扫地机器人的创世记|极客群星闪耀时

摘要

当你已经习惯家里那个跑来跑去的扫地机器人,你需要了解下 19 年前,它是被谁创造出来,送入家庭的。

编者按:
乔布斯曾说过,「我们来到世间,就是为了要在宇宙中留下不朽的印记」。在科技推动社会的进程中,有无数极客为这个世界留下了「闪耀的瞬间」。
尽管没有谁能够永远站立巅峰,但他们开启的这扇门,为后来者提供了站上巨人肩膀的机会,也推动着科技历史的车轮滚滚向前。         
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2008 年《机器人总动员》上映。

主人公瓦力是一台被遗留在地球上,经过程序设定,只会日复一日做着垃圾清理工作的机器人。然而它手捧绿植,满眼爱惜的一瞬间不知道击中了多少观众的内心。不过不少抹着眼泪的观众心中所想或许是,如果自己拥有一台能做家务的机器人就好了。

时隔 12 年,曾经对于大多数人来说的「奢望」已经变成现实。人们逐渐接受了一台扫地机器人在家里转来转去,将我们从繁重枯燥的家务活中解放出来。据德邦证券调研数据显示,2018 年全球扫地机器人市场规模约 27 亿美元。机器人相关技术的成熟和日渐完善的供应链体系,大大压低了硬件成本,人们花上大几百人民币甚至就能抱一台回家。

2002 年,比皮克斯赋予我们的想象和感动还早,iRobot 就已经将家用扫地机器人产品规模化落地。想想看,没有什么先驱经验可借鉴的二十年前,想要生产一款全新的机器人产品并且被市场认可并不容易。iRobot 必须解决两个主要难题,一、实用性。它不能是一个摆在实验室里被反复欣赏的「科研品」;二、成本控制,新鲜事物被市场接受的前提是消费者买得起才行。

iRobot 联合创始人兼CEO Colin Angle | iRobot

每一个领域都需要自己的开荒者,它打破技术的藩篱,将创新的点子落地成触手可及的产品。在机器人领域,iRobot 真正意义上开创了一个产品品类,并且改变了机器人在人们心中的固有印象。

机器人不是仅存于科幻电影和小说中,它已经真真切切地改变了人们的日常生活。


从实验室走到工厂 

iRobot 并不是扫地机器人概念的提出者。

1996 年,伊莱克斯品牌旗下的「三叶虫」第一次在 BBC Tomorrow's World 中亮相,从节目的名字不难看出,扫地机器人在当时绝对是个划时代的新鲜玩意儿。其实 1990 年 iRobot 成立之初,联合创始人 Colin Angle 经常被问到一个问题:「你什么时候能够发明清洁家里地板的机器人?」Angle 一般会反问一句,「你愿意花 5000 美元买这样一款产品吗?」

这足以证明当时扫地机器人技术并不成熟,早产的技术抬高了生产和制造成本,普通人根本消费不起。三叶虫的反应和运行速度较慢,且无法解决碰撞问题,以至于靠近墙壁等物体的小块区域总是无法被清理,产品厚度设计不合理,无法深入家具底部。

2001 年三叶虫发布时售价 1600 美元,当时戴森其实也设计了一款型号为 DC06 的扫地机器人,预估售价高达 3000 美元,最终并没有实现量产。技术不成熟是一方面,同时市场对扫地机器人这种非刚需的「奢侈品」并不感冒。

iRobot 在此之前做的事情与扫地机器人关系不大,但是很长一段时间里,三位从 MIT 走出来的联合创始人陷入了两难的境地:他们既想创造出与人们生活息息相关的产品,又要思考到底什么样的机器人产品能够赚钱。

他们尝试过多条产品线,探月机器人,疏通血管的纳米机器人,军事排雷机器人……即便今天看来,这些想法也足够前卫和有趣,但是却没有一项能给 iRobot 带来可观且持续的收益。联合创始人海伦·格雷纳曾经开玩笑说,「PackBot(排雷机器人)能带给我最大的安慰仅仅是战场上军人邮寄来的感谢信」。为了打开产品市场,iRobot 与各自领域的巨头合作,Colin Angle 说,「我们寻求的合作伙伴是有资金,有渠道并且懂市场的,这是我们的弱势,相反我们相信自己的技术足够前沿,足够有创新力。」 

iRobot 排雷机器人 | iRobot

直到 2001 年,制造扫地机器人的想法才开始浮现出来。

Roomba 起初的产品设定是一台没有真空吸力的机械式地毯清扫器。iRobot 在开发一款新产品之后,通常会咨询第三方调研机构的意见,再将产品推向市场。根据得到的反馈,如果 Roomba 能够加上真空吸尘功能,市场会为此多付一倍的价钱,Roomba 可以卖到 200 美元,正好符合 iRobot 对于 Roomba 的售价预期。

Roomba 团队采纳了这个想法,但是距离原定的上市时间仅剩几个月。团队经过反复测试,最终采用清洁产品制造商美国庄臣公司(S.C. Johnson & Son Inc.)地板清洁机器人的真空吸尘技术。此前,iRobot 与庄臣公司合作生产商用地板清洁机器人。

Angle 后来回忆道,正是之前那些算不上成功的尝试让 iRobot 最终制造出扫地机器人变得顺理成章。比如 Roomba 在清洁地面时执行的控制移动和导航规划算法与排雷机器人搜寻地雷的原理大致相同;与孩之宝(Hasbro)合作生产玩具时,iRobot 参观了很多中国工厂,掌握了控制低成本,规模化收益的生意模式。

iRobot 制造的机器人 | IEEE

难题的另一种解法

当扫地机器人还是大多数眼中的新鲜事物时,iRobot 竟然准备要走性价比路线。

戴森为了精确绘制和导航在 DC06 搭载了 80 个传感器和两台机载计算机,这让 DC06 重达 9 公斤(相当于三台普通扫地机器人的重量),这种只专注高成本技术的堆砌,最终让戴森的第一款扫地机器人产品成了实验的「小白鼠」。

而在机器人领域摸爬滚打这么多年,希望将机器人产品带入千家万户的 iRobot 则果断放弃了这种科技行业固有的思维模式,而是选择制造一款消费者买得起的扫地机器人。

iRobot 开创了「随机碰撞模式」,省去了大量机载传感器,尽量降低 Roomba 的处理器配置,从而实现了大幅缩减成本。「与其说 Roomba 是一台 PC 不如说它是一支游戏手柄。」彭博社如此评论道。Roomba 在地面随机移动,但是能够在遇到障碍物时改变方向,探测到台阶时自动停止。

这种设计理念来源于 Angle 就读于 MIT 期间研发的六条腿仿生机器人 Genghis,Genghis 受到昆虫启发,能快速对环境进行反应,如今这项技术叫做行为控制(Behavior Control),并且是大部分机器人的核心能力。

 Genghis | iRobot

Angle 等人对于 Roomba 受欢迎的程度始料未及,起初他们只告诉代工厂生产 15000 台,「然而大型零售商的电话蜂拥而至,希望能够代理 Roomba。」Brookstone CEO Michael F.Anthony 如此形容市场的紧俏,iRobot 不得不在圣诞节期间追加了 5 万台的生产订单。

两年后,iRobot 销量就突破了百万。

iRobot 去繁就简,尽量压低价格又做到实用。虽然初代产品也存在覆盖率低,吸力较弱等缺点,但是随着后续系列面世,产品性能不断提升,Roomba 800 更是在随机碰撞模式下通过配备灯塔虚拟墙实现对扫地机器人工作区域的分割和导航,进一步提高了清洁效率。iRobot 定位也逐渐走向中高端化。


   Roomba’s i7+ 能够预先扫描用户的居家环境,个性化定制清扫日程 | iRobot

从工业机器人起家,最终靠家用扫地机器人打开局面,iRobot 走了一条与过往完全不同的路。2016 年,iRobot 做了另一项重要的决定,将国防和安全部门以 4500 万美元出售给 Arlington Capital Partners。因为家用机器人已逐渐成为 iRobot 的营收主力,营收占比从 2008 年的 56% 增加到 2013 年的 88%。iRobot 之后相继推出 Braava 擦地机器人系列和 Terra 割草机器人,将精力集中在清洁机器人市场。

iRobot 不仅解答了什么样的机器人产品与人们生活息息相关,也证明了扫地机器人是机器人领域可以实现规模化、产业化的应用领域。


后来者居上

「创新性」在 iRobot 和创始人身上体现的淋漓尽致。站在时代的潮头,iRobot 和它的创始人曾经砍下「锐利」的第一刀,引领了扫地机器人产品的技术发展路径,定义了行业的「规则」。

「iRobot 创办初期,我们需要创造机器人的每一个元素。空间导航、语音识别、机器视觉等等方面都没有成熟可用的技术解决方案。」Colin Angle 说道。

2018 年 iRobot 研发费用为 9.7 亿元,收入占比高达 12.9%,2013 年之后一直稳定在 12%-13% 左右。因为对于研发的持续投入,iRobot 产品始终保持着技术领先性。据统计,其专利数量超过 1000 项。 它的成功在于做对了一件最重要的事:将摆在实验室里的发明落地到有可观利润,并且可以规模化生产的产品,做好与用户对齐。

如同沃兹尼亚克用 Apple II 踹开了从个人电脑从实验室到家庭、学校、办公室的大门,成为后来的新晋者们想要看齐和赶超的标的。但是 iRobot 踹开的那扇门也给了很多后来者机会。

「要在机器人领域迅速创造新的价值,你需要站在已有技术发展的肩膀上。从头开始可能是一个五年或者十年的项目。如果你能利用好,就能用更少的资本投资建造更多有用的机器人,这是成功的必要条件。」Angle 坦言。扫地机器人发展到今天有了很多可借鉴的技术,同时形成了比较完善的生态。很多新玩家因此崛起。

据 statista 统计,2014 年-2017 年期间 iRobot 的全球市场份额超过 60%,2018 年回落到 52%。后有科沃斯和小米、石头紧跟其后。2009 年,科沃斯推出地宝系列之后迅速崛起。凭借更宽的产品和价格选择以及技术优势,科沃斯产品覆盖随机式、激光导航和视觉导航,迎合了更多消费者的需求。2017 年之后小米和石头科技推出扫地机器人,依靠小米强势的渠道和流量优势,主打性价比。

相比之下,定位中高端市场的 iRobot 既不具备价格优势,技术上与竞争对手相差不多。它曾经手握的优势已经不够了,新入场者的奋起直追已经在逐渐蚕食 iRobot 原有的市场份额。近年来,iRobot 面临利润收窄和股价下跌的困境,Angle 将部分原因归为中美贸易摩擦导致的关税增加和国际市场增速放缓。

即便 iRobot 仍然牢牢把握美国市场,相比美国 16% 的市场渗透率,中国市场渗透率只有 4%,中国市场是 iRobot 一定不能放弃的机会。2018 年数据显示,科沃斯占据 41% 国内扫地机器人市场,小米和石头分别收割 14% 和 16%,留给 iRobot 只有 6%。这是残酷也是无奈的事实。

iRobot 不是靠幸运获胜的。推出扫地机器人产品之前,iRobot 已经在机器人领域摸爬滚打了十年,积累的技术和经验让它之后的成功顺理成章。走到新旧时代的交叉口,就像 Angle 所说,后来者能站在巨人的肩膀上,而曾经的开辟者和创新者遇见了前所未有的挑战和难题,定义「强势」的准则变了。

iRobot 目前在学习适应美国、日本等之外的新兴市场,同时探索扫地机器人智能化。Angle 表示,「iRobot 正在从一家以硬件为主的公司转型为一家以数据为主的公司。」

iRobot 的 Roomba 系列产品开始支持亚马逊 Alexa 智能语音助手功能 | iRobot 

Angle 对谁都毫不掩饰自己的梦想:他希望用机器人改变世界。当机器人不再是科幻电影中的存在,在千万个普通家庭的客厅里忙碌地工作着,背后推动这一切成为现实的 iRobot 迎来了最闪耀的时刻。

只不过创造奇迹的人不会永远都是英雄,这是科技商业领域残酷的事实。每个时代都有自己的缔造者和革新者,他们站在巨人的肩膀上,正在努力创造下一个奇迹。他们留在这世界上所有美好的存在,都在源源不断地推动着科技历史的车轮滚滚向前。


图片来源:iRobot

责任编辑:于本一

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