Вече не е научна фантастика: Хибриди човек-машина – Какво хуманоидните роботи могат да правят по-добре от всяка друга машина

Повече от просто изкуствен интелект: Единственият основен проблем, който все още възпрепятства триумфа на хуманоидните роботи

Дълго време те бяха част от научната фантастика, но сега навлизат във фабричните цехове на реалния свят: Започва нова ера на автоматизация, водена от хуманоидни роботи, които вече не работят като специализирани машини в изолирани среди, а като универсални асистенти точно до нас. Тази промяна на парадигмата е възможна благодарение на сливането на две мегатенденции: революционен напредък в изкуствения интелект, който позволява на роботите да учат чрез наблюдение, и високоразвити сензори и задвижващи механизми, които им придават движения, подобни на човешките.

Докато автомобилни гиганти като BMW и Mercedes-Benz, както и глобални логистични компании, вече стартират първоначални пилотни проекти за автоматизиране на монотонни и физически взискателни задачи, пътят към масовото внедряване все още е изпълнен със значителни препятствия. Ограниченият живот на батерията, нерешените проблеми с безопасността и все още високите разходи за придобиване възпрепятстват широкото внедряване. Въпреки това прогнозите са огромни и глобалната надпревара между САЩ и Китай за технологично превъзходство вече е в разгара си. Дали сме в началото на революция, която ще оформи устойчиво нашия работен свят и общество, или е просто реклама с нерешени проблеми? Този преглед хвърля светлина върху текущото състояние на технологиите, най-големите предизвикателства и дългосрочните визии зад новата ера на роботиката.

Свързано с това:

• Пазарен анализ и преглед на хуманоидни роботи с полезен товар от 10 кг и повече, както за покупка, така и за наем

Новата ера на роботите: Защо хуманоидните машини биха могли да оформят бъдещето на автоматизацията

Изправени ли сме пред промяна на парадигмата в роботиката? Докато традиционните индустриални роботи служеха десетилетия като специализирани работни коне в уединени производствени зони, ново поколение хуманоидни роботи си проправя път към човешкото работно място. Въпросът вече не е дали тези машини ще се появят, а колко бързо ще станат широко разпространени и каква роля ще играят в нашето бъдеще.

Какво прави хуманоидните роботи толкова специални?

Какво отличава хуманоидния робот от конвенционалния индустриален робот? Отговорът се крие в основната му философия на проектиране. Хуманоидният робот има човекоподобна телесна структура с две ръце, два крака и подвижен торс. Тази конфигурация отваря изцяло нови възможности, тъй като позволява на машините да работят в среди, първоначално проектирани за хора.

Решаващото предимство се крие в тяхната универсална адаптивност. Докато традиционните роботи са специално проектирани за определени задачи и често изискват значителни модификации на работната среда, хуманоидните роботи теоретично могат да се използват навсякъде, където работят хора. Те използват едни и същи врати, стълби и работни повърхности и работят със едни и същи инструменти и машини.

Какви технологични постижения ще позволят пробива?

Как е възможно десетилетия изследвания внезапно да доведат до технология, готова за пазара? Отговорът се крие в сливането на няколко технологични разработки. От една страна, напредъкът в електромеханичните задвижващи механизми и значителните подобрения в сензорната технология са създали хардуерната основа. Съвременните хуманоидни роботи са оборудвани със сложни системи от камери, лидарни сензори, микрофони и сензори за сила и въртящ момент. Тактилните сензори им позволяват да откриват дали влизат в контакт с предмети или хора.

От друга страна, изкуственият интелект се превърна в най-важния двигател за хуманоидните роботи. Пробивите в тази област са постигнати по-бързо, отколкото дори експертите са очаквали. Генеративните модели на изкуствен интелект революционизират начините, по които роботите могат да взаимодействат, и биха могли да бъдат ключът към осигуряването на роботи с модели на света, които им позволяват да се ориентират в средата си.

Как големите поведенчески модели революционизират управлението на роботи?

Какво се случва, когато роботите вече не се програмират, а се обучават? Boston Dynamics демонстрира напълно нов подход със своя робот Atlas: Големи поведенчески модели (LBM). Те позволяват на робота да учи сложни задачи чрез наблюдение, вместо да бъде програмиран подробно за всяко движение.

Технологията работи подобно на езиковите модели: Atlas може да научи както прости задачи за вземане и поставяне, така и по-сложни манипулации, като например връзване на въже, обръщане на бар стол или разстилане на покривка. Особено важно е да се отбележи, че тези задачи биха били изключително трудни за изпълнение с помощта на традиционни техники за програмиране на роботи, тъй като включват деформируеми геометрии и сложни манипулационни последователности.

Къде вече работят хуманоидните роботи днес?

Кои компании вече използват хуманоидни роботи на практика? Списъкът с търговски приложения е все още управляем, но доста впечатляващ. Agility Robotics пое пионерската роля със своя робот Digit. В средата на 2024 г. компанията подписа многогодишен договор с логистичния доставчик GXO. Роботите Digit се използват в текстилна компания, където те взимат кутии от транспортни стелажи и ги поставят на конвейерни ленти.

BMW тества хуманоидни роботи на калифорнийската компания Figure в завода си в Спартанбърг, САЩ, от около година. Роботите Figure 02 вземат метални части от транспортен стелаж и ги поставят в приспособление. Mercedes-Benz също тества хуманоидни роботи на базираната в Тексас компания Apptronik в своя Digital Factory Campus в Берлин и в производствените си заводи. Роботите Apollo все още имат сравнително прости задачи: транспортиране на компоненти или модули до производствената линия или извършване на първоначални проверки на качеството.

Защо производителите на автомобили са водещи?

Какво прави автомобилната индустрия идеален полигон за тестване на хуманоидни роботи? Индустрията е изправена пред няколко предизвикателства, с които хуманоидните роботи могат да се справят. Първо, има остър недостиг на квалифицирани работници, особено във физически взискателни области. Второ, съвременните производствени методи изискват по-голяма гъвкавост, която традиционните стационарни роботи не могат да предложат.

Хуманоидните роботи предлагат решаващо предимство тук: те могат да бъдат интегрирани в съществуващи производствени линии, без да се изискват обширни модификации. Това е особено ценно в така наречените ситуации на изоставени производствени площи, където съществуващите съоръжения трябва да бъдат автоматизирани. Тяхната човекоподобна форма позволява на роботите да използват същите инструменти и работни станции като човешките работници.

Какви предизвикателства ограничават употребата му?

Защо хуманоидните роботи все още не са широко разпространени? Най-големите препятствия се крият в няколко критични области. Животът на батерията представлява фундаментално предизвикателство. Настоящите хуманоидни роботи имат живот на батерията само от 2 до 4 часа. За практическа употреба е необходимо подобрение до поне 4 до 5 часа с бързо зареждане в рамките на един час.

Проблемът се състои в енергийната интензивност на движението в изправено положение. Стоенето и ходенето в изправено положение по стабилен начин е енергоемко и изисква огромна изчислителна мощност, която от своя страна консумира съответно голямо количество енергия. Ходенето на два крака е по-неефективно от търкалянето. Хуманоиден робот с тегло приблизително 80 кг и обем на тялото от 80 литра има ограничено място за батерии, когато се вземат предвид крайниците, двигателите, електрониката и структурните компоненти.

Колко сложен е механичният дизайн?

Какво прави дизайна на хуманоидните стави толкова труден? Човекът има 140 истински стави; включително така наречените фалшиви стави, като междупрешленните дискове, броят им нараства до 212. Хуманоидният робот, от друга страна, трябва да се справи само с около 48 до 68 стави. Това намаление води до компромиси в мобилността и обяснява защо дори усъвършенстваните роботи все още изглеждат „сковани в бедрата“.

Изискванията към технологията на ставите са екстремни. Хуманоидните роботи изискват изключително компактни конструкции, които интегрират двигатели, скоростни кутии, задвижвания, енкодери и сензори в един модул. Едновременно с това те трябва да предлагат ниско тегло, ниска консумация на енергия, минимално генериране на топлина и висока скорост на реакция. В зависимост от позицията им в тялото, изискванията варират значително: ставите на краката трябва да понасят големи натоварвания и да генерират високи въртящи моменти, докато ставите на ръцете и китките трябва да бъдат оптимизирани за прецизност и компактност.

Какви рискове за сигурността съществуват?

Защо безопасността е най-голямата пречка пред масовото внедряване на хуманоидни роботи? За разлика от традиционните промишлени роботи, които работят в защитени зони, хуманоидните роботи са предназначени да работят директно заедно с хората. Това създава изцяло нови предизвикателства пред безопасността.

Критичен проблем е контролът на баланса. Когато робот ходи на два крака, надеждна система за управление трябва да осигурява баланса му. Ако системата за управление се повреди, роботът може да падне и да нарани хора наблизо. Хуманоидните роботи често са големи, тежки и мощни. Без адекватни предпазни мерки, те биха могли неволно да наранят хора чрез сблъсъци, смачкване или падания.

Нещо повече, все още няма установени стандарти за безопасност за динамично стабилни промишлени мобилни роботи. Въпреки че Международната организация по стандартизация (ISO) е назначила комитет за разработване на правила за безопасност, тези стандарти все още са в процес на разработка.

Кога хуманоидните роботи ще станат икономически изгодни?

На каква цена хуманоидните роботи ще се превърнат в икономически привлекателна алтернатива? Цените падат драстично по-бързо от очакваното. В момента повечето хуманоидни роботи струват между 200 000 и 250 000 долара. Шефът на производството на Mercedes-Benz Йорг Бурзер е цитиран да казва: „Цените ще бъдат от решаващо значение... когато достигнат двуцифрена цифра от хиляда долара – което е напълно възможно – ще стане много интересно.“.

Оптимистичните прогнози предвиждат значително по-ниски разходи. Немската консултантска компания Nexery очаква средна продажна цена от 55 000 долара през 2030 г. Morgan Stanley прогнозира, че до 2050 г. средната продажна цена на хуманоиден робот ще падне до 50 000 долара, което е приблизително еквивалентно на цената на едногодишния човешки труд в страните с високи доходи.

Анализът на разходите става особено интересен, когато се вземе предвид общото работно време. Ако робот работи на две 8-часови смени на ден, робот, струващ 16 000 щатски долара, на практика струва по-малко от 2,75 щатски долара на час под формата на амортизация за период от 3 години.

Колко голям може да стане пазарът?

Какви икономически измерения биха могли да достигнат хуманоидните роботи? Прогнозите варират значително, но всички сочат огромен потенциал за растеж. Morgan Stanley изчислява, че пазарът на хуманоидни роботи може да достигне обем от 5 трилиона долара до 2050 г., включително свързаните с тях вериги за доставки, както и услуги за ремонт, поддръжка и поддръжка. До 2050 г. биха могли да се използват над 1 милиард хуманоидни роботи.

Най-амбициозната прогноза идва от главния изпълнителен директор на Tesla Илон Мъск, който предсказва, че до 2040 г. в света ще има десет милиарда хуманоидни роботи – повече от 9,2 милиарда души, които според прогнозите на ООН ще живеят на Земята през 2040 г. В началото на 2024 г. Goldman Sachs прогнозира пазарен обем от 28 милиарда щатски долара за 2035 г. – шест пъти по-висок от предишната оценка.

Ново измерение на дигиталната трансформация с „Управляван ИИ“ (изкуствен интелект) – платформа и B2B решение | Xpert Consulting - Изображение: Xpert.Digital

Тук ще научите как вашата компания може да внедри персонализирани решения с изкуствен интелект бързо, сигурно и без високи бариери за навлизане.

Управляваната AI платформа е вашето цялостно и безпроблемно решение за изкуствен интелект. Вместо да се занимавате със сложни технологии, скъпа инфраструктура и продължителни процеси на разработка, вие получавате готово решение, съобразено с вашите нужди, от специализиран партньор – често само в рамките на няколко дни.

Ключовите предимства накратко:

⚡ Бързо внедряване: От идея до готово за употреба приложение за дни, а не за месеци. Ние предлагаме практични решения, които създават незабавна добавена стойност.

🔒 Максимална сигурност на данните: Вашите чувствителни данни остават при вас. Гарантираме сигурна и съвместима обработка без споделяне на данни с трети страни.

💸 Без финансов риск: Плащате само за резултати. Високите първоначални инвестиции в хардуер, софтуер или персонал са напълно елиминирани.

🎯 Фокусирайте се върху основния си бизнес: Концентрирайте се върху това, което правите най-добре. Ние се грижим за цялостното техническо внедряване, експлоатация и поддръжка на вашето AI решение.

📈 Готов за бъдещето и мащабируем: Вашият изкуствен интелект расте с вас. Ние гарантираме непрекъсната оптимизация и мащабируемост и гъвкаво адаптираме моделите към новите изисквания.

Повече информация тук:

• Управляваното решение с изкуствен интелект - Индустриални услуги с изкуствен интелект: Ключът към конкурентоспособността в секторите на услугите, промишлеността и машиностроенето

Кои държави са водещи в развитието?

Къде са центровете на иновациите в хуманоидната роботика? Пазарните наблюдатели виждат САЩ и Китай като очевидни лидери. Международната федерация по роботика изброява 46 компании по света, които са разработили хуманоидни роботи с крака: осем в Северна Америка, 21 в Китай и шест в Япония и Корея.

В Китай правителството си постави ясни цели за развитие в тази област преди години и предоставя огромна подкрепа на индустрията. В САЩ огромни суми рисков капитал се вливат в стартиращи компании за роботика. Освен това в САЩ има голям интерес към използването на роботика за военни и охранителни цели, което води до значително финансиране от DARPA и Министерството на отбраната на САЩ.

Свързано с това:

• Краят на автоматизацията? Повече от просто машини: Открийте как роботите мислят, чувстват и управляват собствения си бизнес

Каква роля играе Германия в хуманоидната роботика?

Може ли Германия все още да настигне хуманоидната роботика? Единственият немски играч, получил значително признание в тази област, е Neura Robotics от Метцинген, близо до Щутгарт. Основана през 2019 г., компанията се фокусира предимно не върху хуманоидни роботи, а върху „когнитивни роботи“. От петте робота в продуктовата ѝ линия само един е хуманоиден.

Германският изследователски център за изкуствен интелект (DFKI) работи интензивно върху бъдещето на хуманоидната роботика. Изследователският отдел „Системи за изкуствен интелект за обучение на роботи“ (SAIROL) разработва алгоритми за управление, базирани на обучение, за хуманоидни роботи. Иновационният център за роботика DFKI в Бремен изследва иновативни методи за безопасно и самообучаващо се управление на роботи.

Кои са най-важните области на приложение?

В кои области първо ще бъдат внедрени хуманоидните роботи? Първите търговски приложения са концентрирани в логистиката и производството, където задачите са повтарящи се и структурирани. Очаква се над 90 процента от хуманоидните роботи, предвидени до 2050 г., да бъдат използвани за промишлени и търговски цели, като по-малко от 10 процента ще бъдат използвани в домакинствата.

В производството хуманоидните роботи могат да изпълняват голямо разнообразие от задачи: управление на машини, зареждане на производствени линии, транспортиране на детайли между работни станции, монтажни работи, товарене и разтоварване на машини, заваряване, завинтване, полиране и шлайфане, лепене и дозиране, инспекция и контрол на качеството, както и боядисване.

Как се променя начинът на работа от детерминистичен към автономен?

Какво означава промяната на парадигмата от детерминистична към автономна роботика? Докато движенията на класическите роботи са програмирани до най-малкия детайл, хуманоидните роботи са предназначени да разпознават и анализират средата си и, поне в определени граници, да вземат автономни решения относно действията си.

Тази трансформация не се ограничава само до хуманоидни роботи, но може да се приложи и към стационарни роботи или такива на колела. Изкуственият интелект първоначално е независим от физическата форма и може да се използва в различни „въплъщения“. Въпреки това, хуманоидните роботи предлагат уникални предимства поради своята гъвкавост и адаптивност към човешката среда.

Какви алтернативни концепции има?

Два крака винаги ли са най-доброто решение? Много разработчици и потребители се питат дали робот с два крака е наистина оптималното решение или може би такъв с четири крака би бил по-подходящ. Четирикраките роботи вече се използват продуктивно: кучето робот „Spot“ на Boston Dynamics от известно време обикаля заводите на Audi и BMW, сканира съоръженията и създава цифрови близнаци на фабриките.

Apptronik проектира своя робот Apollo с модулна конструкция. В зависимост от приложението, клиентът може да получи торса на шаси с колела или монтиран на фиксирана основа. Тази гъвкавост показва, че не всички приложения изискват напълно хуманоиден робот.

Кои индустрии ще бъдат трансформирани първи?

Къде ще се усети най-бързо трансформацията, предизвикана от хуманоидните роботи? Логистичната индустрия е начело. GXO Logistics, един от най-големите доставчици на договорна логистика в света, вижда хуманоидните роботи като потенциално решение на продължаващия недостиг на работна ръка и търсенето на адаптивна автоматизация. Роботите поемат повтарящи се, физически взискателни задачи, позволявайки на човешките работници да се съсредоточат върху по-безопасни и по-креативни дейности.

В автомобилното производство BMW, Mercedes-Benz и други производители демонстрират как хуманоидните роботи могат да бъдат интегрирани в съществуващите инициативи на iFactory. Тази стратегия за дигитално производство има за цел да повиши ефективността, устойчивостта и гъвкавостта в производството.

Какви са дългосрочните обществени последици?

Как ще се промени светът на труда с появата на хуманоидните роботи? Докато автоматизацията би могла потенциално да елиминира 85 милиона работни места до 2025 г., тя едновременно с това ще създаде 97 милиона нови позиции, много от които са свързани с управлението и поддръжката на роботи. В производството 2,1 милиона работни места биха могли да се освободят до 2030 г., като поддръжката и програмирането на роботи са сред най-търсените умения.

Хуманоидните роботи трансформират работните места, вместо просто да ги елиминират. Те обикновено поемат опасни, повтарящи се и физически взискателни задачи, измествайки човешките работници на по-ценни позиции като програмиране на роботи, поддръжка, оптимизация на процеси и контрол на качеството.

Какви етични въпроси възникват?

Какви социални и етични съображения трябва да се вземат предвид? Ключов въпрос е какво в крайна сметка искат обществата да „позволят“ на технологиите да правят и каква рамка искат да установят за това. Интеграцията на хуманоидни роботи изисква внимателно обмисляне на сигурността на работното място и приемането от служителите.

Използването на хуманоидни роботи в частните домакинства и в грижите за възрастни хора е особено чувствително. Съображенията за безопасност ще гарантират, че хуманоидните роботи ще навлязат в тези области само в последните етапи на разработка. Един експерт е цитиран да казва: „Докато не могат да докажат, че хуманоиден робот никога няма да падне върху бебе, той няма да работи в дома.“.

Как се развива производственият капацитет?

Кога ще бъдат налични хуманоидни роботи в по-големи количества? Някои производители вече финализират плановете си за масово производство. Figure обяви планове за създаване на производствено съоръжение за роботи, където хуманоидни роботи ще произвеждат други хуманоидни роботи. В началото на масовото производство капацитетът ще бъде 12 000 робота годишно.

Apptronik си партнира с базирания във Флорида производител по договор Jabil, който вече ще произвежда роботите Apollo по целия свят. Tesla има амбициозни производствени цели: вътрешните планове предвиждат производството на приблизително 10 000 броя Optimus до 2024 г., последвано от производствена версия 2 през 2025 г. с капацитет от 10 000 броя на месец.

Какво определя успеха или неуспеха?

Кои фактори ще определят широкото приемане на хуманоидните роботи? Успехът зависи от преодоляването на няколко критични предизвикателства. Технически са необходими подобрения в областта на здравината, устойчивостта, захранването, двигателните умения и изкуствения интелект. Икономически, разходите трябва да продължат да намаляват, а обемите на производство трябва да се увеличават, за да се постигнат икономии от мащаба.

Регулаторните аспекти, като например стандартите за сигурност и правните рамки, ще бъдат от решаващо значение. Трябва да се насърчава общественото приемане на новата технология. Голяма част от развитието се осъществява в рамките на технологичните компании, което изисква огромни инвестиции, далеч надвишаващи публичното финансиране. Това води до липса на прозрачност и затруднява реалистичните оценки на действителния напредък.

По какво се различават хуманоидните роботи от традиционните индустриални роботи?

Какво прави хуманоидните роботи структурно различни от конвенционалните решения за автоматизация? Традиционните индустриални роботи са оптимизирани за специфични задачи и работят със значително по-малко стави, което ги прави по-лесни за управление, по-бързи и по-надеждни. Следователно те ще продължат да бъдат гръбнакът на автоматизацията за производствени задачи, изискващи висока скорост и прецизност.

Хуманоидните роботи, от друга страна, са универсални. Силата им не се крие в скоростта или прецизността при отделните задачи, а в тяхната гъвкавост и адаптивност. Теоретично те могат да изпълняват всяка задача, която може човек, макар и може би по-бавно или по-малко прецизно. Тази гъвкавост ги прави особено ценни в динамични среди, където изискванията се променят често.

Какви технологични открития все още предстоят?

Какви иновации биха могли да доведат до окончателния пробив? Твърдотелните батерии обещават по-висока енергийна плътност, подобрена безопасност и по-дълъг живот в сравнение с традиционните литиево-йонни батерии. Тази технология би могла да реши проблема с енергийната плътност и да позволи по-дълго време на работа на хуманоидните роботи.

В технологията на задвижващите механизми се разработват нови концепции за съединителни елементи, като например задвижването на Архимед, обещаващи високи въртящи моменти в компактен дизайн и тиха работа. Напредъкът в материалознанието би могъл да позволи създаването на по-леки и по-здрави компоненти.

Колко реалистични са оптимистичните прогнози?

Реалистични ли са или преувеличени прогнозите за трилиони долари? Експертите са разделени. От една страна, техническите предизвикателства отвъд технологичните демонстрации остават значителни. От друга страна, разработките се ускоряват експоненциално, водени от огромните частни инвестиции и конкуренцията между технологичните гиганти.

Широко разпространено промишлено приложение не се очаква през следващите пет до десет години. Необходими са по-големи обеми на производство, за да се намалят разходите. Въвеждането на хуманоидни роботи вероятно ще се случва сравнително бавно до средата на 30-те години на 21-ви век, като ще се ускори в края на 30-те и 40-те години на 21-ви век.

Какво означава това за бъдещето на труда?

Как ще се развива взаимодействието човек-робот? Бъдещето не е в замяната на човешките работници с роботи, а в интелигентното сътрудничество. Хуманоидните роботи ще допълват човешките възможности, а не ще ги заместват. Те ще поемат физически взискателни, повтарящи се или опасни задачи, позволявайки на хората да се съсредоточат върху творчески, стратегически и междуличностни дейности.

Това развитие изисква огромни инвестиции в преквалификация и допълнително образование. Компаниите, внедряващи хуманоидни роботи, отчитат средно увеличение от 35% на разходите за обучение на служителите. Появяват се нови профили на работа: обучители и ръководители на роботи, специалисти по поддръжка, дизайнери на процеси и креативни решавачи на проблеми.

Хуманоидната роботика е в повратна точка. Въпреки че технологичните основи са положени и първоначалните търговски приложения показват какво е възможно, остават значителни предизвикателства. Успехът ще зависи от това дали индустрията може да постигне баланс между технологичните иновации, икономическата жизнеспособност, регулаторната сигурност и общественото приемане. Следващите пет до десет години ще бъдат от решаващо значение за определянето дали хуманоидните роботи наистина ще завладеят човешките пространства или ще останат нишова технология засега.

☑️ Подкрепа за МСП в стратегията, консултирането, планирането и внедряването

☑️ Създаване или пренасочване на стратегията за ИИ

☑️ Pioneer Business Development

Konrad Wolfenstein

С удоволствие бих служел като ваш личен съветник.

Можете да се свържете с мен, като попълните формата за контакт по-долу или просто ми се обадите на +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

Очаквам с нетърпение нашия съвместен проект.

Xpert.Digital е индустриален център, фокусиран върху дигитализацията, машиностроенето, логистиката/интралогистиката и фотоволтаиката.

С нашето 360° решение за бизнес развитие, ние подкрепяме известни компании от нов бизнес до следпродажбено обслужване.

Пазарно разузнаване, маркетинг, маркетингова автоматизация, разработване на съдържание, PR, имейл кампании, персонализирани социални медии и подхранване на лийдове са част от нашите дигитални инструменти.

Можете да намерите повече информация на: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus