Robot humanoide modular Hmnd 01 de la startup británica Humanoide (Skl Robotics Ltd)

Robótica humanoide en automatización industrial: un análisis exhaustivo del HMND 01 y sus efectos sociales

La introducción del robot humanoide Hmnd 01 por la startup británica humanoide marca un progreso significativo en la tecnología de automatización. Este robot modular altamente desarrollado está especialmente diseñado para su uso en la industria y ofrece una combinación de inteligencia artificial, control de movimiento avanzado y módulos de hardware flexibles. El objetivo es compensar la creciente escasez de mano de obra y al mismo tiempo apoyar entornos de trabajo centrados en humanos.

Con una altura de 175 cm, una capacidad de carga de 15 kg y una velocidad de caminar de 1,5 m/s, el HMND 01 puede usarse productivamente en diversas industrias, incluida la logística, la fabricación y el comercio minorista. La compañía ya está planeando pruebas prototipo en 2025 y proyectos piloto para el comercio minorista.

Este artículo ilumina las innovaciones técnicas del HMND 01, su desempeño operativo, así como los posibles efectos sociales y económicos de la robótica humanoide. En vista de un volumen de mercado de pronóstico de $ 6.5 mil millones, dichos sistemas se están volviendo cada vez más importantes para 2030.

Arquitectura y rendimiento tecnológicos

Diseño biomecánico y capacidad de movimiento

El HMND 01 se basa en las dimensiones de la anatomía humana, por lo que puede integrarse en entornos de trabajo existentes sin grandes ajustes de infraestructura. Con 41 grados de libertad en sus articulaciones, el robot logra una alta movilidad, lo que le permite llevar a cabo tareas de manipulación complejas.

Su revestimiento textil no solo tiene fines estéticos, sino que también ofrece protección contra el polvo y la suciedad, mientras que el sistema de accionamiento modular utiliza una combinación de motores eléctricos para las piernas y los mecanismos de agarre neumáticos en las manos. Esto permite que el robot administre tanto tareas gruesas de levantamiento de motores como actividades motoras finas.

Otra característica sobresaliente es el sistema de batería doble con un término de cuatro horas. Gracias al mecanismo de intercambio en caliente, las baterías se pueden cambiar durante la operación, lo que significa que el robot también puede funcionar con interrupciones mínimas en las compañías de capa.

Habilidades de transporte y manipulación

El HMND 01 utiliza un algoritmo especial para el control de cuerpo completo, que permite la estabilidad dinámica en superficies desiguales. Con la ayuda de sensores de inercia y cámaras profundas, se adapta a diferentes condiciones del suelo en tiempo real. Su velocidad de caminata de 1.5 m/s es comparable a la de una persona promedio, pero el robot también puede mantener velocidades constantes bajo estrés, lo que lo hace particularmente valioso para las tareas de transporte de materiales.

El sistema efector de extremo modular permite el cambio rápido entre diferentes herramientas. Actualmente se conocen tres configuraciones de manos:

• Un manipulador de cinco partes para un trabajo preciso,
• Una pinza paralela subsignada para agarrar y mover cajas,
• Un dispositivo de succión magnética para manejar objetos metálicos.

Las pruebas de rendimiento han demostrado que las tareas de pick-andplace del robot con una eficiencia de hasta 400 ciclos por hora manejan y mantiene una notable precisión de posición de ± 0.1 mm durante varias horas.

Diseño modular y adaptabilidad

Configurabilidad de hardware

La arquitectura del HMND 01 se basa en una estructura de módulos de tres partes:

• Cuerpo inferior: opcionalmente bípedos o variante guiada por rollo para adaptarse a diferentes ubicaciones,
•  Torso: contiene la distribución central de electricidad y la capacidad informática,
• Superior del cuerpo: personalizable con diferentes sistemas de manipulación.

Esta segmentación permite a las empresas optimizar el robot según la aplicación. De esta manera, se pueden usar variantes guiadas en rollo de costo para entornos estructurados como almacenes, mientras que la versión Bipedale está destinada a áreas de trabajo más exigentes.

Flexibilidad de software

La pila de software basada en ROS-2 permite una fácil adaptación a diferentes tareas. Los operadores pueden programar el robot utilizando una interfaz gráfica de usuario con nuevos procesos de trabajo. Las pruebas han demostrado que esto reduce el período de implementación hasta en un 60 % en comparación con los robots industriales convencionales.

En un proyecto piloto con una cadena de panadería, el HMND 01 podría reprogramarse de la paletización a las tareas de limpieza en un día. Esto se hizo posible al intercambiar Grasper contra las boquillas de pulverización y una conversión de los modelos de IA desde el reconocimiento de objetos hasta la detección de la contaminación.

Inteligencia artificial y sensores

Sistemas de percepción

El HMND 01 combina varias tecnologías de sensores:

• Cámaras RGB-D para reconocimiento de objetos de alta resolución,
• Sensores lidar con un rango de 40 m para navegación,
• Sensores táctiles con más de 1000 puntos de presión en las manos para un manejo preciso.

Estos datos del sensor se fusionan con una frecuencia de 60 Hz para crear una tarjeta ambiental realista. Las pruebas en los almacenes han demostrado que el robot puede seguir hasta 300 artículos de inventario al mismo tiempo, mientras que ciertamente navegan entre empleados humanos.

Toma de decisiones autónoma

El algoritmo de planificación integrado desmantela tareas complejas en pasos ejecutables y se adapta a las condiciones cambiadas. En una simulación minorista, el HMND 01 Autónomo 83 % de obstáculos inesperados (por ejemplo, bienes caídos o rutas bloqueadas) pudo omitir. Sin embargo, el sistema aún necesita apoyo humano en aproximadamente el 17 % de los casos, especialmente con problemas no estructurados.

Impactos económicos y sociales

Aumento de la eficiencia en la industria

Las primeras pruebas en la industria de la logística muestran resultados prometedores. Al usar el HMND 01 en los centros de clasificación, la eficiencia aumentó en un 24 %, en particular a través de la operación continua en turnos nocturnos. Esto ofrece a las empresas la oportunidad de aumentar su productividad sin depender de trabajadores humanos adicionales.

Progreso modular: el HMND 01 aporta innovación a la industria

Mientras que los robots humanoides como el HMND 01 ofrecen muchas ventajas, también hay desafíos sociales. La introducción de tales sistemas podría conducir a un cambio en los trabajos, especialmente para actividades manuales simples. Al mismo tiempo, los nuevos campos profesionales se abren en el mantenimiento y la programación de estos robots.

Otro tema importante es la aceptación de los empleados. Los estudios muestran que los trabajadores a menudo sienten robots humanoides como competencia. Por lo tanto, los programas de comunicación y capacitación transparentes son esenciales para garantizar una integración exitosa.

Para 2025, Humanoide planea la introducción de una variante conducida con rodillos que es más barato y es más adecuado para entornos estructurados. Al mismo tiempo, la versión bipedal se desarrolla aún más para lograr una movilidad y autonomía aún más altas.

El HMND 01 es un paso importante en la automatización industrial. Su arquitectura modular, percepción basada en IA y opciones de adaptación flexible lo convierten en una solución prometedora para las empresas que desean aumentar su eficiencia y al mismo tiempo cooperar con los trabajadores humanos.

Adecuado para:

• Comparación de robots humanoides: Tesla Optimus, Boston Dynamics Atlas, Agility Robotics Digit y Unitree G1
• Xpeng & Figura AI: El desarrollo de propios modelos de IA para robots humanoides y sus ventajas

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Resolver una escasez de trabajadores: cómo se transformaron los trabajos HMND 01

En el mundo dinámico de la robótica, una startup de Londres llamada Humanoide (Skl Robotics Ltd) dio un notable paso adelante con la presentación de su robot humanoide. Este robot no es solo otra innovación en el área de la automatización, sino que también representa un realineamiento estratégico hacia sistemas de robots más flexibles y más humanos que se desarrollaron especialmente para los desafíos de la industria moderna. El HMND 01, con una altura imponente de 175 cm y una considerable capacidad de carga de 15 kg, incorpora el último estado del arte en la robótica humanoide y tiene como objetivo abordar la creciente escasez de mano de obra en varios sectores y al mismo tiempo sin problemas. Los entornos de trabajo existentes centrados en humanos para ser integrables.

Lo que distingue particularmente el HMND 01 es su arquitectura modular. Este enfoque permite una adaptabilidad y versatilidad sin precedentes. Junto con el control avanzado del movimiento, que permite una velocidad de caminata de 1.5 m/s, y sistemas de manipulación basados ​​en IA, el HMND 01 se posiciona como una solución que va mucho más allá de los robots industriales tradicionales. Humanoid se basa en módulos de hardware intercambiables y un revestimiento personalizable para medir el robot para una amplia gama de aplicaciones en logística, fabricación y venta minorista. El potencial transformador de esta tecnología ya está indicado por planes para prototipos alfa en 2025 y los primeros programas piloto en el comercio minorista.

Aquí analizamos las innovaciones técnicas, las habilidades de la empresa y los efectos socioeconómicos de gran alcance de HMND 01. Nos sumergimos en un mundo en el que los robots humanoides ya no son ciencia ficción, sino un componente realista y cada vez más importante de la economía global . Se predice que el mercado de robots humanoide alcanzará un volumen de $ 6.5 mil millones para 2030, lo que subraya la inmensa importancia y el potencial de crecimiento de este campo. El HMND 01 es ejemplar para la próxima generación de robots, que no solo deberían ser más eficientes, sino también más flexibles y humanos.

Arquitectura y características técnicas: un aspecto debajo de la "piel" del HMND 01

Para comprender completamente las habilidades del HMND 01, es esencial una mirada detallada de su arquitectura técnica y sus características de rendimiento. El diseño del robot se inspira en los principios biomecánicos y se basa estrechamente en la anatomía humana. Estas dimensiones antropomórficas - 175 cm de altura y 70 kg de peso - no son coincidencia. Permiten que el HMND 01 opere en entornos de trabajo que fueron diseñados para humanos sin la necesidad de ajustes de infraestructura costosos y de consumo de tiempo. Puede pasar puertas estándar, subir a las escaleras convencionales y actuar en trabajos que están optimizados para el trabajo humano.

Un aspecto clave del HMND 01 es su impresionante número de 41 grados de libertad (los grados de libertad describen las opciones de movimiento de un robot en diferentes articulaciones). Este alto número permite una manipulación compleja y diversa de la parte superior del cuerpo, que muy cerca de la habilidad y flexibilidad de un brazo humano y una mano. Esto es crucial para las tareas que requieren habilidades motoras, precisión y adaptabilidad finas, ya que ocurren en muchos procesos industriales. Además, los efectores finales del robot, las herramientas o "manos" al final de sus brazos, son configurables independientemente. Esto significa que las empresas pueden integrar herramientas específicas y sistemas de agarre que se adaptan a sus respectivas aplicaciones. Ya sea que sea precisamente comprensivo de componentes electrónicos sensibles, el levantamiento seguro y la colocación de cajas pesadas o el manejo de herramientas en el ensamblaje: el HMND 01 se puede adaptar para una variedad de tareas.

Otra propiedad innovadora del HMND 01 son los disfraces textiles personalizables. Estos no solo se conmemoran por razones estéticas o para proteger los componentes internos del polvo y las protuberancias. También ofrecen la posibilidad de diferenciación visual y personalización. Esto se disfraza oculta un sistema de accionamiento híbrido altamente desarrollado. Para el movimiento de la pierna, el humanoide se basa en potentes motores eléctricos que permiten una locomoción dinámica y eficiente. Por el contrario, se usan gripas neumáticas precisas en las manos. La neumática, es decir, el uso de aire comprimido, ofrece la ventaja del control rápido y sensible de la potencia de Griffin, que es particularmente importante cuando se trata de objetos sensibles o de forma diferente. Esta combinación de motores eléctricos para el movimiento y neumática para la manipulación es un compromiso inteligente entre la fuerza, la velocidad y la precisión.

Las pruebas cinemáticas en las que se analizó la capacidad de movimiento del robot ha dado como resultado un rango horizontal máximo de 85 cm de la absorción del torso. Esta gama se elige deliberadamente de tal manera que el robot pueda acceder fácilmente a los estantes de almacén estandarizados y las líneas de producción. En entornos de almacenamiento, puede eliminar o almacenar productos de los estantes, y en las líneas de producción puede mover piezas de trabajo o materiales entre diferentes estaciones. El suministro de energía del HMND 01 está garantizado por un sistema de batería dual. Este sistema permite una operación de hasta 4 horas, que es suficiente para muchas aplicaciones industriales. Una característica particularmente práctica es la capacidad de intercambio en caliente de las baterías. Las baterías se pueden reemplazar rápida y fácilmente a través de un sujeto en la parte posterior sin que el robot tenga que cerrarse o la operación debe ser interrumpida. Aunque 4 horas de operación no cumplen con los ciclos de trabajo tradicionales de 8 horas en la industria, el sistema de intercambio en caliente permite el uso casi continuo a través de intervalos de carga planificados y el uso de baterías de reemplazo.

Transporte y manipulación: dinámica y precisión en acción

La locomoción y la manipulación son habilidades centrales de cada robot humanoide. El HMND 01 se basa en tecnologías y algoritmos avanzados para brillar en tareas dinámicas y precisas. Un núcleo es el "algoritmo de control de cuerpo entero" desarrollado por humanoide. Este algoritmo permite la estabilidad dinámica del robot, incluso en terreno desigual. Los entornos industriales a menudo no son perfectos; Puede haber baches, pequeños obstáculos o cables en el piso. El HMND 01 puede adaptarse a tales condiciones en tiempo real y permanecer estable. Esto es compatible con unidades de medición de inercia (IMU) y cámaras profundas. Las IMU miden la aceleración y las tasas de rotación del robot y lo ayudan a determinar con precisión su posición y orientación en la sala. Las cámaras profundas proporcionan información 3D detallada sobre el medio ambiente, para que el robot pueda reconocer el suelo y los obstáculos y planificar sus movimientos en consecuencia.

La velocidad actual de caminar del HMND 01 es de 1.5 m/s. Esto está ligeramente por debajo del promedio humano de alrededor de 1.4 m/s, pero sigue siendo una velocidad respetable para un robot humanoide con esta complejidad y capacidad de carga. Es más importante que el robot pueda mantener constantemente esta velocidad, incluso si tiene una carga útil de 15 kg. Esto lo hace más persistente en las tareas de transporte material que los trabajadores humanos que pueden cansarse y volverse más lentos con tareas de uso más larga. La combinación de velocidad, estabilidad y resistencia hace que el HMND 01 sea un valioso ayudante en los entornos de logística y fabricación.

Otro resaltado es el sistema efector de extremo modular. Como ya se mencionó, las "manos" del robot se pueden intercambiar rápida y fácilmente para adaptarse a varias tareas. Según los informes, hay al menos tres configuraciones básicas: un manipulador de quinta parte que es particularmente adecuada para comprender y manejar piezas pequeñas, como la de producción electrónica o en campamentos con artículos pequeños. Una pinza paralela subsignada es ideal para manejar cajas, cajas y otros objetos cuboides más grandes, como es común en logística y minorista. Y un dispositivo de succión magnética está especialmente diseñado para el procesamiento o manejo de materiales planos y ferromagnéticos. Este cambio rápido de los efectores finales permite a las empresas usar el HMND 01 de manera flexible para una variedad de tareas y maximizar su productividad.

Las pruebas independientes han demostrado que el HMND 01 en las llamadas tareas de pick-y lugar, el registro de un objeto de un lugar y se coloca en otro que alcanza una velocidad que se encuentra en el percentil 90 del rendimiento humano. Esto significa que es más rápido que el 90 % de los trabajadores humanos en pruebas comparables. Específicamente, se alcanzan alrededor de 400 ciclos por hora. Sin embargo, la consistencia y precisión del robot es aún más impresionante. Tiene una precisión de posición de ± 0.1 mm durante un período de 8 horas. Los trabajadores humanos a menudo no pueden lograr esta precisión y consistencia durante períodos más largos, ya que la fatiga y las fluctuaciones naturales ocurren en el rendimiento humano. Esta combinación de velocidad, precisión y consistencia hace que HMND 01 sea una opción atractiva para las empresas que optimizan sus procesos de automatización y desean mejorar la calidad de sus productos.

Diseño modular y adaptabilidad: flexibilidad como clave para el éxito

El diseño modular del HMND 01 es un factor decisivo para su versatilidad y economía. El chasis del robot se divide en tres segmentos principales que son intercambiables: las extremidades inferiores responsables de la movilidad (aquí hay opciones para las piernas bipedale o las variantes guiadas a rodillos), el torso que alberga la fuente de alimentación y la potencia informática, y las superiores extremidades diseñadas para tareas de manipulación específicas. Esta arquitectura segmentaria ofrece ventajas significativas.

Una de las ventajas más importantes es reducir los costos operativos totales (TCO - Costo total de propiedad). Las empresas pueden usar en entornos estructurados, como en los salones de fábrica con pisos planos y caminos definidos, versiones guiadas en rollo del HMND 01. Estos roles de roles guiados son significativamente más baratos en la compra y en la operación, las estimaciones suponen que hasta el 35 % del costo en comparación con la versión bipedal. Al mismo tiempo, la opción se conservará más tarde en la movilidad completa de la versión bípedora si los requisitos cambian o se van a abrir nuevas áreas de aplicación. Esta flexibilidad protege la inversión de la compañía y permite una introducción gradual de la robótica.

Además, Humanoide ha establecido un modelo de asociación que brinda a los desarrolladores de terceros a los desarrolladores la oportunidad de desarrollar módulos especializados para HMND 01. Esto abre una amplia gama de aplicaciones e innovaciones potenciales. Por ejemplo, los primeros usuarios de la industria automotriz ya están probando la integración de una clave de torque especial como módulo para el trabajo de ensamblaje. Dichos módulos especializados pueden adaptar mejor el robot a las necesidades específicas de las industrias y empresas individuales y ampliar significativamente su funcionalidad.

El software del HMND 01 también está diseñado para la flexibilidad y la adaptabilidad. El robot se basa en la pila de software ROS 2 (Robot Operating System 2), un marco generalizado y establecido en el desarrollo de la robótica. ROS 2 ofrece una plataforma abierta y modular que permite a los desarrolladores desarrollar e integrar sus propios componentes de software. Humanoid utiliza módulos de tareas contenedores que permiten a los usuarios configurar y adaptar procesos de trabajo utilizando una interfaz de usuario gráfica. Esta superficie gráfica también hace que la programación y la operación del robot accesible a los empleados no técnicos.

Un proyecto piloto en una cadena de panadería demuestra impresionantemente la flexibilidad del software del HMND 01. Fue reprogramado por la noche para asumir tareas de limpieza. Para este cambio, solo se intercambiaron los modelos de visión de IA (desde el reconocimiento de objetos hasta la detección de la contaminación) y los efectores finales (desde Greiben hasta las boquillas de rociado). Esta reprogramación rápida y fácil muestra cuán versátil se puede utilizar el HMND 01 y cómo las empresas pueden usar de manera óptima su inversión.

Otra característica importante es la capaz de aprender. Los empleados no técnicos pueden enseñarle al robot nuevos movimientos al liderarlo físicamente y demostrar los movimientos deseados. El robot aprende estos movimientos y luego puede hacerlo de forma independiente. Este proceso llamado "Enseñanza por demostración" acorta el período de implementación de nuevas tareas en comparación con los robots industriales tradicionales hasta en un 60 %. Hace que la robótica sea más accesible y más fácil de usar, incluso para empresas sin expertos en robóticos especializados.

Integración de IA y sistemas de sensores: percepción y toma de decisiones en tiempo real

La integración de la inteligencia artificial (IA) y los sistemas de sensores avanzados es otra piedra angular del HMND 01. Estas tecnologías permiten al robot percibir, comprender y tomar decisiones inteligentes para realizar tareas de forma autónoma y eficiente.

La arquitectura de percepción del HMND 01 se basa en la fusión multisensor. Varios tipos de sensores trabajan juntos para crear una imagen completa y detallada del área. Las cámaras RGB-D proporcionan imágenes de color e información de profundidad, LIDAR (detección de luz y rango) permite la medición precisa de la distancia y el mapeo 3D del entorno, y los sensores táctiles en las manos del robot permiten la captura táctil y la medición de las fuerzas de impresión. Los datos de estos sensores se fusionan en una representación espacial uniforme en tiempo real, que se actualiza con una frecuencia de 60 Hz. Esta velocidad de actualización rápida es crucial para entornos dinámicos y reacciones rápidas del robot.

En entornos de almacén, esta fusión multisensor ha demostrado ser particularmente efectiva. El HMND 01 puede realizar más de 300 artículos de inventario al mismo tiempo y moverse entre trabajadores humanos sin colisión. El software de detección de objetos, que fue capacitado con extensos conjuntos de datos sintéticos de objetos industriales, logra una impresionante precisión de reconocimiento del 98.7 % en tareas de selección y lugar. Esto excede la precisión promedio de reconocimiento de los trabajadores humanos en estudios controlados (95.4 %). El reconocimiento de objetos basado en IA permite al robot identificar, localizar y tomar objetos de manera confiable, incluso en entornos complejos y confusos.

La autonomía de la decisión del HMND 01 es realizada por un planificador de tareas jerárquico (red de tareas jerárquicas HTN). Este planificador desmonta las instrucciones de alto riesgo, como "rellenar Regal 3", en subcontratos ejecutables detallados. Al mismo tiempo, monitorea varias condiciones de contorno en tiempo real, como el estado de la batería, la ubicación de los obstáculos o el progreso de la tarea. En simulaciones minoristas, el HMND 01 ha navegado con éxito un 83 % de obstáculos inesperados. Esto incluyó, por ejemplo, objetos caídos o rutas bloqueadas. En comparación, los principales robots colaborativos alcanzaron una tasa de éxito del 67 %en las mismas pruebas. Aunque el HMND 01 ya tiene una alta autonomía, aún no es completamente independiente. En aproximadamente el 17 % de las situaciones, la intervención humana era necesaria para resolver casos excepcionales complejos. Esto muestra que la colaboración humana-robot continúa desempeñando un papel importante y que los robots humanoides complementan el trabajo humano no deberían reemplazar por completo.

Aplicaciones industriales y efectos económicos: potencial y perspectivas

El HMND 01 ya ha demostrado su potencial en diversas aplicaciones industriales y ha mostrado efectos económicos significativos. En una cooperación con un proveedor europeo de servicios logísticos, las implementaciones del HMND 01 pudieron aumentar el rendimiento en los centros de clasificación en un 24 %. Esta ganancia de productividad se logró principalmente mediante el uso continuo del robot en turnos nocturnos, en los que complementa los cambios diarios en los humanos. El robot pudo asumir tareas que a menudo son poco atractivas o agotadoras para las personas en el cambio de noche y, por lo tanto, mejorar la eficiencia de toda la empresa.

Humanoid planea expandir aún más la cartera de productos. Para 2025, se planifica una variante realizada por el rodillo del HMND 01 (HMND 01-W), que debería optimizarse especialmente para entornos estructurados cómo las líneas de fabricación y probablemente serán un 30 % más baratas de comprar. Al mismo tiempo, la versión Bipedale (HMND 01-B) se está desarrollando para terreno desigual. El objetivo es mejorar aún más la capacidad del robot para superar el obstáculo, para que también pueda usarse en entornos más exigentes, como sitios de construcción o áreas de almacenamiento aproximado. Los objetivos de desarrollo proporcionan un obstáculo a 85 % a 20 cm de barreras de altura.

La colaboración del robot humano como clave para la industria 4.0

El HMND 01 representa un progreso significativo en la automatización industrial. Combina la adaptabilidad y la versatilidad humana con la eficiencia y la economía de los sistemas de robots. Su estructura modular y su percepción basada en IA lo convierten en una solución flexible y a prueba de futuro para una variedad de industrias. Sin embargo, el éxito del HMND 01 no solo depende de nuevos avances tecnológicos. También es importante lidiar con los desafíos socioéticos asociados con la creciente propagación de los robots humanoides. Las cuestiones de diseño en el lugar de trabajo, la calificación de los empleados para trabajar con robots y aspectos éticos de la interacción humano-robot debe abordarse para garantizar la integración exitosa y sostenible de la robótica humanoide en el mundo del trabajo. Por lo tanto, el HMND 01 es ejemplar para el camino hacia un futuro de la industria en el que las personas y la máquina trabajan de la mano para mejorar la eficiencia, la productividad y las condiciones de trabajo por igual.

Adecuado para:

• La plataforma Neuraverse de Neura Robotics y el uso de robots cognitivos humanoides como robots industriales y de servicios
• Robótica Humanoide y Robots Industriales: la apuesta de Hyundai por la robótica para mejorar la eficiencia industrial

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