机器人的消费化及其影响

想象一个没有汽车、飞机、电话、电视和电脑的世界。没有我们每天享受的许多商品。我们在街角商店或指尖就能轻易找到的商品。噗的一声，都没了。这是一个没有工业革命的世界。

如果没有人买，一项发明只是一个想法。消费推动了第一次(蒸汽动力)、第二次(电气化和大规模生产)和第三次(计算)工业革命。它还将推动许多人所说的第四次工业革命(欧洲的工业4.0)，其中信息物理系统将模糊我们的生物、物理和数字世界之间的界限。

下一波指数级的技术增长将由人工智能、云计算和机器人技术推动。只在电影中看到的那种自动化现在将出现在我们的家中。一个无线超级连接的世界，有着无限的可能性，但也并非没有危险。

成本降低，创新增加

该公司将于10月发布2016年版的美国机器人路线图探索未来的可能性和挑战。它解决了消费化的影响。如前所述，当先进技术被引入广阔的消费市场时，成本会下降，创新的速度会加快。我们在个人电脑和移动电话上看到了这一点。

如今，通过传感器和人工智能等技术使机器人变得更加智能，它们正处于消费化的风口浪尖。与此同时，机器人领域出现了新的、意想不到的玩家，而不是传统的工业自动化公司。

亨里克·克里斯滕森(Henrik Christensen)是环境机器人研究所的所长，也是加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程教授，他带领全国150多名研究人员编写了最新版的机器人路线图。克里斯滕森指出，这些非传统玩家将如何改变局面，使之向更好的方向发展。

“亚马逊、谷歌等非常不同的公司进入了这个领域。如果你在10年前问谁将是机器人领域的大玩家之一，没有人会说是亚马逊。富士康表示，他们已经在电子厂安装了近一百万个机器人。十年前，我们根本不会想到富士康。我们会认为他们是潜在的大客户，但从来不会认为他们是机器人的大生产商。这些公司正在进入，无视现有的守卫，直奔目标而来。”

新玩家，新模式

克里斯滕森表示，未来机器人最大的市场可能不是传统制造业。它将来自消费领域。

“Facebook、谷歌、丰田(Toyota)、华为(Huawei)，它们都来自消费行业。他们没有遗留问题。他们可以瞄准这些市场，而不必质疑这与他们去年的做法是否兼容。他们不在乎。他们习惯于向群众讲话。像谷歌这样的公司，如果第一代产品销量不能超过100万套，他们就不愿意考虑产品。他们的思维过程非常不同。这对行业来说是健康的，”他补充道，并指出我们已经在服务机器人行业看到了这一点。

“如果我们看看iRobot，他们制造了一个真空吸尘器，他们不必担心它是否是一个好的吸尘器。他们不需要维护自己的声誉。他们把它投放到市场上，取得了巨大的成功。他们可能会以一种对现有公司(传统真空制造商)来说非常困难的方式扰乱市场。

克里斯滕森补充说:“有许多新玩家希望成为下一代机器人公司。”“因为他们没有遗产，他们会做得更快。你会看到通用电气和IBM等公司进入这个领域，并试图成为非常活跃的参与者。”

你不用找太远就能找到证据。通用电气风险投资公司投资了Rethink Robotics，并在通用电气的装配线上使用了该公司的协作机器人。亚马逊的创始人也是Rethink的投资者，当然，别忘了亚马逊历史性地收购了Kiva的移动机器人。IBM的沃森超级计算机与社交机器人小辣椒和希尔顿酒店的礼宾机器人康妮合作。谷歌(现在的Waymo)从2009年开始进入自动驾驶汽车领域，现在正在结合云机器人和深度学习来教授机器人新技能。

“我认为游戏、虚拟现实和增强现实的结合将使我们能够构建从未见过的用户界面。现在有很多其他公司，如Magic Leap(令人惊叹)、Facebook、谷歌和亚马逊，都在开发3D视觉和其他先进技术。我们将看到更好的视觉处理和更好的用户界面。”

消费化推动了大规模采用

机器人消费化的副产品可能是各行业更广泛地接受和采用机器人。正如路线图中所指出的，当人们习惯于在个人生活中与机器人互动时，他们将更加接受在职业生活中与机器人合作。他们将不太可能将机器人视为威胁。

路线图将先进机器人和自动化在制造业的广泛部署归结为几个好处:

• 保留知识产权和财富，否则就会流失到海外。
• 通过提高企业竞争力来拯救企业。
• 创造维护和训练机器人的工作岗位。
• 雇佣能够安全地利用彼此优势的人-机器人团队。
• 提高工人安全(减少腕管、背部损伤、烧伤和吸入危险)。
• 提高敏捷性，允许系统对零售需求的变化做出更好的响应。

又是机器人技术破纪录的一年

这些好处正在流行起来。2016年，北美工业机器人的订单和出货量再次上升。在机器人行业，打破纪录几乎已经司空见惯。

在最近的选举周期中，人们对美国制造业及其复兴的兴趣日益浓厚，机器人和自动化将继续成为人们最关注的问题。

制造业、医疗保健和无人驾驶汽车

克里斯滕森说，加州大学圣地亚哥分校靠近工业将在帮助南加州成为机器人发展中心方面发挥重要作用。该计划的总体重点将是增强人类的能力，无论是在制造业、医疗保健还是智能自主系统，这是他们的三个主要重点领域。

他说:“事实上，我可以从我的办公室看到通用原子公司的工厂，如果我站在这栋大楼的屋顶上，我可以看到诺斯罗普·格鲁曼公司的设施，这有很大的不同。”他指出，通用动力公司和波音公司在南加州也有设施。“我在加州大学圣地亚哥分校的职位部分是由高通赞助的。因此，我们对航空航天有着非常浓厚的兴趣。但我们也有一个非常强大的生物制造部门，包括基因测序和实验室自动化。因此，在制造方面，我们将非常关注生物、航空和电子。”

他说，圣地亚哥还拥有加州最大的医疗保健系统，引用了VA圣地亚哥医疗保健系统，UC圣地亚哥医疗保健系统和斯克里普斯医疗保健系统。

他说:“在医疗保健方面，我们的一个里程碑是提供机器人系统，让人们可以在家里再呆5年(原地老化)，而不必去管理式医疗机构。”“在美国，我们将在未来5年内看到65岁以上的人口增长70%。他们中的很多人在起床、穿衣、洗澡、参加社交活动、记得吃药和准备饭菜等方面都会遇到挑战。我们与一家主要的工业赞助商进行了巨大的努力，研究如何制造出能够在家中帮助人们的机器人。”

克里斯滕森正致力于在大学的工程、计算机科学和社会科学团队之间搭建桥梁。

“加州大学圣地亚哥分校拥有世界上最好的认知科学系。我们想了解机器人如何成为人类工作和独立生活的最佳补充。考虑到我们有一个强大的工程部门和一个强大的认知科学部门，如果我把他们放在同一个房间里，我们可以做一些你在其他地方做不到的事情。”

在智能自主系统方面，克里斯滕森正在研究空中、陆地和海上自主车辆。

“我们有高通(Qualcomm)和恩智浦(NXP)在开发自动驾驶汽车。我们有SPAWAR，”指的是美国海军在圣地亚哥的技术中心太平洋空间和海战系统中心，该中心正在研究下一代无人系统和自动驾驶汽车。我们有一家名为Litx的公司，生产自动驾驶卡车，高通正试图进入无人驾驶飞行器，”他补充道。

自动驾驶汽车的增长速度快于预期

克里斯滕森对机器人行业的发展非常了解，但即使是他也没有预料到自动驾驶汽车的发展。“路线图在某种程度上预测了我们认为5年、10年和15年后世界将会是什么样子。但我们显然低估了自动驾驶汽车的发展速度。我们认为这需要10年的时间。”(上一版出版于2013年。)

“奥迪、福特、通用、奔驰和起亚都预测，到2020年他们将推出自动驾驶汽车，这一事实非常令人惊讶。同样令人惊讶的是，一些技术已经进入卡车。”

2016年，一排自动驾驶卡车在欧洲道路上行驶。现在，自动半驾驶汽车正在美国高速公路上进行测试，预计将比预期更快地成为主流。克里斯滕森说:“这对我们来说是一个很大的惊喜。“我们从没想过会发展得这么快。”

他不相信我们会像许多汽车制造商预测的那样，在2020年大规模看到无人驾驶交通。无人驾驶领域充满了安全和责任问题，更不用说基础设施问题了。2016年12月，密歇根州。成为第一个采用全州自动驾驶汽车法规的州。

克里斯滕森说:“我们将开始看到主要是无人驾驶的卡车，或者州际公路上的司机主要是监管人员，驾驶是自动的。”这就是美国国家公路协会(NHTSA)所说的4级自动驾驶。5级是指没有方向盘的汽车。那显然要远得多。”

协作机器人

协作机器人是另一个进展比预期快得多的领域。ABI Research的一项研究预测，到2020年，协作机器人市场将超过10亿美元。合作机器人制造商万能机器人公司报告称，2015年的收入为6144万美元，比2014年增长了91%。克里斯滕森说:“如今，所有大型机器人供应商都拥有协作机器人。“这是目前增长最快的市场。我们在5年前没有预测到这一点。”

机器人教育

克里斯滕森正在加州大学圣地亚哥分校领导创建机器人本科和研究生课程。但他也希望专注于建立一个更广泛的生态系统，以帮助解决日益扩大的技能差距。

他说，机器人行业面临的挑战之一是对四年大学教育的历史关注。克里斯滕森认为，该行业需要更多受过两年贸易教育的工人。

克里斯滕森说:“我们需要更多的人在工厂里操作和安装我们的机器人。“出于这个原因，我们正在与当地几所职业学校合作，建立专注于实际工作的课程。我可以用机器人做所有这些奇妙的事情，但如果我们没有人来操作这些系统，那就是浪费时间。”

终身学习

STEM项目正在帮助K-12学生为机器人、自动化和制造业的未来播下种子。但专家指出，仅凭这一点还不足以弥补不断扩大的技能差距。现在有一个新的重点是“从小学到老”的终身学习。

“传统上，我们通过教育系统对人们进行教育，然后让他们进入职场，认为他们的技能可以用一生。我们不能再这样下去了。”“技术和世界发展得太快了。我们需要进入一种让人们终身学习的模式。”

他说，我们的动力是要有每年更新自己的心态。雇主也有责任。

“我们如何确保我们不会进入一个只有a级公民和B级公民的社会，即那些了解技术的公民和那些被技术淹没的公民?”雇主需要留出10%的积极工作时间来提升员工的技能。”

这家芝加哥地区的制造商正在响应号召，尽自己的一份力量来缩小差距。我们将探讨其他制造商是如何尽自己的一份力，以及在机器人消费化的世界中，人们需要什么样的技能。

娱乐机器人

根据国际机器人联合会(IFR)的数据，从2014年到2015年，娱乐机器人的销量增长了29%，达到约170万台。玩具和爱好系统很受消费者欢迎。但这一领域也包括用于电影制作(想想《地心引力》这样的大片)、广播和娱乐设施(你可能会在游乐园和体育赛事中看到)的工业机器人，甚至还有游轮上的机器人调酒师。IFR预测，到2019年，整个市场将达到1100万台，价值90亿美元。

移动机器人与安全

去年一篇关于移动机器人和内部物流的文章获得了很多关注。今年8月，我们将讨论这项技术的安全影响。

像欧姆龙移动机器人LD(如图)这样的移动机器人是带有传感器和其他辅助导航技术的自由漫游系统，并保护人类同事和设备免受意外接触。

为这种移动机器人制定安全标准的工作正在进行中。R15.08工业移动机器人安全委员会去年夏天召开了第一次会议。在R15机器人标准会议周期间，他们计划于2月底在俄亥俄州的代顿举行第三次会议。

委员会成员代表了主要的行业标准组织，许多传统和移动机器人制造商，机器人集成商，安全系统供应商和集成商，机器人配件供应商，以及汽车和物流行业的主要终端用户。

RIA标准开发总监Carole Franklin表示，他们面临的主要挑战是，该团队由两个不同知识体系的专家组成，机器人安全和AGV安全。

“成员们忙着熟悉其他的知识体系，这样他们就可以进行知情的讨论，”富兰克林说。“我们进行了两次非常富有成效的会谈，最大的收获是对彼此专业知识的极大尊重。”

在明年2月举行的下一次会议上，他们希望能达成一份一致同意的大纲，然后开始起草内容。目前，该委员会的范围包括两个主要领域:1)具有足够自主程度的移动平台，2)装有机械臂或机械手的移动平台。

富兰克林表示，该标准很可能在2018年底完成，并在2019年上半年发布。与此同时，移动机器人将继续前进，目的地是工厂、仓库或你附近的零售店。如果你很快就和送餐机器人共享人行道，不要感到惊讶。

人人安全

克里斯滕森还提到了消费者方面的安全预警，以及事故是否会损害机器人的整体形象和应用。

“我认为这是该行业的一个严重问题。在工业机器人领域，安全一直是第一标准。我们有非常严格的安全要求。但我们需要确保我们的安全和标准化流程比现在更加灵活。我们需要确保安全是所有这些系统的首要目标。否则，这可能会严重影响整个行业。”

用于康复应用的机器人

机器人在医疗保健行业也越来越普遍。尤其是用于康复的机器人。这个空间里的机器人有无数种形式，从外骨骼、爬楼梯的轮椅到仿生四肢。坚强的意志和努力的工作可以使截瘫患者重新站起来。他们只是需要机器人治疗的帮助。由瑞士Hacoma公司制造的Lokomat机器人步态疗法(如图)据报道，通过增加治疗量和强度来改善患者的治疗效果。

RIA成员maxon精密电机制造了火龙机器人的驱动器和控制器。机器人膝盖上的maxon RE 40电机直径只有40毫米，每个电机可提供150瓦的功率。

“无聊”机器人

从康复中心到3d打印，再到好莱坞幕后的机器人，所有这些机器人都激发并激发了我们的想象力。但更多的机器人应用就没那么性感了，至少表面上是这样。“无聊”的机器人可能缺乏焊接机器人的火花和魅力，但它们在工业领域的重要性并不亚于它们。

机器管理、分类、包装、无损检测和检验……有时就像看着油漆变干一样。如果人们一天又一天地重复同样的事情，这些工作会让人头脑麻木，会把人逼疯的。人类根本无法达到这些单调乏味的机器人的精度、速度和一致性。我们将向你展示“无聊”的机器人其实一点都不无聊。它们是必不可少的。

没有这些技术进步，我们就会停滞不前。我们作为人类的进化一直依赖于我们的适应能力、梦想能力和创造能力。机器人可以增强我们的能力和天赋，帮助我们实现更大的梦想。

Tanya M. Anandan是特约编辑机器人工业协会(RIA)和机器人在线．RIA是一个非营利性行业协会，致力于通过机器人技术和相关自动化提高北美制造业和服务业的区域、国家和全球竞争力。这篇文章最初出现在RIA网站上．RIA是先进自动化协会(A3)．A3是CFE Media的内容合作伙伴。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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