即将到来的商业机器人革命

执行摘要

从小看卡通片长大的“成熟”一代的读者可能还记得《杰森一家》，其中一家四口和他们的爱犬阿斯特罗于 2062 年在轨道城过着他们的日常生活，乘坐飞行汽车四处走动只需按一下按钮，它就可以折叠成一个可手提的小公文包。 其中包括 Jetson 的人形家庭机器人 Rosie，她是女仆和管家。 罗西在家里做所有的琐碎工作，经常看到她手里拿着真空吸尘器，用她的轮腿打滚。

Rosie 只是几十年来出现在流行文化中的一长串机器人角色之一。 人类一直在玩弄和探索机器人成为我们生活中正常组成部分的未来的想法，通常会接管更琐碎的任务和家务。 然而，到目前为止，这样的未来未能实现，也许我们迄今为止最接近的东西是 Roomba 机器人真空吸尘器。

实际上，机器人近年来取得了令人难以置信的进步。 由于计算机视觉、灵巧性和整体经济性的改进，机器人应用程序对于各种重复性和繁重的任务变得越来越有用和方便。 但机器人技术的大部分增长都发生在工业应用中，因此隐藏在公众的视野之外。 但由于最近人工智能、机电一体化、传感器和电池领域的突破，有充分的理由相信这种情况可能会改变。 因此，本文的重点将放在所谓的服务机器人的前景上，即更多以消费者和商业为导向的机器人市场。 这可以说是未来最有趣的发展领域，自主学习和模块化平台正在产生最相关的影响。 机器人 Rosie 为我们打扫房子并为我们做饭的未来也许不再是遥远的海市蜃楼。

什么是服务机器人？

首先，一些明确的定义是有序的。 也许最好的起点是机器人本身是什么这个更基本、更普遍的问题。 确定一个共同的定义具有挑战性：如果你问三个不同的机器人专家，你可能会得到一系列不同的答案。 牛津词典将机器人定义为“能够自动执行一系列复杂动作的机器，尤其是计算机可编程的机器”。 但是使用像这样的标准定义通常不能令人满意，因为从理论上讲，它可能意味着许多标准的日常机器可以被视为机器人。 例如，洗碗机或 ATM 机是被赋予可编程命令然后自动执行一系列动作的机器。 但它们真的是机器人吗？

在我看来，一个更合适的定义来自加州大学伯克利分校的机器人专家 Anca Dragan，他将机器人定义为“一种物理体现的人工智能代理，可以采取对物理世界产生影响的行动。” 简而言之，机器人是一种机器，它从周围环境中收集信息，对其进行处理，然后根据这些信息执行操作。 使用上述定义，仍然有许多不同类型的机器人，它们都有不同的外观和功能。 但将它们联系在一起的是，它们共享一组共同的元素，如控制系统、电池、末端执行器、传感器、执行器，以及一定程度的智能来理解和调整它们的行为以适应周围环境。

现代机器人的例子是协作机器人，它们在共享的工作空间中与人类一起工作，并且能够感知周围的人类并相应地调整他们的动作。 其他现代机器人被设计为自主工作，如自动导引车 (AGV)，它能够在仓库周围行驶，运输物品，或者无人机，可以执行复杂的运维活动或用于最后一英里的交付。 这些新一代机器人是迷人而令人兴奋的机器，注定会以无数种方式改变我们的生活方式。

工业机器人与服务机器人

国际机器人联合会将当今的机器人分为两大类：工业机器人和服务机器人。 这种划分很重要也很有用，因为它根据机器人与人和工作的关系来区分机器人。 工业机器人是我们认为存在于工厂中的经典机器人，读者可能会用执行预定义任务的机械臂来描绘它。 工业机器人的使用和采用率正在稳步增长（见下图），这是一个令人兴奋且快速增长的市场。

另一方面，服务机器人超越了工作场所，进入了一个令人兴奋的新应用世界，可以帮助改善我们的日常生活和工作生活。 服务机器人“是为人类或设备执行有用任务的机器人，不包括工业自动化应用”（ISO 标准 IFR）。 它们按个人或专业用途分类，具有多种不同的形式，并具有各种和不断发展的应用。 服务机器人的发展得益于与认知、操纵和交互相关的机器人技术的相关进步，在我看来，这是未来最有趣的发展领域，自主学习和模块化平台正在产生最相关的结果和影响。

即将到来的机器人商业应用热潮

如前所述，有多种驱动因素正在支持服务机器人的发展和未来的增长前景。 最相关的是：技术驱动因素、市场驱动因素、生产力驱动因素和安全驱动因素。

• 技术驱动力：人工智能和传感器技术的改进将推动机器人技术的进一步发展，从而有机会以不同和有用的方式利用它们。 机器人将越来越具有学习和适应能力，从而扩大其可能的应用；
• 市场驱动因素：由于预计食品需求和电子商务的高速增长，机器人将在支持生产和其他供应方活动方面发挥重要作用。 事实上，商业机器人的使用，如无人机或自动导引车，可以使农场或仓库的效率大大提高，从而满足不断增长的需求；
• 生产力驱动因素：提高生产力以支持 GDP 增长的需求也将推动行业向前发展。 在大多数情况下，机器人将通过支持人类的活动、提高整体生产力和推动经济增长来增强人类的潜力；
• 安全驱动因素：另一个可能推动行业向前发展的因素是仍有大量危险工作，其中许多工作已经可以由机器人完成。 专家表示，机器人将接管人类枯燥、肮脏和危险的工作。

调整服务机器人市场

对商用机器人市场的潜在规模的估计各不相同。 BCG 在 2014 年的一份报告中估计，到 2025 年，全球机器人市场（即包括工业机器人）将达到 670 亿美元。有趣的是，仅仅三年后，他们将估计值上调至 870 亿美元，这正是由于他们的估计值大幅增加商业和消费市场的规模（估计值分别向上修正了 34% 和 156%）。 如下图所示，BCG 估计到 2025 年，商业和消费市场的价值将分别达到 230 亿美元，为此他们不得不将估计值分别提高 156% 和 34%。

Loup Ventures 与 IFR 合作进行的另一项研究发现，2017 年商用机器人市场规模为 64 亿美元，售出 256,335 台。 他们预测，到 2025 年，总共售出 1,310,181 个单位，总销售额为 299 亿美元（复合年增长率为 23%），与 BCG 的估计相差不远。 从下面他们的估计中脱颖而出的是，大部分价值增长将由 AGV 部门推动，而无人机将在同一时期拥有最高的复合年增长率。

已经进行了许多额外的估计，结果通常与上面显示的数字大相径庭，但都有一个共同特征：它们都预测未来的显着增长。

要记住的一件有趣的事情是，在考虑市场规模时，不仅要考虑售出的单位，还要考虑所谓的机器人即服务的传播，即客户支付费用一种有助于将机器人和嵌入式设备无缝集成到 Web 和云计算环境中的服务。 根据 IDC 报告，到 2019 年，30% 的商用服务机器人将采用机器人即服务的形式，同一份报告指出，到 2020 年，20% 的机器人将依赖基于云的软件来实现获得新技能，从而进一步发展机器人云市场，从 2017 年的 22 亿美元增长到 2022 年的 75 亿美元

商用机器人将如何使用？

如今，服务机器人已经有多种不同的应用。 考虑到服务机器人涵盖了制造/工业应用之外的所有领域，这可能包括仓储、医疗保健、农业、安全等领域。 例如，LoweBot 是零售商 Lowe's 在其湾区商店推出的机器人，它“能够找到多种语言的产品并有效地在商店导航。 由于 LoweBot 帮助客户解决简单的问题，它使员工能够花更多的时间向客户提供他们的专业知识和专业知识。 此外，LoweBot 能够协助实时监控库存，这有助于检测可能指导未来业务决策的模式。” 其他示例包括酒店空间中的 Savioke 或仓库材料处理中的 Locus Robotics。

展望未来，有许多新兴的服务机器人应用，但预计增长最多的领域是 AGV、无人机、医疗机器人和现场机器人。 让我们依次看看这些。

自动导引车 (AGV)

AGV 是最大、最有前景的商业应用，预计到 2025 年市场规模将达到 100 亿美元。推动市场向前发展的是自动驾驶技术的进步。

早期的 AGV 主要是有线的（意味着连接到地面），因此相对不灵活，安装成本也很高。 然而，最近，Fetch Robotics 等公司推出了更灵活、更智能的 AGV，它们能够在从未遇到过的情况下做出决定。 这种灵活性可以产生不同的好处，包括减少事故、提高生产力和降低成本的可能性。

由于 2012 年收购 KIVA，亚马逊是在仓库内使用 AGV 最多的公司之一。展望未来，新的 AGV 应用将不断涌现，例如 Bossa Nova Robotics 执行的货架扫描。 UGV（无人地面车辆）也正在从主要的军事应用转向商业应用。 Clearpath Robotics 是该领域的领先公司之一，开发了 AGV 和 UGV。

Fetch Robotics AGV 与 Clearpath Robotics UGV

无人机

无人机正在以许多不同的方式彻底改变商业运营。 无人机可用于 3D 测绘活动、最后一英里配送、医疗配送、检查活动、数据传输、视频采集、住宅保险或施工监控。 到目前为止，无人机在商业活动中的影响仍然相当有限，特别是考虑到市场发展方向的估计（普华永道估计该市场将价值 1270 亿美元）。 这是出于多种原因，但主要是因为监管问题。

未来几年无人机产生的大部分价值将与数据收集、管理和分析等增值服务活动有关。 当自主无人机将其业务扩展到商业运营时，无人机将根据收集到的数据创建洞察力，并自动将其转化为决策和行动。 同样，亚马逊是通过名为Amazon Prime Air的项目在无人机上押注最多的公司之一。 亚马逊开发了与无人机相关的不同专利，其中一项描绘了一个多层次的履行中心、一个 45,000 英尺高的空中无人机仓库、一个水下无人机仓库和一个无人机充电站。

机载无人机仓库

医疗机器人

机器人在医疗保健领域的潜力是巨大的，尤其是与人工智能相结合的情况下。 最有趣的应用与手术机器人、康复机器人和医疗运输机器人有关。

手术机器人已经增强了微创手术，减少了患者的创伤。 由于灵巧性和计算机视觉的改进，机器人现在可以在同一手术中胜过专家外科医生。 康复机器人或外骨骼在改善残疾人的生活质量、帮助提高行动能力、协调性和力量方面发挥着重要作用。

医疗运输机器人能够在医院设施中导航，携带物资、药物和膳食，并优化医生、工作人员和患者之间的沟通。 其他相关应用是卫生和消毒机器人，可以减少感染的可能性和致命的耐抗生素细菌爆发的机会，而机器人处方分配系统可以减少向患者分配药物的错误。

Intuitive Surgical 的手术机器人

现场机器人

人工智能和机器人技术也在农业领域占据一席之地，其中几家初创公司（例如 Abundant Robotics 或 Harvest Automation）正在获得动力。 风险投资公司在这一领域投入了大量资金，2017 年投资超过 3.2 亿美元。目前，机器人技术的主要应用是收获和采摘、杂草控制、自动播种、喷洒和疏苗。

收获和采摘目前可能是田间机器人技术中最广泛的应用，机器人不仅用于温室，还用于收集水果和蔬菜。 杂草控制也在扩大，这为减少农场使用杀虫剂提供了机会，例如 Ecorobotix 的解决方案。

计算机视觉的进步也导致了自主播种、喷洒和减薄的发展，而其他有趣的发展也发生在更广泛的食品行业，机器人已应用于 Miso Robotics 等餐厅或 Starship 等食品配送。

Ecorobotix 的杂草控制机器人

机器人革命？

正如现在所希望的那样，在未来几十年中，机器人很可能将在我们的日常生活中发挥越来越重要的作用。 大多数进步将与人工智能、计算机视觉、传感器、导航和半导体技术的进一步发展有关。

但是，尽管未来看起来很光明，但地平线上仍有一些乌云。 该行业发展的最大威胁之一无疑是监管风险。 正如许多读者可能已经意识到的那样，围绕机器人技术和人工智能的争论越来越多，特别强调机器人对我们劳动力的影响。

我个人对这个话题的看法是，机器人可以提高采用它的公司的生产力和竞争力。 这种生产力的提高可以而且应该导致平均工资的增加，这应该会增加需求，实际上会创造新的就业机会。 正如 Graetz 和 Michaels（伦敦经济学院）或 Bessem（波士顿大学法学院）的不同研究所表明的那样，采用机器人和自动化的主要影响是从低/中级熟练劳动力的转变，到更高技能的劳动力，从而也推动了整体工资的增加。 通过这种方式，机器人技术可以被视为消除或减少我们经济中更卑微和危险的工作的一种方式，并允许转向更具创造性和智力的活动。

但主要问题是，向更高技能工作的转变当然不会是自动的，并且需要与教育和重新获得某些工作的资格相关的努力，正如 2017 年麦肯锡报告中所概述的那样。 这种再教育工作必须由政府和推动技术革命的公司领导，如果即将到来的机器人革命要取得成功，这是必须采取的最重要的行动。

分手的想法：技能差距

尽管人们担心自动化和机器人技术对工作的影响，但当前和可预见的现实是，实际上存在明显的技能差距，并且由于缺乏与这些职位相关的合格候选人，许多公司无法填补空缺。未来的机器人技术。 例如，欧盟委员会预测，到 2020 年，欧洲可能面临多达 75 万熟练 ICT 工人的短缺，将数字技能的发展作为其欧盟劳动力市场战略的核心。

在美国，据预测，缩小机器人和人工智能方面的技能差距可以填补大约 100 万个新工作岗位，但前提是大规模的公共和私人举措将工人与他们所需的培训联系起来。 缩小技能差距将需要公司和教育机构之间建立更紧密的联系，以便为这些新的、要求更高的工作识别和装备工人，并更好地指导学生哪些课程对他们的职业生涯最具潜力。

为此，世界经济论坛发起了一项倡议，旨在维持公司和教育机构开展的活动，为明天的经济重新培养和提高劳动力的技能，包括在机器人和自动化等领域。 对机器人技术的投资应通过对人力资本的投资来维持，以遏制当前的技能差距，并使公司能够从人与机器之间更高水平的互动和互补中受益，从而有助于推动经济增长和生产力提高。