即將到來的商業機器人革命

執行摘要

從小看卡通片長大的“成熟”一代的讀者可能還記得《傑森一家》，其中一家四口和他們的愛犬阿斯特羅於 2062 年在軌道城過著他們的日常生活，乘坐飛行汽車四處走動只需按一下按鈕，它就可以折疊成一個可手提的小公文包。 其中包括 Jetson 的人形家庭機器人 Rosie，她是女僕和管家。 羅西在家裡做所有的瑣碎工作，經常看到她手裡拿著真空吸塵器，用她的輪腿打滾。

Rosie 只是幾十年來出現在流行文化中的一長串機器人角色之一。 人類一直在玩弄和探索機器人成為我們生活中正常組成部分的未來的想法，通常會接管更瑣碎的任務和家務。 然而，到目前為止，這樣的未來未能實現，也許我們迄今為止最接近的東西是 Roomba 機器人真空吸塵器。

實際上，機器人近年來取得了令人難以置信的進步。 由於計算機視覺、靈巧性和整體經濟性的改進，機器人應用程序對於各種重複性和繁重的任務變得越來越有用和方便。 但機器人技術的大部分增長都發生在工業應用中，因此隱藏在公眾的視野之外。 但由於最近人工智能、機電一體化、傳感器和電池領域的突破，有充分的理由相信這種情況可能會改變。 因此，本文的重點將放在所謂的服務機器人的前景上，即更多以消費者和商業為導向的機器人市場。 這可以說是未來最有趣的發展領域，自主學習和模塊化平台正在產生最相關的影響。 機器人 Rosie 為我們打掃房子並為我們做飯的未來也許不再是遙遠的海市蜃樓。

什麼是服務機器人？

首先，一些明確的定義是有序的。 也許最好的起點是機器人本身是什麼這個更基本、更普遍的問題。 確定一個共同的定義具有挑戰性：如果你問三個不同的機器人專家，你可能會得到一系列不同的答案。 牛津詞典將機器人定義為“能夠自動執行一系列複雜動作的機器，尤其是計算機可編程的機器”。 但是使用像這樣的標准定義通常不能令人滿意，因為從理論上講，它可能意味著許多標準的日常機器可以被視為機器人。 例如，洗碗機或 ATM 機是被賦予可編程命令然後自動執行一系列動作的機器。 但它們真的是機器人嗎？

在我看來，一個更合適的定義來自加州大學伯克利分校的機器人專家 Anca Dragan，他將機器人定義為“一種物理體現的人工智能代理，可以採取對物理世界產生影響的行動。” 簡而言之，機器人是一種機器，它從周圍環境中收集信息，對其進行處理，然後根據這些信息執行操作。 使用上述定義，仍然有許多不同類型的機器人，它們都有不同的外觀和功能。 但將它們聯繫在一起的是，它們共享一組共同的元素，如控制系統、電池、末端執行器、傳感器、執行器，以及一定程度的智能來理解和調整它們的行為以適應周圍環境。

現代機器人的例子是協作機器人，它們在共享的工作空間中與人類一起工作，並且能夠感知周圍的人類並相應地調整他們的動作。 其他現代機器人被設計為自主工作，如自動導引車 (AGV)，它能夠在倉庫周圍行駛，運輸物品，或者無人機，可以執行複雜的運維活動或用於最後一英里的交付。 這些新一代機器人是迷人而令人興奮的機器，注定會以無數種方式改變我們的生活方式。

工業機器人與服務機器人

國際機器人聯合會將當今的機器人分為兩大類：工業機器人和服務機器人。 這種劃分很重要也很有用，因為它根據機器人與人和工作的關係來區分機器人。 工業機器人是我們認為存在於工廠中的經典機器人，讀者可能會用執行預定義任務的機械臂來描繪它。 工業機器人的使用和採用率正在穩步增長（見下圖），這是一個令人興奮且快速增長的市場。

另一方面，服務機器人超越了工作場所，進入了一個令人興奮的新應用世界，可以幫助改善我們的日常生活和工作生活。 服務機器人“是為人類或設備執行有用任務的機器人，不包括工業自動化應用”（ISO 標準 IFR）。 它們按個人或專業用途分類，具有多種不同的形式，並具有各種和不斷發展的應用。 服務機器人的發展得益於與認知、操縱和交互相關的機器人技術的相關進步，在我看來，這是未來最有趣的發展領域，自主學習和模塊化平台正在產生最相關的結果和影響。

即將到來的機器人商業應用熱潮

如前所述，有多種驅動因素​​正在支持服務機器人的發展和未來的增長前景。 最相關的是：技術驅動因素、市場驅動因素、生產力驅動因素和安全驅動因素。

• 技術驅動力：人工智能和傳感器技術的改進將推動機器人技術的進一步發展，從而有機會以不同和有用的方式利用它們。 機器人將越來越具有學習和適應能力，從而擴大其可能的應用；
• 市場驅動因素：由於預計食品需求和電子商務的高速增長，機器人將在支持生產和其他供應方活動方面發揮重要作用。 事實上，商業機器人的使用，如無人機或自動導引車，可以使農場或倉庫的效率大大提高，從而滿足不斷增長的需求；
• 生產力驅動因素：提高生產力以支持 GDP 增長的需求也將推動行業向前發展。 在大多數情況下，機器人將通過支持人類的活動、提高整體生產力和推動經濟增長來增強人類的潛力；
• 安全驅動因素：另一個可能推動行業向前發展的因素是仍有大量危險工作，其中許多工作已經可以由機器人完成。 專家表示，機器人將接管人類枯燥、骯髒和危險的工作。

調整服務機器人市場

對商用機器人市場的潛在規模的估計各不相同。 BCG 在 2014 年的一份報告中估計，到 2025 年，全球機器人市場（即包括工業機器人）將達到 670 億美元。有趣的是，僅僅三年後，他們將估計值上調至 870 億美元，這正是由於他們的估計值大幅增加商業和消費市場的規模（估計值分別向上修正了 34% 和 156%）。 如下圖所示，BCG 估計到 2025 年，商業和消費市場的價值將分別達到 230 億美元，為此他們不得不將估計值分別提高 156% 和 34%。

Loup Ventures 與 IFR 合作進行的另一項研究發現，2017 年商用機器人市場規模為 64 億美元，售出 256,335 台。 他們預測，到 2025 年，總共售出 1,310,181 個單位，總銷售額為 299 億美元（複合年增長率為 23%），與 BCG 的估計相差不遠。 從下面他們的估計中脫穎而出的是，大部分價值增長將由 AGV 部門推動，而無人機將在同一時期擁有最高的複合年增長率。

已經進行了許多額外的估計，結果通常與上面顯示的數字大相徑庭，但都有一個共同特徵：它們都預測未來的顯著增長。

要記住的一件有趣的事情是，在考慮市場規模時，不僅要考慮售出的單位，還要考慮所謂的機器人即服務的傳播，即客戶支付費用一種有助於將機器人和嵌入式設備無縫集成到 Web 和雲計算環境中的服務。 根據 IDC 報告，到 2019 年，30% 的商用服務機器人將採用機器人即服務的形式，同一份報告指出，到 2020 年，20% 的機器人將依賴基於雲的軟件來實現獲得新技能，從而進一步發展機器人云市場，從 2017 年的 22 億美元增長到 2022 年的 75 億美元

商用機器人將如何使用？

如今，服務機器人已經有多種不同的應用。 考慮到服務機器人涵蓋了製造/工業應用之外的所有領域，這可能包括倉儲、醫療保健、農業、安全等領域。 例如，LoweBot 是零售商 Lowe's 在其灣區商店推出的機器人，它“能夠找到多種語言的產品並有效地在商店導航。 由於 LoweBot 幫助客戶解決簡單的問題，它使員工能夠花更多的時間向客戶提供他們的專業知識和專業知識。 此外，LoweBot 能夠協助實時監控庫存，這有助於檢測可能指導未來業務決策的模式。” 其他示例包括酒店空間中的 Savioke 或倉庫材料處理中的 Locus Robotics。

展望未來，有許多新興的服務機器人應用，但預計增長最多的領域是 AGV、無人機、醫療機器人和現場機器人。 讓我們依次看看這些。

自動導引車 (AGV)

AGV 是最大、最有前景的商業應用，預計到 2025 年市場規模將達到 100 億美元。推動市場向前發展的是自動駕駛技術的進步。

早期的 AGV 主要是有線的（意味著連接到地面），因此相對不靈活，安裝成本也很高。 然而，最近，Fetch Robotics 等公司推出了更靈活、更智能的 AGV，它們能夠在從未遇到過的情況下做出決定。 這種靈活性可以產生不同的好處，包括減少事故、提高生產力和降低成本的可能性。

由於 2012 年收購 KIVA，亞馬遜是在倉庫內使用 AGV 最多的公司之一。展望未來，新的 AGV 應用將不斷湧現，例如 Bossa Nova Robotics 執行的貨架掃描。 UGV（無人地面車輛）也正在從主要的軍事應用轉向商業應用。 Clearpath Robotics 是該領域的領先公司之一，開發了 AGV 和 UGV。

Fetch Robotics AGV 與 Clearpath Robotics UGV

無人機

無人機正在以許多不同的方式徹底改變商業運營。 無人機可用於 3D 測繪活動、最後一英里配送、醫療配送、檢查活動、數據傳輸、視頻採集、住宅保險或施工監控。 到目前為止，無人機在商業活動中的影響仍然相當有限，特別是考慮到市場發展方向的估計（普華永道估計該市場將價值 1270 億美元）。 這是出於多種原因，但主要是因為監管問題。

未來幾年無人機產生的大部分價值將與數據收集、管理和分析等增值服務活動有關。 當自主無人機將其業務擴展到商業運營時，無人機將根據收集到的數據創建洞察力，並自動將其轉化為決策和行動。 同樣，亞馬遜是通過名為Amazon Prime Air的項目在無人機上押注最多的公司之一。 亞馬遜開發了與無人機相關的不同專利，其中一項描繪了一個多層次的履行中心、一個 45,000 英尺高的空中無人機倉庫、一個水下無人機倉庫和一個無人機充電站。

機載無人機倉庫

醫療機器人

機器人在醫療保健領域的潛力是巨大的，尤其是與人工智能相結合的情況下。 最有趣的應用與手術機器人、康復機器人和醫療運輸機器人有關。

手術機器人已經增強了微創手術，減少了患者的創傷。 由於靈巧性和計算機視覺的改進，機器人現在可以在同一手術中勝過專家外科醫生。 康復機器人或外骨骼在改善殘疾人的生活質量、幫助提高行動能力、協調性和力量方面發揮著重要作用。

醫療運輸機器人能夠在醫院設施中導航，攜帶物資、藥物和膳食，並優化醫生、工作人員和患者之間的溝通。 其他相關應用是衛生和消毒機器人，可以減少感染的可能性和致命的耐抗生素細菌爆發的機會，而機器人處方分配系統可以減少向患者分配藥物的錯誤。

Intuitive Surgical 的手術機器人

現場機器人

人工智能和機器人技術也在農業領域佔據一席之地，其中幾家初創公司（例如 Abundant Robotics 或 Harvest Automation）正在獲得動力。 風險投資公司在這一領域投入了大量資金，2017 年投資超過 3.2 億美元。目前，機器人技術的主要應用是收穫和採摘、雜草控制、自動播種、噴灑和疏苗。

收穫和採摘目前可能是田間機器人技術中最廣泛的應用，機器人不僅用於溫室，還用於收集水果和蔬菜。 雜草控制也在擴大，這為減少農場使用殺蟲劑提供了機會，例如 Ecorobotix 的解決方案。

計算機視覺的進步也導致了自主播種、噴灑和減薄的發展，而其他有趣的發展也發生在更廣泛的食品行業，機器人已應用於 Miso Robotics 等餐廳或 Starship 等食品配送。

Ecorobotix 的雜草控制機器人

機器人革命？

正如現在所希望的那樣，在未來幾十年中，機器人很可能將在我們的日常生活中發揮越來越重要的作用。 大多數進步將與人工智能、計算機視覺、傳感器、導航和半導體技術的進一步發展有關。

但是，儘管未來看起來很光明，但地平線上仍有一些烏雲。 該行業發展的最大威脅之一無疑是監管風險。 正如許多讀者可能已經意識到的那樣，圍繞機器人技術和人工智能的爭論越來越多，特別強調機器人對我們勞動力的影響。

我個人對這個話題的看法是，機器人可以提高采用它的公司的生產力和競爭力。 這種生產力的提高可以而且應該導致平均工資的增加，這應該會增加需求，實際上會創造新的就業機會。 正如 Graetz 和 Michaels（倫敦經濟學院）或 Bessem（波士頓大學法學院）的不同研究所表明的那樣，採用機器人和自動化的主要影響是從低/中級熟練勞動力的轉變，到更高技能的勞動力，從而也推動了整體工資的增長。 通過這種方式，機器人技術可以被視為消除或減少我們經濟中更卑微和危險的工作的一種方式，並允許轉向更具創造性和智力的活動。

但主要問題是，向更高技能工作的轉變當然不會是自動的，並且需要與教育和重新獲得某些工作的資格相關的努力，正如 2017 年麥肯錫報告中所概述的那樣。 這種再教育工作必須由政府和推動技術革命的公司領導，如果即將到來的機器人革命要取得成功，這是必須採取的最重要的行動。

分手的想法：技能差距

儘管人們擔心自動化和機器人技術對工作的影響，但當前和可預見的現實是，實際上存在明顯的技能差距，並且由於缺乏與這些職位相關的合格候選人，許多公司無法填補空缺。未來的機器人技術。 例如，歐盟委員會預測，到 2020 年，歐洲可能面臨多達 75 萬熟練 ICT 工人的短缺，將數字技能的發展作為其歐盟勞動力市場戰略的核心。

在美國，據預測，縮小機器人和人工智能方面的技能差距可以填補大約 100 萬個新工作崗位，但前提是大規模的公共和私人舉措將工人與他們所需的培訓聯繫起來。 縮小技能差距將需要公司和教育機構之間建立更緊密的聯繫，以便為這些新的、要求更高的工作識別和裝備工人，並更好地指導學生哪些課程對他們的職業生涯最具潛力。

為此，世界經濟論壇發起了一項倡議，旨在維持公司和教育機構開展的活動，為明天的經濟重新培養和提高勞動力的技能，包括在機器人和自動化等領域。 對機器人技術的投資應通過對人力資本的投資來維持，以遏制當前的技能差距，並使公司能夠從人與機器之間更高水平的互動和互補中受益，從而有助於推動經濟增長和生產力提高。