicklung des Sektors geht zweifellos von regulatorischen Risiken aus. Wie viele Leser vielleicht bereits wissen, gibt es eine zunehmende Debatte über Robotik und KI, mit besonderem Schwerpunkt auf den Auswirkungen, die Roboter auf unsere Arbeitskräfte haben werden.

Mein persönlicher Standpunkt zu diesem Thema ist, dass Roboter die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen steigern, die sie einsetzen. Diese Produktivitätssteigerung kann und sollte zu einem Anstieg der Durchschnittslöhne führen, was die Nachfrage erhöhen und tatsächlich neue Beschäftigungsmöglichkeiten schaffen sollte. Wie verschiedene Studien von Graetz und Michaels (London School of Economics) oder von Bessem (Boston University School of Law) gezeigt haben, ist die Hauptauswirkung der Einführung von Robotern und Automatisierung eine Verlagerung von niedrig- bis mittelqualifizierten Arbeitskräften , zu höher qualifizierten Arbeitskräften und damit auch zu einem Anstieg der Gesamtlöhne. Auf diese Weise kann die Robotik als eine Möglichkeit angesehen werden, die einfacheren und gefährlicheren Jobs in unseren Volkswirtschaften zu eliminieren oder zu reduzieren und eine Verlagerung hin zu kreativeren und intellektuelleren Aktivitäten zu ermöglichen.

Das Hauptproblem ist jedoch, dass die Verlagerung hin zu höher qualifizierten Berufen natürlich nicht automatisch erfolgen wird und Anstrengungen im Zusammenhang mit Bildung und Umschulung bestimmter Arten von Arbeitsplätzen erfordern wird, wie in einem Mckinsey-Bericht von 2017 dargelegt. Diese Umerziehungsbemühungen müssen sowohl von den Regierungen als auch von den Unternehmen angeführt werden, die die technologische Revolution vorantreiben, und dies ist die wichtigste Maßnahme, die unternommen werden muss, wenn die bevorstehende Roboterrevolution ein Erfolg werden soll.

Abschiedsgedanken: Die Kompetenzlücke

Trotz der Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen von Automatisierung und Robotik auf Arbeitsplätze ist die aktuelle und absehbare Realität, dass tatsächlich eine klare Qualifikationslücke besteht und dass viele Unternehmen offene Stellen aufgrund des Mangels an qualifizierten Kandidaten für diese Positionen nicht besetzen können Robotertechnik der Zukunft. Die Europäische Kommission prognostiziert beispielsweise, dass Europa bis 2020 mit einem Mangel von bis zu 750.000 IKT-Fachkräften konfrontiert sein könnte, und stellt die Entwicklung digitaler Kompetenzen in den Mittelpunkt ihrer Strategie für den EU-Arbeitsmarkt.

In den USA wurde vorhergesagt, dass die Schließung der Qualifikationslücke in Robotik und KI schätzungsweise 1 Million neue Arbeitsplätze schaffen könnte, aber nur, wenn groß angelegte öffentliche und private Initiativen die Arbeitnehmer mit der erforderlichen Ausbildung verbinden. Um die Qualifikationslücke zu schließen, sind engere Verbindungen zwischen Unternehmen und Bildungseinrichtungen erforderlich, um Arbeitskräfte für diese neuen, stärker nachgefragten Jobs zu identifizieren und auszurüsten und Studenten besser zu den Kursen zu führen, die das größte Potenzial für ihre Karriere haben.

Zu diesem Zweck hat das Weltwirtschaftsforum eine Initiative gestartet, die darauf abzielt, die von Unternehmen und Bildungseinrichtungen entwickelten Aktivitäten zur Umschulung und Höherqualifizierung der Arbeitskräfte für die Volkswirtschaften von morgen, einschließlich in Bereichen wie Robotik und Automatisierung, zu unterstützen. Investitionen in die Robotik sollten durch Investitionen in Humankapital aufrechterhalten werden, um die derzeitige Qualifikationslücke einzudämmen und es Unternehmen zu ermöglichen, von einem höheren Maß an Interaktion und Komplementarität zwischen Mensch und Maschine zu profitieren und so dazu beizutragen, Wirtschaftswachstum und Produktivitätssteigerungen voranzutreiben.