Pocení robota? Rychlý pokrok v robotice bioniky se uměleckými svaly myofiber a kosterními chladicími systémy

Humanoidní roboti a jejich klíčová role v nadcházející technologické transformaci

Rychlý rozvoj humanoidní robotiky stojí na prahu paradigmatického posunu, který přinese nejen technologické, ale i hluboké společenské změny. Jsme na začátku éry, v níž humanoidní roboti již nejsou pouze námětem sci-fi a výzkumných laboratoří, ale stále více pronikají do našeho každodenního života, našich pracovišť a globální technologické krajiny. Pokroky v této oblasti jsou tak dynamické, že nejen transformují průmyslová odvětví, ale také přetvářejí trhy práce a zintenzivňují mezinárodní technologickou rivalitu, zejména mezi Čínou a západními zeměmi.

V posledním desetiletí došlo k pozoruhodnému zrychlení rozvoje humanoidní robotiky. Hnací silou tohoto vývoje jsou inovace v biomimetickém designu, integrace umělé inteligence a strategické geopolitické úvahy. To, co bylo kdysi považováno za futuristickou vizi – humanoidní roboti schopní vykonávat složité úkoly a interagovat s námi – je nyní na dosah ruky. Tuto transformaci umožnily průlomy v syntetických muskuloskeletálních systémech, pohonech poháněných tekutinami a adaptivních systémech tepelného řízení. Tyto technologie proměnily humanoidní roboty z kuriózních laboratorních prototypů v technologii, která je na pokraji vstupu na trh.

Pokrok je patrný v různých oblastech. Společnosti jako Clone Robotics se svým Protoclone V1 působivě demonstrují možnosti nejmodernějších biomimetických návrhů. Zároveň vládou financované iniciativy, jako například ty, které byly k vidění v Unitree Robotics, pohánějí vývoj v ještě větším měřítku. Souběžně s tím inovativní chladicí systémy, jako jsou ty používané v robotech, jako jsou Kengoro a Andi, ukazují, že funkční realismus se v robotice stává stále důležitějším. Tyto chladicí systémy, založené na principu lidského potu, umožňují robotům pracovat déle a efektivněji, a to i v náročných podmínkách.

Bionika neboli biomimetika: Učení se od přírody pro inovativní technologie

Klíčovým konceptem v kontextu humanoidní robotiky je biomimetika, známá také jako bionika nebo biomimikry. Tato disciplína popisuje přístup k navrhování technických systémů, materiálů nebo procesů založených na přírodních modelech. Během milionů let evoluce příroda vytvořila nesmírnou rozmanitost struktur, funkcí a mechanismů, které jsou často ohromně efektivní a elegantní. Biomimetika využívá tuto evoluční odbornost jako zdroj inspirace pro technologické inovace.

Základní myšlenkou biomimetiky je analýza přírodních jevů a pochopení jejich základních principů. Tyto principy se poté aplikují na technické problémy s cílem vyvinout nová a vylepšená řešení. Výhodou tohoto přístupu je jeho spoléhání se na osvědčená a optimalizovaná řešení nalezená v přírodě, která se dlouhodobě osvědčila v reálných podmínkách.

Existuje nespočet příkladů biomimetických vývojů, které nacházejí uplatnění v různých oblastech techniky a vědy. Mezi obzvláště relevantní příklady v kontextu robotiky patří:

Umělé svaly z myofiber

Tyto inovativní aktuátory jsou inspirovány strukturou a funkcí lidských svalů. Umožňují robotům plynulý a přirozený pohyb, což otevírá nové možnosti pro jemnou motoriku a dynamické pohybové sekvence.

Systémy chlazení kostry

Roboti jako Kengoro používají chladicí systém modelovaný podle lidského potu. Odpařování tekutiny přes porézní kosterní strukturu efektivně odvádí teplo, což zvyšuje provozní dobu a výkon robotů.

Tvary křídel letadel

Aerodynamika ptačích křídel a velrybích ploutví významně přispěla k vývoji efektivnějších tvarů křídel pro letadla. Napodobováním přirozených tvarů mohou letadla šetřit palivo a optimalizovat své letové vlastnosti.

suchý zip

Klasickým příkladem biomimetiky je suchý zip, který byl vyvinut na základě rostliny lotosu. Malé háčky a smyčky lotosu sloužily jako inspirace pro jednoduchý a účinný systém upevnění, který se dnes používá v mnoha aplikacích.

Biomimetika: Jak přírodní principy transformují technologie

Biomimetika je však víc než jen napodobování přírody. Je to interdisciplinární přístup, který kombinuje biologii, inženýrství, materiálové vědy a informatiku. Cílem je porozumět základním principům přírody a kreativně je aplikovat na technické výzvy. V robotice hraje biomimetika klíčovou roli ve vývoji humanoidních robotů, kteří se mohou pohybovat v přírodním prostředí a interagovat s lidmi.

Klonová robotika: Nová definice antropomorfní robotiky

Protoclone Robotics je společnost zabývající se vývojem špičkových antropomorfních robotů a v této oblasti dosáhla pozoruhodného milníku se svým robotem Protoclone V1. Protoclone V1 je působivým příkladem kombinace anatomické přesnosti s inženýrskými ambicemi. Tento robot představuje dosud nejkomplexnější pokus o replikaci lidské biomechaniky na syntetické platformě.

Díky komplexní struktuře zahrnující 206 polymerních kostních analogů, 1 000 umělých svalů z myofiber a hydraulický cévní systém dosahuje Protoclone V1 pozoruhodné mobility. Může se pochlubit 200 stupni volnosti, čímž překonává i lidskou kostru s jejími přibližně 360 klouby z hlediska přesné artikulace. Tento vysoký počet stupňů volnosti umožňuje robotovi širokou škálu pohybů a pozic, které se velmi podobají lidským.

Klíčovou součástí technologie společnosti Clone Robotics jsou umělé svaly Myofiber. Tyto aktuátory jsou inspirovány pneumatickými aktuátory McKibben, ale využívají inovativní design s vodou naplněnými síťovými trubicemi. Pod tlakem se tyto trubice smršťují podélně, což umožňuje kontrakci až o 30 procent za méně než 50 milisekund. Poměr síly 3 gramy na 1 kilogram demonstruje účinnost a sílu těchto umělých svalů. Umožňují jak jemné motorické pohyby prstů, nezbytné pro přesné manipulace, tak dynamické pózy celého těla, což působivě demonstrovalo virální video, které společnost zveřejnila v lednu 2025.

Protoclone V1 není jen působivý prototyp, ale také předchůdce iniciativy „Clone Alpha“, která předpokládá omezené uvedení na trh v roce 2025. Clone Alpha je navržen tak, aby integroval syntetické orgánové systémy, které napodobují lidské metabolické procesy. Mřížková „cévní síť“ distribuuje hydraulickou kapalinu po celém robotu, zatímco duální kamery a 320 tlakových senzorů vytvářejí proprioceptivní zpětnovazební smyčku podobnou biologickému nervovému systému. Tato zpětná vazba umožňuje robotovi vnímat svou polohu a pohyb v prostoru a podle toho upravovat své činnosti.

Polymerová kostra klonu Alpha přispívá k významnému snížení hmotnosti. Je o 40 procent lehčí než srovnatelné hliníkové rámy, přesto si zachovává stabilitu při bočním zatížení až 200 Newtonů. Tato kombinace lehkosti a stability je klíčová pro agilitu a energetickou účinnost robota.

Mezi prvními uživateli Clone Alpha jsou luxusní hotelové řetězce a výrobci automobilů. Tyto společnosti testují platformu pro různé aplikace, včetně concierge služeb a přesných montážních procesů. Například v luxusních hotelech by roboti mohli hostům pomáhat s check-inem a check-outem, poskytovat informace nebo přepravovat zavazadla. V automobilovém průmyslu by mohli být použiti v montážních procesech, kde je přesnost a opakovatelnost klíčová.

Navzdory působivým technickým úspěchům společností Clone Robotics a Protoclone V1 vyvolává design robota otázky ohledně vnímání veřejností. Absence rysů obličeje v kombinaci s hyperrealistickými pohyby končetin může u některých lidí vyvolat fenomén „zlověstného údolí“. Zlověstné údolí popisuje pocit neklidu nebo odmítnutí, který vzniká, když se humanoidní roboti nebo animace podobají nám, ale zároveň vykazují jemné rozdíly, díky nimž působí „zlověstně“ nebo „strašidelně“.

Výzkumníci, jako například Dar Sleeper z OpenAI, poznamenali, že design Protoclone V1 by mohl potenciálně vyvolat takové reakce. V reakci na to společnost Clone Robotics upravila svou marketingovou strategii. Důraz se nyní méně soustředí na kosmetické rysy robotů podobné lidským a více na jejich funkční antropomorfismus. Klonovaní roboti jsou prezentováni jako „mocné nástroje“ spíše než jako lidští společníci. Tato strategická změna si klade za cíl zvýšit přijetí robotů veřejností a minimalizovat potenciální negativní reakce v důsledku „zlověstného údolí“.

Unitree Robotics a čínská strategická robotická ofenziva

Společnost Unitree Robotics je další společností, která hraje klíčovou roli ve vývoji humanoidní robotiky, zejména v kontextu strategického zaměření Číny na tuto technologickou oblast. Přítomnost generálního ředitele společnosti Unitree Wang Xingxinga v první řadě na ekonomickém sympoziu s prezidentem Si Ťin-pchingem v únoru 2025 vysílá jasný signál: humanoidní robotika je považována za ústřední pilíř čínských „nových výrobních sil“ a je odpovídajícím způsobem propagována.

Ve svém projevu na sympoziu Wang Xingxing zdůraznil pozoruhodný pokrok v architektuře posilovacího učení, který umožnil výrazně zkrátit tréninkové cykly robota G1 pro složité úkoly. U náročných úkolů, jako je choreografie lidových tanců, se tréninkové cykly mohly zkrátit z 10 000 na pouhých 800 iterací. Toto zvýšení efektivity tréninku robotů je klíčové pro rychlejší vývoj a širší nasazení humanoidních robotů v různých aplikačních oblastech.

Vládní program „Robotics+“, spuštěný v roce 2024, podtrhuje závazek Číny k robotice. Tento program každoročně vyčleňuje 2,3 miliardy amerických dolarů na vývoj národních systémů aktuátorů a senzorů. Toto vládní financování přímo prospívá dodavatelům, jako je Zhejiang Changsheng, který zaznamenal působivý meziroční růst o 600 procent. Tato masivní vládní podpora dokazuje, že Čína vnímá robotiku jako strategicky důležité odvětví a do jejího rozvoje silně investuje.

Platforma G1 od společnosti Unitree Robotics je ukázkovým příkladem pragmatické čínské strategie pro nasazení humanoidních robotů. Díky 43 stupňům volnosti, z nichž 26 je v každé ruce, dosahuje G1 pozoruhodné přesnosti manipulace s objekty až 15 centimetrů. Je pozoruhodné, že Unitree se místo proprietárních aktuátorů spoléhá na cenově dostupné harmonické převody. Tento přístup naznačuje strategii zaměřenou na škálovatelnost a nákladovou efektivitu, spíše než na maximální výkon za každou cenu.

Působivým příkladem schopností rojových robotů G1 a Unitree bylo vystoupení na jarním festivalu „Yang BOT“. V této demonstraci 12 robotů G1 provádělo synchronizované pohyby s působivě nízkou latencí pouhých 0,2 sekundy. Tato technologie koordinace roje je klíčová pro průmyslové rojové aplikace, kde více robotů musí spolupracovat na řešení složitých úkolů.

Na rozdíl od společnosti Clone Robotics, která se zaměřuje na luxusní pozici, Unitree sleduje strategii škálovatelné výroby s poměrně nízkou základní cenou 45 000 dolarů za G1. Tato cena si klade za cíl zpřístupnit robota širšímu publiku a podpořit jeho využití v různých odvětvích. Partnerství se společnostmi, jako je Alibaba Cloud, integrují pokročilé jazykové modely, jako jsou Tongyi Qianwen LLM, aby umožnily programování úkolů v přirozeném jazyce. Toto zjednodušení programování snižuje vstupní bariéru pro malé a střední podniky (MSP) a usnadňuje integraci robotů do stávajících pracovních postupů.

Výrobní závod společnosti Unitree v Šen-čenu v současnosti vyrábí 200 jednotek G1 měsíčně. Společnost má ambiciózní cíle a plánuje do roku 2027 dosáhnout 30procentního podílu na asijském trhu s automatizací logistiky. Toto strategické zaměření na logistický sektor, který má obrovský růstový potenciál, podtrhuje ambice Číny převzít vedoucí roli v globálním robotickém průmyslu.

Biomimetický tepelný management: Pocení robotů pro delší provozní dobu

 

Jednou z největších výzev v robotice, zejména u humanoidních robotů, kteří mají složité pohyby a vysokou spotřebu energie, je tepelný management. Elektronické součástky a aktuátory zabudované v robotech generují během provozu teplo, které musí být odváděno, aby se zabránilo přehřátí a souvisejícím ztrátám výkonu nebo poškození. Biomimetické přístupy nabízejí inovativní řešení inspirovaná přírodou.

Pozoruhodným příkladem biomimetického tepelného managementu je chladicí systém kostrového systému robota Kengoro, vyvinutého na Tokijské univerzitě. Kengoro se vyznačuje termoregulační kostrou vyrobenou z porézního hliníku vyrobeného 3D tiskem. Touto strukturou procházejí mikrokapiláry o průměru pouhých 50 mikrometrů. Těmito kapilárami cirkuluje deionizovaná voda, která se odpařuje rychlostí 30 mililitrů za hodinu. Tento proces odpařování rozptyluje teplo, což umožňuje chladicí kapacitu 488 wattů, ve srovnání s 359 wattů u konvenčního vzduchového chlazení.

Tento inovativní chladicí systém umožňuje Kengoro provozovat nepřetržitě, a to i během namáhavých cviků, jako jsou kliky, aniž by se motory přehřívaly. V testech byl Kengoro schopen zvládnout 11minutové kliky bez jakéhokoli snížení motorického výkonu. Systém má však i nevýhodu: ve srovnání s konvenčními chladicími systémy vede k 12% nárůstu hmotnosti.

Projekt Andi na Arizonské státní univerzitě dále rozvinul a vylepšil koncept robota, který se potí. Andi se vyznačuje 35 nezávislými svařovacími zónami a „póry“ z uhlíkových vláken, které dokáží adaptivně upravovat rychlost odpařování na základě dat z 200 vnitřních teplotních senzorů. V testech provedených ve Phoenixu v Arizoně při okolní teplotě 47 stupňů Celsia byl systém schopen udržet teplotu kritických součástí pod 85 stupni Celsia. Zároveň Andi spotřeboval o 23 procent méně chladicí kapaliny než uzavřené kapalinové chladicí systémy. Tento adaptivní model svařování ukazuje, že biomimetické chladicí systémy mohou být nejen efektivní, ale také šetřit zdroje.

Navzdory své účinnosti představují systémy chlazení pocením také výzvy, zejména pokud jde o údržbu a dlouhodobou stabilitu. Například Kengoro vyžaduje týdenní odvápňování, aby se odstranily usazeniny z mikrokapilár, které by mohly zhoršit chladicí výkon. Bylo zjištěno, že epoxidový pryskyřičný povrch Andi vykazuje známky degradace po 200 cyklech ohřevu. Tyto problémy s údržbou a trvanlivostí jsou důležitými aspekty, které je třeba zohlednit při dalším vývoji a průmyslovém nasazení robotů s pocením.

Pasivní chladicí metody jsou také zkoumány jako alternativa k chladicím systémům na bázi kapalin. Například Clone Alpha používá ve svých svalech vrstvy materiálu s fázovou změnou (PCM). PCM jsou materiály, které mění své skupenství při určité teplotě a přitom absorbují nebo uvolňují teplo. Tato metoda pasivního chlazení nevyžaduje kapalné systémy, ale má o 18 procent nižší kapacitu odvodu tepla ve srovnání s aktivními systémy na bázi kapalin. Volba vhodného chladicího systému nakonec závisí na specifických požadavcích robotické aplikace, včetně požadované chladicí kapacity, hmotnosti, požadavků na údržbu a provozního prostředí.

Dynamika globálního trhu a etické aspekty humanoidní robotiky

Humanoidní robotika není jen vzrušující technologický obor, ale také rychle rostoucí trh s významným globálním dopadem. V roce 2024 dosáhl rizikový kapitál v sektoru humanoidní robotiky impozantních 17,4 miliardy USD. Asijsko-pacifický region měl největší podíl s 61 procenty, což podtrhuje význam Asie, a zejména Číny, v této oblasti.

Kromě primárních výrobců robotiky z tohoto růstu těží i sekundární trhy. Dodavatelé specializovaných komponentů a technologií zažívají neúměrný růst. Jedním z příkladů je společnost Harmonic Drive SE, jejíž akcie vzrostly o 89 procent poté, co získala kontrakt na redukční převody od společnosti Unitree. Tento vývoj demonstruje rozmanitost hodnotového řetězce humanoidní robotiky a četné obchodní příležitosti, které nabízí.

S rostoucím používáním humanoidních robotů v různých oblastech se do popředí dostávají také regulační a etické otázky. Evropská unie například pracuje na návrhu směrnice o právu umělé odpovědnosti (očekává se v roce 2026). Tato směrnice by mohla stanovit, že humanoidní roboti musí splňovat určité bezpečnostní normy, jako jsou omezené síly tlaku kůže menší než 80 Newtonů na centimetr čtvereční a mechanismy nouzového vypnutí. Taková regulační opatření sice mají zajistit bezpečnost humanoidních robotů, ale mohla by také zvýšit náklady na jednotku odhadem o 12 000 USD. Je třeba nalézt vyvážený přístup, který podpoří jak bezpečnost lidí, tak i inovativní kapacitu robotického průmyslu.

Kromě regulačních otázek hrají stále důležitější roli etická dilemata. Rétorika „syntetického člověka“, kterou používají společnosti jako Clone Robotics, vyvolává hluboké filozofické otázky o identitě, autonomii a vztahu mezi lidmi a stroji. Studie MIT z roku 2024 zjistila, že 68 procent účastníků připsalo Protoclone V1 úmyslnou vůli, přestože si byli vědomi jeho programování. Tato zjištění naznačují, že lidské vnímání humanoidních robotů je složité a ovlivněné různými faktory, včetně designu robotů a způsobu, jakým jsou prezentováni veřejnosti.

Rostoucí lidskost humanoidních robotů také vyvolává otázky ohledně jejich role ve společnosti. Stanou se konkurenty na pracovišti, nebo cennými pomocníky v různých oblastech života? Jak jejich přítomnost ovlivní naše sociální interakce a naše sebepojetí jako lidských bytostí? Tyto otázky vyžadují širokou společenskou debatu zahrnující odborníky z různých oborů, politiky, firmy i veřejnost. Pouze tímto způsobem lze zajistit zodpovědný a etický přístup k humanoidním robotům, který optimálně využije příležitostí této technologie a zároveň minimalizuje potenciální rizika.

Budoucnost humanoidní robotiky – balancování mezi technologií a společností

Humanoidní robotika se nachází v dynamické a vzrušující fázi vývoje. Rychlý technologický pokrok, zejména v biomimetice, umělé inteligenci a materiálové vědě, umožňuje vývoj stále výkonnějších a lidským robotů. Společnosti jako Clone Robotics a Unitree Robotics tento vývoj významně posouvají vpřed svými inovativními přístupy a produkty.

Budoucnost humanoidních robotů bude rozhodnuta nejen technicky, ale i sociálně.

Zároveň čelíme výzvě, jak sladit technologické možnosti se společenskými potřebami a etickými aspekty. Musí být vytvořeny regulační rámce, které budou podporovat jak bezpečnost, tak inovace. Je nezbytná otevřená a široká společenská debata, která by diskutovala o etických a sociálních důsledcích humanoidní robotiky a formovala zodpovědný přístup k této technologii.

Budoucnost humanoidní robotiky nebude určena pouze technologickými inovacemi, ale také významnou měrou společenským přijetím, etickými pokyny a zodpovědným používáním této transformační technologie. Je na nás, abychom se vydali směrem, aby se humanoidní roboti stali obohacením pro lidstvo a nikoli zdrojem konfliktů či nerovnosti. Potenciál je obrovský, ale k využití tohoto potenciálu ve prospěch všech je zapotřebí jasný kompas a kolektivní úsilí.

V době, kdy digitální přítomnost společnosti určuje její úspěch, je výzvou, jak tuto přítomnost učinit autentickou, individuální a dalekosáhlou. Xpert.Digital nabízí inovativní řešení, které se staví jako průsečík mezi průmyslovým centrem, blogem a ambasadorem značky. Spojuje výhody komunikačních a prodejních kanálů v jediné platformě a umožňuje publikaci v 18 různých jazycích. Spolupráce s partnerskými portály a možnost publikování článků na Google News a tiskový distribuční seznam s cca 8 000 novináři a čtenáři maximalizují dosah a viditelnost obsahu. To představuje základní faktor v externím prodeji a marketingu (SMarketing).

Více o tom zde:

• Autentický. Jednotlivě. Globální: Strategie Xpert.Digital pro vaši společnost

☑️ Podpora MSP ve strategii, poradenství, plánování a implementaci

☑️ Vytvoření nebo přeladění digitální strategie a digitalizace

☑️ Rozšíření a optimalizace mezinárodních prodejních procesů

☑️ Globální a digitální obchodní platformy B2B

☑️ Pioneer Business Development

 

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

 

 

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus