過去 10 年機器人技術的變化,已經提高了機器人的靈活性、降低了機器人的成本并擴大了潛在的市場規模,使新一代機器人的出現成為可能。

自從18 世紀后期英國出現機械化紡車從而開啟了工業革命以來,工廠自動化歷時已久。20 世紀 60 年代自動化行業發明了第一臺機器人,自那時起,自動化制造商及其供應商成為機器人的最大商業用戶。然而,最近十年以來,科技進步使機器人能夠解決更多行業的更多需求。

已經發生的變化

機器人以前存在的最大問題是成本高昂、不能靈活地執行新任務或者適應當前工作中的變化。過去 10 年,機器人技術發生了三大變化,即提高了機器人的靈活性、降低了成本并擴大了潛在的市場規模。

首先,以前為智能手機和視頻游戲開發的成套傳感器已適用于機器人技術。這些行業的規模使其能夠通過較小規模的機器人技術行業自身無法實現的大批量生產對快速發展的技術進行投資并降低成本。總體而言,傳感器的價格經歷了全面降價,有些類型的傳感器,例如圖像傳感器,價格降低了 100 倍。這些低成本傳感器使機器人能夠感知它們的環境,根本上改變機器人與周邊環境的交互方式。在此之前,機器人只能執行那些要求精確編排好每次和每項重復步驟的簡單重復性任務。傳感器的感知功能現在能使機器人實時動態地調整,以適應偏離常軌的情況(例如,某個部分錯位或不在適當的位置)。

其次,涉及使機器人可以執行預期任務的編程和裝備配置的集成,以往的成本是實體機器人的兩到三倍,而且需要幾個月時間才能完成。這些高昂的設置成本使機器人難以大規模生產,而較長的產品周期也很難使得設置成本在眾多單位間分攤。軟件的進步目前正在改變這種情況。最新的機器人軟件簡化了使機器人可以執行特定任務所需的編程。以往,機器人編程需要一位工程師或計算機科學家耗費一個月的時間;現在,公司可以采用最新的軟件,使用技能水平較低的工人,采用一兩種方法就可以完成機器人編程。此外,軟件與傳感器結合可以偵測到機器人周圍是否有人,從而調整機器人的行為,確保人類安全。這有效地降低了集成程序所需的安全設備數量(例如隔離罩)。

再次,經過改進的低成本抓手不斷增加了機器人可以利用的應用程序數量。抓手的 3D 打印和標準化部件使低成本小批量生產成為可能。結合就適當操作某個物體所需的力量提供反饋的傳感器,新一代抓手比前期產品更加靈活,可以執行范圍更廣的任務。

它為什么具有顛覆性

總體而言,這三方面的發展降低了機器人的設置成本并擴大了潛在的市場規模,而不是局限于在很小的變化幅度內大量生產產品。它們確保可以生產適用于更廣泛終端市場的新型機器人。例如,10 年前還未出現的協作機器人現在已成為機器人技術市場增速最快的細分市場,2017 年增幅達 70%以上。協作機器人被用于與人一起工作,而不是置于防護罩中。它們成本低并便于操作,盡管存在不能提升重物的限制,也正在激發廣泛應用。它們的客戶大多是以前沒有采用機器人技術的中型公司。

除協作機器人以外,我們將看到可以在任何地方(包括工廠和醫院)從事運送交付自主移動機器人。這種新一代的機器人使用傳感器技術和地圖導航,而不是依賴建造費用高昂、使它們難以裝配進現有程序的外部導航。

在醫學領域,我們已經見證了機器人協助的外科手術正在增多,這種機器人系統使得外科醫生可以通過很小的切口完成手術。過去十年中,采用這種系統實施的機器人協助外科手術數量增長六倍多。推動這種趨勢的因素是,機器人更高的精度和控制水平改善了外科手術的效果。這兩大優勢的顯現得益于軟件、傳感器和抓手方面的改進。這些機器人系統為外科醫生提供外科領域的 3D 視圖,并將外科醫生對控制器的移動轉化為機器人手臂的適當比例移動。手臂末端名為 Endo-wrists 的抓手與人類手腕相比動作的范圍更大,可以使它們執行采用傳統方法不能執行的任務。

由于機器人技術的發展突破了它在制造業的傳統范圍,物流已成為最快采用機器人的新行業之一。截至 2017 年,只有 5% 的倉儲和配送中心 (DC) 可稱得上“高度自動化”。5在傳統的 DC 中,分揀人員每天需行走 12 至 15 英里,以便在設施的貨架上檢索商品,完成他們揀貨、打包的訂單并向最終消費者發貨。從用工的角度看,這種方式效率低下,而且公司通常遭受揀貨人員流失率高的情況,因為揀貨人員不喜歡這種身體壓力和單調的工作性質。

2012 年,美國最大的網上零售商以 7.75 億美元收購了一個領先的移動機器人物流實施系統公司。采用它們的系統,DC 中的商品現在可存放在移動式機器人模式的貨架上。與揀貨人員走到商品所在位置并找到商品相反,這些移動式機器人運載著所需的商品走向揀貨人員面前。這種安排有幾大好處:它加快了履行時間,提高了揀貨人員的工作滿意度,并減少了 DC 所需的面積。這家在線零售商預計這些好處已經使其自動化 DC 的運營成本降低了約 20%。

將來,這些技術(經過改進的抓手、傳感器和軟件)有可能產生新的應用,例如揀貨和篩選應用,由此進一步擴大潛在的市場規模。目前,機器人在區別體積、形狀和顏色方面尚有困難。改善視覺能力可以解決這項挑戰。結合經過改進的抓手,機器人可以著手挑揀貨箱,從而擴大它們在物流等流域內的應用范圍。

通過提高工人生產率,機器人技術可以降低很多行業的人工成本,特別是制造業。當人工成本不再是考慮的重點時,在哪里辦廠的決策程序會發生變化。在本世紀初,有許多工廠遷至亞洲,目的是利用人工成本低的優勢。目前,采用經過改進的機器人的公司可以基于其他因素決定工廠的位置。例如,工廠可位于靠近最終消費者的地方,使前置時間縮短,更快地更改設計以應對市場趨勢,降低運輸費用,并減少庫存占用的營運資本。使生產靠近工程師可以提高創新能力,并能更好地控制知識產權。公司還可以利用更有利的監管環境或低稅率制度確定工廠的位置。    

挑戰

提高機器人技術應用范圍所面臨的一大威脅是監管的加強。其中的一大關切是,機器人可能減少工作機會。最近,已出現要征收“機器人稅”的傳言。支持者認為這項稅收將抵消大幅自動化帶來的社會影響,包括失業和喪失稅收收入。另一種說法是,自工業革命以來,自動化的程度幾乎在不斷提高,人們已經適應這些變化。在 1900 年代,38% 的美國人口從事農業。現在從事農業的人口低于 2%,而總體失業率仍低于 4% 。

結論

盡管機器人自 20 世紀 60 年代起盛行,目前機器人正處于快速發展的期間。這些進步使機器人能夠突破以前在汽車行業的市場領域,進入消費電子產品、物流甚至是服務等行業。未來,可以采用機器人技術實現自動化的工作數量只可能增加。我們將持續關注這些變化,以確定機器人技術對投資機會的長期影響。

*此文翻譯自morganstanley.com,如有歧義,請以英文原版為準。