人工智能

协作机器人主宰机器人市场,三个行业智能解决方案降低了成本

字号+作者:厨子 来源:厨子谈运营 2018-07-25 13:23 我要评论() 收藏成功收藏本文

当自动车库门发明者George C. Devol被放入可编程的Unimet机械臂时,他最初感到怀疑。然而,Dvor说,“机器人具有绝对优势,即机器人可以三班制工作,或者一天24...

 当自动车库门发明者George C. Devol被放入可编程的Unimet机械臂时,他最初感到怀疑。然而,Dvor说,“机器人具有绝对优势,即机器人可以三班制工作,或者一天24小时工作。

”到20世纪60年代初,Dvor的2000磅Unimet手臂在GM工厂的地板上发现的第一个工业机器人堆叠着热铸金属。该装置可以被夹紧,焊接,钻孔和喷涂,液压臂的路径用鼓硬盘驱动器编程。

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快进50年,现代机器人技术——我们已经定义了一个可编程网络物理机器,不包括汽车和空中无人机——已经发生了巨大的变化。

工厂中的机器人通常是大型笼式装置,其代替人类执行重复的危险工作。随着智能手机革命和自动驾驶汽车的发展降低了现成硬件的成本,更小,更精明的机器人已进入工厂车间。

这些更轻,成本更低的机器人可以配备传感器,使他们能够在工业环境中与人类一起工作,创建可以执行的“协作机器人”,例如抓取小物体,看到甚至在“极端情况”下学习解决机器人等问题。

虽然协作机器人只占400亿美元工业机器人市场的一小部分,但估计未来十年它们将增长到100多亿美元。

从历史上看,机器人行业一直受到许多问题的困扰:

视觉问题:允许机器人识别和导航物体(包括人)的视觉技术改进缓慢,公司依靠笼子来保护人类免受机器人无法工作的影响。

灵活的问题:机器人抓地能力和机械能力仍然有限。

投资回报率低:劳动力成本低,无法将机器人技术整合到农业和制造业等领域。

下面,我们将探讨公司如何使用协作机器人来应对这些技术挑战,以及协作机器人的出现如何改变制造业,电子商务,农业和食品服务的经济性。

协作机器人如何利用新的视觉技术随着机器人在全球范围内扩展到工厂,视觉系统允许机器人识别并安全地在物体周围导航,这在很大程度上被认为是事后。

许多机器人在高度结构化的环境中执行重复性任务,因此安全措施通常由笼子组成,以防止人类接近机器人太接近危险。但现在,趋势正在发生变化。

近年来,视觉硬件(例如激光雷达)变得更便宜,更有效并且更广泛地使用。如今,许多初创公司正在开发具有视觉功能的协作机器人,这些机器人是负载传感器,可以在没有笼子的情况下与人类一起工作。

1996年左右发明的协作机器人有许多不同的形状和尺寸,并且在设计时考虑到了人类的工作场所。协作机器人易于重新编程且相对自动化,缺乏低技术工业机器人的强大功能。

协作机器人似乎在较小的工厂操作中找到了最佳点,人类仍然参与其中,更喜欢3D打印机,制造医疗设备或执行更多认知任务,例如仓库订单拣选。当然,机器人视觉仍有改进的余地。

欧姆龙机器人公司的Masaru Takeuchi(2018年在CES上以其乒乓球机器人而闻名)告诉英国《金融时报》:“机器人可以选择一些东西并快速移动。但是要区分对象是什么,并决定如何移动它仍然面对瓶颈“。

教导机器人绘制和操纵物体是一项艰巨的任务。但谷歌DeepMind和加州大学伯克利分校的一些研究发展证明,在一次性学习的成功中,协作机器人可以在没有重要培训数据的情况下识别新物体。

未来的机器人可能只需要观察人类动作来学习任务,或者他们可以使用VR手势控制(Covariant开创的方法)来编程。

虽然这项技术还有很长的路要走,但今天的系统足以让机器人与人类一起工作。目前,协同机器人手臂及其冠轮AGV(用于运输材料的自动引导车辆)已成为制造和仓库环境的标准。

机器人可以轻松执行重复的,可预测的任务。

但是对于结构较少的任务,例如从随机分类中选择项目,有更多独特的场景,其中必须通过算法计算特殊处理。为了实现真正的合作,AGV必须自动“看到”人为障碍并采取适当的行动。

开发处理这些极端事件的算法是人工智能,计算机视觉和自动驾驶汽车研究的先驱。

在人工智能和机器学习中,很容易为90%的场景自动化路径,但最终的10%很难。 A16z的本尼迪克特·埃文斯说,机器学习“解决了一种对计算机来说很难解决的问题。”也许更有用的是,“人们很难向计算机描述。这是一种问题。”

随着机器学习工具的广泛使用,初创公司正在开发计算机视觉以支持新一轮的机器人技术。

下面是Veo Robotics(左)和Osaro(右)的演示,展示了工业采摘和分拣功能的视觉系统。 Veo由前Rethink Robotics员工创立,用人类感知的眼睛改造“哑”机器人手臂。 Osaro在Peter Thiel,Elad Gil和Sean Parker等天使轮的支持下,正在为制药和食品服务等行业开发视觉软件。

随着协作机器人视觉的进步,采用也将如此。提高安全性和功能意味着系统要求将更高,这可能进一步鼓励初创公司设计更先进的计算机视觉以创建正反馈循环。

克服机械问题

虽然机器人变得司空见惯,但由于《 Jason 》或《 Terminator 2》,它们仍然没有发展我们预期的智慧或灵巧。正如着名的机器人专家汉斯·莫拉维克(Hans Moravik)观察到的莫拉维奇悖论:

“计算机在智力测试或玩跳棋方面显示成人水平相对容易,而且在感知和运动方面很难或没有。这可能会给他们提供技能一个一岁大的孩子。“换句话说,高级推理需要很少的计算,但低级感觉或运动技能需要巨大的计算资源。

灵活性是机器人技术面临的主要挑战。但是,硬件改进使协作机器人更有效率。

更便宜,更好的协作机器人硬件使初创公司能够专注于计算机视觉,并为特定任务定制软件。最大的合作机器人制造商是Universal Robots(UR),该公司于2015年被Teradyne收购。丹麦公司的协作机器人臂服务已经成为新一波创业公司的选择。

风险资本支持的初创公司,如Ready Robotics,Fetch Robotics和Voodoo Manufacturing,在UR的合作机器人手臂上构建系统。 Ready Robotics专门为工业自动化任务提供机器人即服务(RaaS)。 Fetch的协作机器人执行电子商务分类,Voodoo Manufacturing使用协作机器人自动管理多个3D打印机。

整个行业的协作机器人的平均价格是24,000美元,到2020年估计是300亿美元的市场。

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尽管增加了灵活性,通用末端执行器,一个可以操纵任何物体的机械臂——仍然是难以捉摸的。机器人“武器”现在不适合多用途,但初创公司正在开发替代的末端执行器。

例如,Empire Robotics和Soft Robotics专注于使用柔性材料和流体或气压而非机械的软件机器人。尽管操作仍然不完善,但软件机器人是一种很好的解决方案,可以避免过度用力压碎物体。软件机器人固定装置经FDA批准用于处理食品,目前用于食品包装。

对于灵敏度较低的材料,Grabit在传统机械臂上使用电粘附技术,Optoforce为专业应用提供传感器和工具。

对协作机器人——的需求激增,使传统的机器人玩家陷入困境。

2010年开始的新型协作机器人浪潮使工业机器人巨头毫无准备。

根据Fanuc的执行董事的说法,“我们没想到大型制造商想要使用这种类型的机器人,因为它们只能提升非常轻的重量并且能力有限。”

目前,在职者正在追逐Teradyne的协作机器人部门Universal Robots。 (UR),该部门目前约占协作机器人市场份额的60%。

ABB,Fanuc,Yaskawa,KUKA和Robert Bosch等知名参与者以其低技术机器人而闻名,他们将UR引入协作机器人市场。 (据估计,Fanuc占协作机器人市场份额的6%至10%,而Yaskawa的市场份额甚至更小。)合作伙伴关系正在出现:川崎正在与其瑞士竞争对手ABB合作,以实现机器人编程的标准化。

你为什么突然需要一个协作机器人?

一个重要原因可能是全球劳动力成本上升。由于经济增长,工业化国家的工资飙升。例如,在中国,自2006年以来,平均工资增长了一倍以上,不再被视为低成本外包的目的地。

事实上,中国目前的劳动力非常昂贵,以至于失去了消费类电子产品的工作岗位,并转向越南这样的低成本邻国,去年将其机器人需求提高了20%以上。

昂贵的劳动力也削弱了更多本地化制造的规模,机器人技术正在推动新一轮的回流(制造业回归美国)。在波士顿2015年进行的一项调查中,20%的美国制造商表示他们正在积极地将生产从中国转移回美国,或计划在未来两年内这样做。大多数人认为较低的自动化成本使美国更具竞争力。

随后,该公司越来越多地转向协作机器人,易于编程,并且比传统劳动力便宜,甚至比“哑”机器人便宜。由于所有这些原因,协作机器人制造商以比以往更低的价格销售更多的单元。

这不仅仅是技术巨头的独特战场,即使是规模较小的工厂也参与了购买协作机器人的浪潮。在2018年1月的财报电话会议上,Teradyne首席财务官Gregory Beecher指出他的合作伙伴业务快速增长,并透露其约50%的客户是中小型企业(SMB)。

劳动力的变化正在增加对协作机器人的需求

如上所述,全球劳动力成本上升正在增加对协作机器人的需求。这种需求在农业,制造业和建筑业等行业尤其严峻。

随着全球婴儿潮一代接近退休年龄,没有新工人接替他们的位置。据估计,美国大约22%的熟练制造业劳动力(或270万工人)将在未来十年内退休。如果这种趋势继续下去,该行业将有大约200万工人的差距。

短缺也是许多其他行业的瓶颈。电工和管道工等熟练工人是建筑业的限制因素。去年,由于加州葡萄酒行业农业劳动力短缺,生产商担心作物会在葡萄藤上死亡。使这些困难复杂化的是历史上的低失业率(这意味着工人在其他经济领域有更好的选择)。

公司面临着提高员工工作效率的压力。使用协作机器人,这样做的成本从未如此便宜。初创公司也通过提供行业特定的协作机器人来应对,这也是最苛刻的要求。

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以下是协作机器人初创公司发现早期成功的一些领域。

1.仓储和电子商务

即使像亚马逊这样的巨头也可以为蓬勃发展的履行中心寻找劳动力。在2017年8月着名的“招聘日”期间,该公司仅收到20,000份求职申请,大大低于其50,000个目标。但是,亚马逊一直在努力增加员工队伍。

亚马逊斥资7.75亿美元收购仓库机器人制造商Kiva Systems,据称这引发了机器人制造商之间的竞争。当亚马逊决定购买Kiva并且仅在内部使用它时,其他公司急于填补Kiva留下的空白。

与此同时,随着电子商务的蓬勃发展,对仓库空间的需求也在激增。去年,平均仓库天花板高度比2001年增加了21%,而新的仓库建设支出在2017年10月达到顶峰,本月仅有27亿美元用于建设。不出所料,仓库中对协作机器人的需求也在增长。

随着持续的电子商务浪潮推动了行业内按时交付订单的压力,机器人初创公司的爆炸式增长主要集中在提高性能上。像Kiva一样,许多人正在使用自动导引车(或AGV)进行物料搬运和物品拣选。

AGV技术已经存在了几十年,随着更好的自动化和视觉系统的出现,它已经开始改进。 (更复杂的表兄弟有时被称为AMR,或自动移动机器人。)许多资金充足的初创公司提供类似Kiva的货物机器人来运输电子商务和制造材料。

像Seegrid这样的初创公司专注于堆垛和叉车,而Clearpath的Otto部门专注于物料搬运。除了标准运输车辆,Fetch和Locus都提供移动采摘机器人。

随着消费者购买更多产品,需要机器人来挑选和包装混合物的盒子。 Gap正在试用Kindred Sort(左下角)对分销中心的物品进行分类。右手机器人(右下角)用于更多电子商务选项。值得注意的是,两者都是体育通用机器人手臂硬件。

由于仓库投资回报率高,初创公司可能会继续为这个蓬勃发展的垂直行业开发技术。例如,亚马逊最近透露了它如何投资新机器人,京东最近宣布其100,000平方英尺的设施,每天处理多达200,000个订单——只用四名工人。

2、农业

在John Deere以3.55亿美元收购Blue River Technology之后,2017年农业机器人技术的兴趣飙升。

根据美国农业部的数据,大多数大型农场使用一定程度的自动化来指导农场设备。初创公司正在实现自动化农业设备的自动化,从自动拖拉机到专业机器人拣选机。

由于严重的劳动力短缺和更严格的移民规则,农业机械化已经成熟,因为去年加利福尼亚州的作物勉强被采摘。在这里工作的一家公司是Agrobot(如下所示),专门用于浆果采摘——。这项工作很难让机器人在不破坏浆果的情况下完成。

Apple Orchard的类似选择器是Abundant Robotics,去年从SRI International剥离出来,并从Google Ventures和Yamaha Motor Ventures等投资者那里筹集了1000万美元。

其他参与者,如Harvest Automation(农业材料加工AGV)和Lely(自动挤奶),正在重新添加协作机器人列表。

Clearpath Robotics是服务机器人行业中规模最大,资金最充足的初创公司之一,为多个垂直领域开发协作机器人。 Notaby,该公司生产机器人收割和播种UGV,并可以改造具有自动功能的现有设备。

3、餐馆和食品服务

协作机器人初创公司也以食品服务为目标,目前的失业率为6%。在一个以高营业额而闻名的行业中,餐馆投资机器人不是为了摆脱工人,而是因为他们找不到足够的劳动力。

例如,Panera Bread在过去两年中增加了约25,000个新工作岗位,以处理数字订购的额外数量。在其他地方,食品制造商通过以后开放或交付交货来区分。

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初创公司正在使用自定义AI和协作机器人手臂来自动化烹饪过程。 2018年3月,南加州连锁餐厅CaliBurger尝试了Miso Robotics汉堡翻转协作机器人手臂(左上图),被称为“Flippy”。 NPR报道称汉堡机器人目前零售价为60,000美元。然而,仍然有一些工作要做,以使这些协作机器人在烤架线上有效。因为最初的需求不能满足客户的需求。

在其他地方,汉堡餐厅Creator(右上)使用20台电脑,350个传感器和50个执行器,在5分钟内提供6美元的汉堡。虽然没有使用经典的协作机械臂或AGV,但该系统是协作的,因为机器人制造的汉堡由人类工人交付给客户。

在饮料方面,创业公司Hypergiant最近宣布与TGI Fridays合作创建Flanagan,这是一家人工智能调酒师,为食客提供个性化的鸡尾酒。

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