Robot, který nikdy nespí: Konec přestávkám na nabíjení – Jak robot řeší největší energetický problém automatizace

Co dělá Walker S2 tak výjimečným?

Podle společnosti UBTech Robotics je Walker S2 prvním humanoidním robotem schopným měnit si vlastní baterie bez lidské pomoci, což mu teoreticky umožňuje nepřetržitý provoz. Tato schopnost kombinuje systém s dvojitou baterií s přesně kalibrovaným systémem uchopení a senzorů, který výměnu baterie dokončí přibližně za tři minuty.

Souvisí s tím:

• Humanoidní a dynamickí roboti jako robotika – srovnání: Atlas od Boston Dynamics a Walker X od UBTECH

Proč se o tom diskutuje?

Autonomní výměna baterií řeší zásadní problém mobilní robotiky: dobu nabíjení. Outsourcingem nabíjení a pouhým vyjmutím jedné baterie, zatímco druhá zůstává v provozu, eliminuje Walker S2 prostoje, které by jinak stály produktivní hodiny. Tento koncept proto vyvolává debatu o „tmavých továrnách“ – převážně bezobslužných výrobních zařízeních, kde stroje pracují nepřetržitě za minimálního osvětlení.

Základní koncept a původ

Kdo stojí za projektem?

Společnost UBTech Robotics byla založena v roce 2012 v čínském Šen-čenu a specializuje se na humanoidní servisní roboty. Společnost vstoupila na burzu v Hongkongu v roce 2023 a od té doby značně investovala do průmyslových aplikací své řady Walker. Platforma Walker prošla od roku 2018 několika generacemi; Walker S2 nahrazuje Walker S1, který byl již nasazen v automobilových továrnách v rámci pilotního projektu.

Jaké jsou technické specifikace Walkeru S2?

Walker S2 je pokročilý technologický kus s pozoruhodnými specifikacemi. Měří 1,62 m na výšku a váží 43 kg. Jeho počet stupňů volnosti se pohybuje mezi 20 a 52 v závislosti na zdroji a konfiguraci. Je napájen duální 48V lithiovou baterií a poskytuje působivý výkon. Na jedno nabití vystačí na přibližně 2 hodiny chůze a až 4 hodiny stání. Nabíjení každé baterie trvá 90 minut a výměna baterií trvá přibližně 3 minuty. Jeho ramena unesou břemena až 15 kg, což zdůrazňuje jeho všestrannost a funkčnost.

Každá hodnota byla ověřena na základě dat z alespoň dvou nezávislých zpráv. Mírné odchylky ve stupních volnosti vyplývají z různých metod počítání (zahrnutí nebo vyloučení systémů prstů a ruky).

Jak funguje duální baterie v praxi?

Jakmile napětí baterie klesne pod definovanou prahovou hodnotu, systém řízení energie signalizuje, že je nutná akce. Na základě priority úkolu se robot rozhodne, zda je vhodná okamžitá výměna baterie, nebo pozdější cyklus nabíjení. Během samotné výměny zůstává druhá baterie v provozu, což zaručuje nepřetržité napájení. Po návratu na pracovní stanici nabíjecí stanice dobije dříve vyjmutou baterii a zajistí tak stálý přísun nabitých modulů.

Kroky pro výměnu baterie

Jak mohu postupovat krok za krokem?

1. Robot zaregistruje klesající zbývající kapacitu a zahájí úlohu výměny baterie.
2. Samostatně se pohybuje k nejbližšímu nakládacímu regálu.
3. Po manévru zpět na stanici zajistí prázdnou baterii oběma pažemi.
4. Mechanicky odemkne modul, vytáhne ho a umístí do nabíjecí stanice.
5. Plně nabitá baterie se uchopí, zarovná a vloží do volné pozice pro baterii.
6. Zablokování a autotestování dokončí proces; robot se vrátí ke svému úkolu.

Jak vypadá časový profil?

Čistě mechanická manipulace trvá necelé tři minuty; během této doby druhá baterie pokrývá energetickou spotřebu. Vzhledem k tomu, že nabíjecí stanice má více slotů, lze nabíjet mnoho baterií současně, takže k úzkým hrdlům by docházelo pouze při výjimečně vysokém zatížení.

Srovnání s tradičními strategiemi nabíjení

Jaké jsou nevýhody kabelového nabíjení?

Drátové nabíjení má ve srovnání s autonomní výměnou baterií několik významných nevýhod. Prostoje jsou u kabelového nabíjení podstatně delší, v průměru se pohybují kolem 90 minut na nabíjecí slot, zatímco autonomní výměna baterií trvá pouze asi 3 minuty. Co se týče infrastruktury, kabelové nabíjení vyžaduje nabíjecí stanice, vedení kabelů a čekací zóny, zatímco autonomní přístup se spoléhá na stojany na baterie a systémy rychlého uzamčení. Škálovatelnost je u kabelového nabíjení omezená kvůli konečnému počtu nabíjecích stanic, zatímco autonomní výměna baterií je flexibilní a závisí na velikosti bateriového fondu. Další zásadní rozdíl spočívá v toku energie: u kabelového nabíjení jsou vozidla neaktivní přibližně dvě hodiny na jedno nabití, zatímco autonomní výměna baterií umožňuje nepřetržitý provoz pouze s krátkými mikropauzami.

Jak to ovlivňuje provozní náklady?

U vysoce automatizovaných montážních nebo logistických linkách se každý další provozní cyklus vyplácí, protože fixní náklady robota se rozloží na produktivnější hodiny. Společnost UBTech uvádí, že jeho předchůdce, Walker S1, dokázal v pilotních továrnách již zvýšit třídicí výkon až o 120 %. Pokud se prostoje zkrátí na pouhé tři minuty každé čtyři hodiny, teoretická dostupnost stroje se zvýší na více než 98 %, čímž se blíží dostupnosti konvenčních průmyslových robotů.

Průmyslové a společenské důsledky

Která odvětví z toho budou mít krátkodobý prospěch?

Zvláště by z toho mohly těžit výrobní společnosti s rozmanitým sortimentem produktů, kde je z ergonomických nebo bezpečnostních důvodů obtížné obsadit lidská pracovní místa. Mezi příklady patří montáž automobilů, výroba elektroniky a logistická centra. Prospěch by mohl mít i sektor služeb, jako jsou hotely nebo recepce, protože robot může bez příplatku zastávat noční směny.

Jakou roli hrají „temné továrny“?

Tento termín popisuje továrny tak vysoce automatizované, že lidé jsou potřeba pouze pro vzdálené sledování a údržbu. Walker S2 se svou energetickou autonomií poskytuje chybějící dílek skládačky, který umožňuje i noční energetické špičky a umožňuje provoz závodů bez osvětlení. Prognózy Mezinárodní federace robotiky naznačují, že do roku 2022 bude Čína tvořit více než polovinu všech průmyslových robotů instalovaných po celém světě, což stanoví nový standard pro globální výrobní náklady.

Co se stane s pracovními místy?

Ekonomové předpovídají, že v příštích pěti letech bude automatizace řízená umělou inteligencí ovlivněna přibližně 23 % tradičních pracovních míst. Zatímco jednoduché úkoly zmizí, současně vzniknou nová pracovní místa v oblasti plánování, údržby a optimalizace robotů. Kvalifikační požadavky se však posouvají směrem k technickým a datovým dovednostem, což podle Světového ekonomického fóra vyžaduje cílenou rekvalifikaci.

Využijte rozsáhlé, pětinásobné odborné znalosti společnosti Xpert.Digital v komplexním balíčku služeb | Výzkum a vývoj, XR, PR a optimalizace digitální viditelnosti - Obrázek: Xpert.Digital

Společnost Xpert.Digital disponuje hlubokými znalostmi napříč různými odvětvími. To nám umožňuje vyvíjet strategie na míru, které přesně odpovídají požadavkům a výzvám vašeho specifického segmentu trhu. Díky neustálé analýze tržních trendů a sledování vývoje v odvětví můžeme jednat proaktivně a nabízet inovativní řešení. Kombinace zkušeností a odborných znalostí vytváří přidanou hodnotu a poskytuje našim klientům rozhodující konkurenční výhodu.

Více informací zde:

• Využijte 5 oblastí odbornosti Xpert.Digital v jednom balíčku – již od 500 €/měsíc

Jaké etické otázky vyvstávají?

Schopnost pracovat bez přerušení vyvolává otázky ohledně spravedlivé hospodářské soutěže, spotřeby energie a odpovědnosti. Pokud by roboti pracovali 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, lidští zaměstnanci by mohli být nuceni akceptovat delší směny nebo být odsunuti do hůře placených sektorů služeb. Zároveň výrobci zdůrazňují, že roboti převezmou monotónní nebo nebezpečné úkoly, zatímco lidé budou zodpovědní za kreativnější role.

Technické detaily

Jak robot dosahuje své přesnosti?

UBTech využívá stereo systém RGB kamer s 52 stupni volnosti, který zpracovává informace o hloubce podobně jako lidské oko. V kombinaci s patentovaným systémem koagentů robot plánuje pohybové sekvence, vyhodnocuje kolize a učí se z odchylek. Servopohony pokrývají rozsah točivého momentu od 0,2 Nm do 200 Nm, což umožňuje jak jemnou manipulaci, tak i silné zvedání.

Jak robustní je mechanismus výměny baterie?

Společnost UBTech testovala uchopovací systémy na více než 80 000 cyklů bez výrazného opotřebení. Zamykací mechanismy v přihrádce na baterie využívají redundantní senzory: mechanické koncové spínače, senzory magnetického pole a monitorování impedance motorů hlásí úspěšné zapojení. To minimalizuje riziko uvolněné baterie, zejména proto, že systém vydá chybové hlášení a v případě potřeby přepne do bezpečného pohotovostního režimu.

Jak se robot rozhoduje mezi nabíjením a výměnou?

Algoritmus pro správu energie porovnává zbývající kapacitu $$E_{\text{rest}}$$ s očekávanou potřebou energie pro další úlohu $$E_{\text{task}}$$. Vypočítává rozdíl $$\Delta E = E_{\text{rest}} – E_{\text{task}}$$. Pokud je $$\Delta E$$ pod prahovou hodnotou $$\varepsilon$$, robot provede výměnu baterie; v opačném případě spustí úlohu a odloží nabíjení. Tato logika také zohledňuje dostupnost nabitých baterií ve stojanu, aby se předešlo úzkým místům.

Perspektivy dalšího rozvoje

Bude se systém dále zmenšovat?

Společnost UBTech oznámila, že pracuje na kompaktnějším voze Walker S Lite, založeném na stejném konceptu baterií, ale určeném pro menší logistické jednotky. Společnost také experimentuje s rychlejšími nabíjecími chemickými systémy, které by měly zkrátit dobu nabíjení z 90 na méně než 60 minut.

Mohly by být integrovány solární nebo palivové články?

Odborníci to považují v krátkodobém horizontu za nepravděpodobné, protože energetická náročnost humanoidních robotů na aktivní chůzi je relativně vysoká: v průměru přibližně 300 W. Solární články by poskytovaly pouze zlomek tohoto výkonu. Palivové články zase zvyšují hmotnost a vyžadují vodíkovou infrastrukturu, a proto jsou modulární baterie v současné době ekonomičtější.

Existují nějaké patentové přihlášky na výměnu baterií?

Společnost UBTech podala několik patentů na „Standardizované zařízení pro rychlou výměnu baterií pro bipedální roboty“; čínská databáze CNIPA uvádí přihlášky z let 2024 a 2025. Patenty se týkají samosvorných mechanismů a protokolů pro výměnu baterií, což konkurentům ztěžuje vstup na trh.

Ekonomické ukazatele

Jaká je finanční situace společnosti UBTech?

Finanční situace společnosti UBTech v roce 2025 byla náročná, ale pro mladou technologickou společnost v robotickém průmyslu ne neobvyklá. Společnost vykázala tržby ve výši 1,95 milionu juanů (přibližně 242 milionů eur) a čistou ztrátu ve výši 1,04 milionu juanů (přibližně 129 milionů eur). Navzdory těmto finančním problémům se UBTech již pyšnila rozsáhlým portfoliem robotů s více než 500 předobjednanými jednotkami Walker a zaměstnávala 2 191 lidí.

Tržní analytici společnosti MarketScreener předpovídají, že společnost UBTech bude i nadále silně investovat do výzkumu a vývoje, a to i přes současná očekávání ztrát – což je typický přístup pro inovativní technologické společnosti. Strategie si klade za cíl dosáhnout počáteční ziskovosti od roku 2027, zejména pokud se podaří zajistit velké objednávky z automobilového průmyslu. Tato investiční strategie podtrhuje dlouhodobý potenciál a rozvojové ambice společnosti v dynamickém odvětví robotiky.

Jaké konkurenční modely existují?

Další výrobci, jako například Figure.ai, Tesla Optimus a čínská společnost Unitree, také vyvíjejí humanoidní platformy. Žádný z konkurentů však zatím neimplementoval plně autonomní výměnu baterií; místo toho zůstává normou bezdrátové nabíjení prostřednictvím dokovacích stanic. To dává společnosti UBTech jedinečnou prodejní výhodu z hlediska energetické kontinuity prozatím.

Právní rámec

Jak je regulována bezpečnost?

V roce 2024 Čína přijala směrnice pro bezpečnost autonomních robotů v průmyslovém prostředí, které mimo jiné nařizují nouzové vypínače, energetické zámky a definované nouzové postupy. Walker S2 splňuje tyto požadavky snadno přístupným nouzovým vypínačem na zadní straně a softwarově nuceným zastavením pro odchylky polohy přesahující ±5 mm.

Existují mezinárodní standardy?

Na globální úrovni se norma ISO 10218-1 vztahuje na průmyslové roboty a ISO/TS 15066 na kolaborativní systémy. Mezinárodní elektrotechnická komise zároveň pracuje na změnách pro mobilní humanoidní platformy. Společnost UBTech usiluje o označení CE pro evropský trh, ale k dosažení tohoto cíle musí podstoupit další testy elektromagnetické kompatibility.

Je Walker S2 milníkem?

Kombinace humanoidní mobility, systému s dvojitou baterií a autonomních možností výměny posouvá hranice průmyslové robotiky. Eliminace přestávek v nabíjení výrazně zvyšuje dostupnost a umožňuje skutečný nepřetržitý provoz. Nicméně přetrvávají výzvy, jako jsou vysoké pořizovací náklady, složitá údržba a etické debaty.

Pokud společnost UBTech dosáhne plánovaných výrobních čísel a naváže další partnerství s významnými korporacemi, mohl by se Walker S2 stát měřítkem pro energeticky autonomní tovární roboty. Zároveň se pravděpodobně zpřesní mezinárodní regulační rámec, aby byla zaručena bezpečnost a odpovědnost v továrním prostředí, kterému dominují stroje.

Posun směrem k prakticky plně funkčním humanoidům proto již není futuristickou vizí, ale konkrétní cestou vývoje. Klíčovým faktorem bude, jak rychle firmy, tvůrci politik a společnost integrují vznikající příležitosti a rizika do vyváženého celkového systému.

☑️ Podpora malých a středních podniků v oblasti strategie, poradenství, plánování a implementace

☑️ Vytvoření nebo restrukturalizace digitální strategie a digitalizace

☑️ Rozšíření a optimalizace mezinárodních prodejních procesů

☑️ Globální a digitální B2B obchodní platformy

☑️ Průkopnický rozvoj podnikání

Konrad Wolfenstein

Rád/a bych sloužil/a jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním níže uvedeného kontaktního formuláře nebo mi jednoduše zavolat 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 komplexním řešením pro rozvoj podnikání 360° podporujeme renomované společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Součástí našich digitálních nástrojů jsou analýzy trhu, s-marketing, marketingová automatizace, vývoj obsahu, PR, mailové kampaně, personalizované sociální sítě a péče o leady.

Více informací naleznete na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus