2019年世界機(jī)器人大會現(xiàn)場,這邊愛國熱情迸發(fā)的格力機(jī)器人樂隊獻(xiàn)上一首“我愛你中國”,那邊眼疾但手確實不快的庫卡機(jī)器人為口干舌燥的觀眾倒?jié)M飲料,角落里哈工大機(jī)器人對才藝展示環(huán)節(jié)嗤之以鼻,專心電焊,堪稱搬磚模范。那么問題來了,為什么這些巧奪天工的機(jī)械臂都在“工業(yè)機(jī)器人”展區(qū)?機(jī)械臂在家庭有無用武之地?空間有多大?

圖片來源:華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院

1、行業(yè)概況:也許會是一大片尚未開墾的藍(lán)海

新中國第一批“解放”牌汽車下線是1956年7月13日,這時距離福特的第一條流水生產(chǎn)線投入使用,已經(jīng)是40余年之久。當(dāng)時人們并沒有覺察到,新一輪的革命已經(jīng)在悄悄醞釀。就在這一年,一家名為Unimation的公司成立,三年后,該公司生產(chǎn)出世界第一臺工業(yè)機(jī)械臂Unimate。其后數(shù)十年,汽車工業(yè)及其他自動化制造領(lǐng)域?qū)⒊蔀樽畲笫芤嬲摺?/p>

圖1 2014-2018年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商行業(yè)應(yīng)用分布情況

資料來源:招商銀行研究院

經(jīng)過60余年發(fā)展,機(jī)械臂的應(yīng)用目前已經(jīng)擴(kuò)展至3C、塑料化工、食品等眾多行業(yè)。應(yīng)用領(lǐng)域中工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用占絕對主導(dǎo),機(jī)械臂直接在家庭應(yīng)用則幾乎不在業(yè)界的話語體系中。而考慮到以下三方面,產(chǎn)新君認(rèn)為家庭應(yīng)用場景也許會有機(jī)械臂的廣闊拓展空間:(1)現(xiàn)代人時間意識進(jìn)一步加強(qiáng)帶來廚房內(nèi)重復(fù)性無趣工作替代的需求(當(dāng)然還有很多在廚房醉心享受美食制作過程的人,以這種方式來擁抱生活值得敬重和學(xué)習(xí));(2)家庭小型化、獨居化帶來的人機(jī)陪伴和互動交流、教育娛樂需求;(3)深度老齡化及電子產(chǎn)品依賴帶來亞健康保健及康復(fù)需求。下面我們依次來分析。

2、應(yīng)用場景:將走進(jìn)客廳與臥室,短期卻很難走進(jìn)廚房

梳理機(jī)械臂在家庭可能應(yīng)用的場景,按照空間分布,可以總結(jié)為廚房應(yīng)用、客廳應(yīng)用與臥室應(yīng)用。如果你家是大開間,請忽略上述分類,用“開間應(yīng)用”這個詞代替。

 廚房應(yīng)用市場規(guī)模相對較小,服務(wù)靈活度不足,短期難以商業(yè)化。廚房類應(yīng)用主要就是“吃吃喝喝”。先說吃,做吃的機(jī)械臂包括專門參與備菜環(huán)節(jié)的機(jī)械臂,如改刀、攪拌等動作,專門制作某類食品如壽司、面條、煎餅等,以及可以制作多種食品的機(jī)械臂,如Moley Robotics的廚房機(jī)器人,號稱能制作出2000多種不同的菜品,還可以定制菜品。關(guān)于喝的機(jī)器人主要包括飲品制作與服務(wù)機(jī)械臂,調(diào)酒機(jī)械臂等。2019年機(jī)器人大會格力智能咖啡廳就是一個六軸機(jī)械臂化身智能咖啡師,獵豹移動展臺專門用于調(diào)制咖啡的“豹咖啡”是一款機(jī)械臂,現(xiàn)場為觀眾調(diào)咖啡很是惹眼。

圖2  獵豹移動的端飲料機(jī)械臂

圖片來源:華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院

廚房機(jī)械臂存在的根本邏輯在于其大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的能力,因此天然適合商用場景。有人可能會說,我就愛吃刀削面,天天都想吃刀削面,我也需要大規(guī)模生產(chǎn)刀削面的能力。那我只能說:天天吃刀削面,對身體也不好。即使在商業(yè)場景,目前也只有少數(shù)機(jī)械臂產(chǎn)品有一定落地規(guī)模,絕大多數(shù)仍然是概念階段。而若想走進(jìn)家庭,還需要面對家庭應(yīng)用特殊的挑戰(zhàn)。

圖3 獵戶星空廚房機(jī)器人切黃瓜

圖片來源:獵戶星空宣傳視頻

圖4 Moley Tobotics廚房機(jī)器人

圖片來源:Moley Tobotics

挑戰(zhàn)一:目標(biāo)客群狹窄,能夠有足夠的廚房空間、消費能力、新事物接受度高的家庭比例很低。參考Motoman SDA5廚房機(jī)器人及Moley Tobotics廚房機(jī)器人形態(tài),類似體型的廚房機(jī)器人占地約在1-2平米。誰家廚房有這么大空地?挑戰(zhàn)二:家庭做飯的工作量與餐廳不是一個量級,從工作量角度對機(jī)器替代的需求要弱很多。同時機(jī)械臂標(biāo)準(zhǔn)化、程式化的操作與家庭對飲食的隨意性、靈活性的需求以及某些廚藝環(huán)節(jié)不可結(jié)構(gòu)化的特點存在天然矛盾。挑戰(zhàn)三:你需要先為它服務(wù),它才能為你服務(wù)。在做飯機(jī)械臂為人服務(wù)之前,人還是需要做一些準(zhǔn)備工作,而做這些準(zhǔn)備工作的時間,或許已經(jīng)足夠自己做一頓飯了。

客廳應(yīng)用以“陪你玩”為主,同類細(xì)分市場已經(jīng)驗證。當(dāng)前非機(jī)械臂類機(jī)器人在客廳的應(yīng)用,可以總結(jié)為三類,一是“幫你干”,二是“替你管”,三是“陪你玩”。“幫你干”主要包括掃地機(jī)器人、擦窗機(jī)器人等,“替你管”主要指的是管家機(jī)器人,有些管家機(jī)器人同時覆蓋了“陪你玩”的功能,“陪你玩”主要指的是部分管家機(jī)器人及娛樂為主的人形機(jī)器人。這個領(lǐng)域的典型企業(yè)包括科沃斯、iRobot、優(yōu)必選、浦桑尼克、�，斕氐取＿@些場景哪些還有機(jī)械臂分蛋糕的空間?

“幫你干”的場景,又分為兩類,一類是它來干,你來看。當(dāng)然你看不看,它都會干。這里面除了洗碗、端茶倒水,都對整體移動性有一定要求,這些機(jī)械臂克服起來都有難度。而洗碗已經(jīng)有洗碗機(jī),端茶倒水這個工作時效要求高,等機(jī)械臂把飲品弄好,客人已經(jīng)走了。所以完全它來幫你干,機(jī)械臂愛莫能助。還有一類,它是你的一部分,比如仿生手臂,為上肢缺失的患者使用。嚴(yán)格上這類需求不局限于客廳,隨用戶移動。這類需求真實存在且體量巨大。

“替你管”,顯然靠的是腦子,不是四肢,所以機(jī)械臂也沒什么優(yōu)勢,反而顯得四肢發(fā)達(dá),頭腦簡單。機(jī)械臂在客廳的應(yīng)用,主要集中在“陪你玩”�？赡艿膱鼍鞍�括下棋、寫字繪畫、搭積木、輔助拍照等。從產(chǎn)品角度,陪你玩類的產(chǎn)品體積與價格均相對適中。優(yōu)必選5年銷售額增長近1000倍�！短熵堄H子消費報告2019》顯示智能娛樂陪伴智能機(jī)器人銷量增速接近400%,已經(jīng)驗證了這一細(xì)分市場的巨大消費能力。

圖5 LUKE 仿生假肢協(xié)助拆包裹

圖片來源:LUKE宣傳材料

圖6 兒童娛樂教育

圖片來源:NACHI雙臂協(xié)作機(jī)器人

臥室應(yīng)用市場規(guī)模巨大,想象空間十分豐富。臥室應(yīng)用主要集中在與人健康相關(guān)的領(lǐng)域,具體可以分為兩大類,即康復(fù)與保健。

這里的康復(fù)不僅包括術(shù)后,也包括殘疾輔助、日常照料,主要面向手臂或全身存在移動困難的群體,如腦卒中患者、上肢截肢患者等,以老年人為主要人群。根據(jù)衛(wèi)健委數(shù)據(jù),我國60歲及以上老年人約2.5億。2023年,中國將正式進(jìn)入深度老齡社會。

保健方面,主要應(yīng)用是中醫(yī)式按摩。需求群體不僅包括出行不便的老年人,也包括年輕的辦公室一族。全國頸椎病、腰椎病患者數(shù)量超3億,加上各種身體部位亞健康、勞損等有按摩需求共約4億。360《手機(jī)依賴度調(diào)查報告》顯示單日手機(jī)使用時長方面。有12.4%的人每天使用手機(jī)時間超過6小時,屬于重度依賴手機(jī)人士。而降低標(biāo)準(zhǔn)的中度使用者(每天使用2-5小時),占比達(dá)到57.1%。對智能的依賴逐漸加劇,使得頸椎、腰椎等老年病年輕化的趨勢無法逆轉(zhuǎn)。按照戶均兩人存在按摩需求,戶均相關(guān)消費300元計算,僅按摩場景一項市場規(guī)模即可達(dá)到千億。加上巨大的康復(fù)需求,臥室應(yīng)用總規(guī)模為數(shù)千億。(劃重點:長時間使用手機(jī)不利于身體健康。)

圖7 MASSAGE Robotics 按摩機(jī)械臂

圖片來源:MASSAGE Robotics宣傳材料

機(jī)械臂在臥室應(yīng)用的很多場景或許目前并沒有在人們的想象范圍內(nèi),隨著技術(shù)與市場的發(fā)展,各類需求也將逐漸被挖掘。生活大爆炸中,Howard從實驗室偷來了一個機(jī)械臂,這個家伙可以幫助他搬東西、按摩。甚至做了不可描述之事,不幸的是,出現(xiàn)了機(jī)械故障,竟然被夾住了�？粗�下面的圖片,是不是感覺有點疼?

圖8 Howard與它的機(jī)械臂

圖片來源:生活大爆炸

從三大應(yīng)用場景看,在深度老齡化背景下,臥室相關(guān)應(yīng)用前景最為廣闊,市場規(guī)模最為可觀,其次為客廳相關(guān)應(yīng)用,細(xì)分領(lǐng)域潛力已經(jīng)驗證。而廚房相關(guān)應(yīng)用市場規(guī)模較小,且落地路徑是先進(jìn)餐廳再進(jìn)家庭,短期商業(yè)化難度較大。

3、技術(shù)實現(xiàn):家庭應(yīng)用存在特殊需求

工業(yè)用機(jī)械臂的核心技術(shù)在控制器、伺服電機(jī)與減速器。而家庭應(yīng)用對其各方面性能有其特殊的要求。

控制器方面,主要難點在(1)算法響應(yīng)速度,尤其當(dāng)機(jī)械臂感知異常時進(jìn)行調(diào)整或者終止操作的速度,嚴(yán)重影響用戶的體驗,甚至可能影響到用戶的安全。(2)位置、力度、協(xié)調(diào)等控制,尤其對仿人手機(jī)械臂的手指控制與協(xié)調(diào)來說,難度倍增。

伺服電機(jī)方面,主要難點在于(1)重量控制。很多家庭應(yīng)用場景要求具有一定移動性,而電機(jī)與減速器作為重要的重量貢獻(xiàn)部件,在性能與整體穩(wěn)定性之間平衡是無法回避的問題。(2)微型電機(jī)設(shè)計。在多個家庭場景中可能需要柔性關(guān)節(jié),也就對電機(jī)的尺寸有了要求,比如驅(qū)動仿人手機(jī)械臂手指的微型電機(jī)。

減速器方面,除了某些場景對重量有特殊要求,沒有其他特殊的要求。

其他可能涉及的特殊的技術(shù)包括腦機(jī)接口技術(shù),如腦電波控制機(jī)械手,及各類輕量化技術(shù)及材料。家庭環(huán)境的另外一個重要挑戰(zhàn)在于,對于非移動的機(jī)械臂,它的底座如何能有機(jī)的與家庭現(xiàn)有環(huán)境中的物體結(jié)合起來,既能夠?qū)崿F(xiàn)自身穩(wěn)定性,又可以最大程度降低對家庭環(huán)境的破壞或損毀,這可能需要根據(jù)具體場景進(jìn)行適應(yīng)性改造。

4、展望:20年后,每家都會有一個機(jī)械臂

從需求與技術(shù)兩個維度,我們暢想了機(jī)械臂在家庭應(yīng)用的前景,潛在市場規(guī)�？捎^,技術(shù)瓶頸也并硬傷。目前國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展還處于十分早期的階段,以機(jī)械臂家庭應(yīng)用場景作為重要發(fā)展方向的公司已有一些。產(chǎn)新君印象比較深的是深圳越疆,研發(fā)了一款家庭產(chǎn)品——DOBOT睿記,一個手持?jǐn)z像云臺,嚴(yán)格講并不算機(jī)械臂。未來這一市場能否加速釋放,取決于以下“五化”能否實現(xiàn):小型化、輕量化、簡單化、智能化、與價格親民化。

(1)小型化。簡單說,買的起機(jī)械臂的,房子一定在大城市,大城市的房子,空間寸土寸金,人還是不夠住,還能輪到機(jī)器人?

(2)輕量化。只有輕量化,才可能實現(xiàn)便捷可移動,無論是在購買、安裝、搬家移動等各類場合下,才不會成為累贅。但輕量與穩(wěn)定存在天然矛盾,這方面的挑戰(zhàn)仍需要研究。

(3)簡易化。主要指在人機(jī)交互過程中,避免流程過度設(shè)計,把簡單問題復(fù)雜化,反而增加了用戶的時間精力投入。

(4)更加智能化。當(dāng)前產(chǎn)品智能水平仍弱人工智能,只有在人機(jī)交互時,響應(yīng)與調(diào)整的時間能夠讓人盡量不察覺它是個機(jī)器人,且未來能夠在使用過程加入更多的情感交互,才是真正的智能。

(5)價格親民化。再好的技術(shù),太貴也賣不出去。所以無論是控制器、減速器還是電機(jī),面向家庭的產(chǎn)品需要更多考慮性價比,而不只是性能。

20年之后,也許完全能夠替代家政服務(wù)人員的仿人機(jī)器人已經(jīng)成熟,每個家里可以擁有一個ta,做飯洗衣、端茶倒水、按摩聊天等等無所不能。如果仿人機(jī)器人成熟不到那個程度,能干部分家務(wù)/服務(wù)的機(jī)械臂家家都有可能性應(yīng)該會更大一些,有求“臂”應(yīng),您支持嗎?

參考資料:

1、招商銀行,《智能制造之工業(yè)機(jī)器人二:接近谷底,客戶選擇考慮模式和子領(lǐng)域》

2、天貓,《中國式養(yǎng)娃:2019天貓親子消費報告》

3、Robotics,《自適應(yīng)機(jī)器人:定義工業(yè)機(jī)械臂的未來》

4、華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院,《掃地機(jī)器人:未來的KING OF AI?》