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软体机器人将重塑农业和食品市场 劳动力短缺问题迎刃而解

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 Emma Chou • 2018-06-22 16:18:09 来源:前瞻网 E1585G0
100大行业全景图谱

2011年,哈佛大学的George Whitesides教授帮助重写了机器的规则。他与哈佛大学和五角大楼国防高级研究计划局(DARPA)合作开发了仿生“软体机器人”。

他承担的挑战是创建一个机器人,可以通过不到两厘米高的间隙进行机动。虽然大多数机器人工程师尝试使用传统的刚性机器人,但Whitesides从大自然和活生物体中获得灵感。他创造了一种全新的软体机器人,完全由柔顺的弹性聚合物制成。与刚性材料制造的机器人相比,软体机器人的灵活性使其能够轻松完成DARPA挑战。这是机器人领域的一个突破。

与DARPA合作的最早技术应用在生物医学领域。软体机器人可以在侵入性手术中使用,适应性和精细地在身体周围活动,或者安全地运输器官和软组织,而不会造成伤害。但不久之后,工业自动化将成为这项突破性技术的应用。

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图片来源:Soft Robotics 

诸如电子商务,先进制造业和食品与农业等行业面临日益增长的压力,寻找自动化解决方案来处理劳动力不断下降,客户需求不断增加以及在食品安全标准日益严格的情况。然而,这些行业产品的变量和脆弱性在很大程度上已经将它们排除在自动化之外。

虽然Whitesides的工作催生了一个全新的学术研究和开发重点领域,但在2013年,Soft Robotics Inc.成为开发第一个也是唯一商业应用的先锋力量。它将这项技术推广到商业产品中,可以为全球的工业客户解锁自动化。通过利用专利材料科学和人工智能,Soft Robotics构建了自动化解决方案,能够像人类的手一样灵活掌握物品。它为机器人自动化带来了革命性的变化,满足世界需求,并在每个市场实现工业生产力。

为什么我们需要软体机器人?

食品加工和包装,主要是生产和烘焙食品,是一个高度手工的过程。劳动力成本是对总产品成本的重要投入。从历史上看,这些市场的工人是来自低成本的移民劳动力。但在过去几年里,我们看到,农产品和其他粮食生产市场的劳动力供应显著减少。

无论是加利福尼亚州萨利纳斯的移民劳动力减少,还是英国退欧对劳动力自欧盟国家流入英国的影响,还是澳大利亚新近通过的“背包客”劳工监管障碍,这都是一个全球性问题。它对世界各地的食品成本和供应产生直接影响。随着劳动力日益稀缺,生产者开始转向自动化,以维持生产力,并在许多情况下提高其食品生产企业的经济可行性。

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传统机器人被设计为非常有效地执行单个任务。但是当物品或任务发生变化时(这在食品中经常出现这种情况),这些传统机器需要重新整合和重新编程,这可能需要花费数百小时和大量资金投入。

这个问题不仅限于食物。随着消费品需求的增加以及先进制造业和电子商务等行业的劳动力限制,对机器人灵巧操作的需求比以往更加强烈。即使是美国政府在其2016年机器人技术报告中也提到了“灵活抓握机制,即允许灵活操作日常物品”作为“国家当务之急”。

当今的大多数机器人解决方案都基于硬连接和视觉系统,因此难以拾取食物等柔软和多变的物体,或与人类安全地进行交互。传统的机器人制造商试图用刚性连接,传感器和复杂的视觉系统来模仿人类的手。Soft Robotics通过材料科学解决了这个问题,而不是通过更高水平的成本和复杂性。

Soft Robotics技术的设计灵感来自章鱼 —— 从传统的机器人技术的范式转变。这导致了一种由聚合物组成的软体机器人执行器的发明,这些聚合物不需要传感器或其他机电设备进行操作。该系统的计算能力被内置在夹具本身中,这是一种带有微流体通道材料的专有混合物。当启动时,它模拟章鱼的触角以复制人手的抓握和握持能力。

如今,只有12%的非汽车行业由机器人实现自动化,因为现有的刚性机器人无法解决灵活操纵可变产品和非结构化任务的问题。 通过利用柔软和合规材料的特性,我们能够构建一套全新的适应性和灵巧机械手,为这些劳动力匮乏的行业开辟全新的应用。

推动食品生产的未来

21世纪的农业面临着生产更多粮食来养活日益增长的人口的挑战,与此同时农村劳动力减少。 据联合国统计,上个世纪,全球人口翻了两番。 随着发展中国家收入的增加,这种增长正在推动全球粮食需求,预计到2050年将增长59%至98%。

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这将以新的方式塑造农业和食品市场。农民需要提高产量,但由于劳动力短缺,生产减缓,扩张困难。 2002年至2014年间,农业劳动力短缺造成的年收入损失达30亿美元。加利福尼亚州生产的三分之一美国蔬菜和三分之二水果及坚果,都受到严重影响。根据农业劳动力调查和美国农业普查,该州在2002年至2014年间失去了近40%的农业劳动力。解决农业生产力方面的挑战不仅会为世界提供粮食,而且会创造就业机会,并将以农业为基础的经济转变为出口经济。

劳动力短缺和食品安全问题的现实直接影响到全球食品的成本和可获得性。Soft Robotics的技术帮助新兴行业将自动化带入其处理和包装应用。地球上的每个人都参与全球食品供应链。我们正在努力确保粮食生产者的经济生存能力,以供应这一市场。

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