Zwetende robot? Snelle vooruitgang in Bionics -robotica met myofiber kunstspieren en skeletkoelsystemen

Mensachtige robots en hun sleutelrol in de komende technologische transformatie

De snelle ontwikkeling van humanoïde robots staat aan de vooravond van een paradigmaverschuiving die niet alleen technologische, maar ook ingrijpende maatschappelijke veranderingen teweeg zal brengen. We bevinden ons aan het begin van een tijdperk waarin humanoïde robots niet langer louter het onderwerp zijn van sciencefiction en onderzoekslaboratoria, maar steeds meer doordringen in ons dagelijks leven, onze werkplekken en ons wereldwijde technologische landschap. De vooruitgang op dit gebied is zo dynamisch dat deze niet alleen industrieën transformeert, maar ook arbeidsmarkten hervormt en de internationale technologische rivaliteit, met name tussen China en westerse landen, intensiveert.

Het afgelopen decennium heeft een opmerkelijke versnelling laten zien in de humanoïde robotica. Innovaties in biomimetisch ontwerp, de integratie van kunstmatige intelligentie en strategische geopolitieke overwegingen zijn de drijvende krachten achter deze ontwikkeling. Wat ooit als een futuristische visie werd beschouwd – humanoïde robots die complexe taken kunnen uitvoeren en met ons kunnen interageren – is nu binnen handbereik. Deze transformatie is mogelijk gemaakt door doorbraken in synthetische spier- en skeletsystemen, vloeistofaangedreven actuatoren en adaptieve thermische beheersystemen. Deze technologieën hebben humanoïde robots getransformeerd van merkwaardige laboratoriumprototypes tot een technologie die op het punt staat de markt te betreden.

Vooruitgang is zichtbaar op diverse gebieden. Bedrijven zoals Clone Robotics, met hun Protoclone V1, demonstreren op indrukwekkende wijze de mogelijkheden van geavanceerde biomimetische ontwerpen. Tegelijkertijd stimuleren door de overheid gefinancierde initiatieven, zoals die bij Unitree Robotics, de ontwikkeling op een nog grotere schaal. Daarnaast tonen innovatieve koelsystemen, zoals die gebruikt worden in robots als Kengoro en Andi, aan dat functioneel realisme steeds belangrijker wordt in de robotica. Deze koelsystemen, gebaseerd op het principe van menselijk transpiratievocht, stellen robots in staat langer en efficiënter te werken, zelfs onder ve veeleisende omstandigheden.

Bionica of biomimetica: leren van de natuur voor innovatieve technologieën

Een sleutelbegrip in de context van humanoïde robotica is biomimetica, ook wel bionica of biomimicry genoemd. Deze discipline beschrijft de benadering van het ontwerpen van technische systemen, materialen of processen op basis van modellen uit de natuur. Gedurende miljoenen jaren evolutie heeft de natuur een enorme diversiteit aan structuren, functies en mechanismen voortgebracht die vaak verbazingwekkend efficiënt en elegant zijn. Biomimetica gebruikt deze evolutionaire expertise als inspiratiebron voor technologische innovaties.

Het basisidee van biomimetica is het analyseren van natuurlijke verschijnselen en het begrijpen van de onderliggende principes. Deze principes worden vervolgens toegepast op technische problemen om nieuwe en verbeterde oplossingen te ontwikkelen. Het voordeel van deze aanpak ligt in het gebruik van beproefde en geoptimaliseerde oplossingen uit de natuur, die zich gedurende lange perioden in de praktijk hebben bewezen.

Er zijn talloze voorbeelden van biomimetische ontwikkelingen die toepassing vinden in diverse technologische en wetenschappelijke vakgebieden. Enkele bijzonder relevante voorbeelden in de context van robotica zijn:

Myofiber kunstmatige spieren

Deze innovatieve actuatoren zijn geïnspireerd op de structuur en functie van menselijke spieren. Ze stellen robots in staat soepel en natuurlijk te bewegen, waardoor nieuwe mogelijkheden ontstaan ​​voor fijne motoriek en dynamische bewegingssequenties.

Skeletkoelsystemen

Robots zoals Kengoro gebruiken een koelsysteem dat is gebaseerd op menselijk zweet. De verdamping van vocht door een poreuze skeletstructuur voert warmte efficiënt af, waardoor de operationele tijd en prestaties van de robots toenemen.

Vormen van vliegtuigvleugels

De aerodynamica van vogelvleugels en walvisvinnen heeft aanzienlijk bijgedragen aan de ontwikkeling van efficiëntere vleugelvormen voor vliegtuigen. Door natuurlijke ontwerpen na te bootsen, kunnen vliegtuigen brandstof besparen en hun vliegprestaties optimaliseren.

klittenbandsluiting

Een klassiek voorbeeld van biomimetica is de klittenbandsluiting, die is ontwikkeld op basis van de stekelplant. De kleine haakjes en lusjes van de stekelplant dienden als inspiratie voor een eenvoudig en effectief bevestigingssysteem dat tegenwoordig in talloze toepassingen wordt gebruikt.

Biomimetica: Hoe natuurlijke principes technologie transformeren

Biomimetica is echter meer dan alleen het imiteren van de natuur. Het is een interdisciplinaire benadering die biologie, techniek, materiaalkunde en informatica combineert. Het doel is om de fundamentele principes van de natuur te begrijpen en deze op creatieve wijze toe te passen op technische uitdagingen. In de robotica speelt biomimetica een sleutelrol in de ontwikkeling van humanoïde robots die zich in natuurlijke omgevingen kunnen bewegen en met mensen kunnen interageren.

Clone Robotics: Antropomorfe robotica opnieuw gedefinieerd

Protoclone Robotics is een bedrijf dat zich toelegt op de ontwikkeling van geavanceerde antropomorfe robots en heeft met de Protoclone V1 een opmerkelijke mijlpaal bereikt op dit gebied. De Protoclone V1 is een indrukwekkend voorbeeld van de combinatie van anatomische precisie met technische ambitie. Deze robot vertegenwoordigt de meest uitgebreide poging tot nu toe om de menselijke biomechanica na te bootsen in een synthetisch platform.

Met een complexe structuur bestaande uit 206 op polymeer gebaseerde botanalogen, 1.000 kunstmatige spieren van spiervezels en een hydraulisch vaatstelsel, bereikt de Protoclone V1 een opmerkelijke mobiliteit. Hij beschikt over 200 bewegingsvrijheden, waarmee hij zelfs het menselijk skelet met zijn circa 360 gewrichten overtreft wat betreft precieze articulatie. Dit hoge aantal bewegingsvrijheden stelt de robot in staat een breed scala aan bewegingen en houdingen aan te nemen die sterk lijken op die van een mens.

Een belangrijk onderdeel van de technologie van Clone Robotics zijn de Myofiber-kunstspieren. Deze actuatoren zijn geïnspireerd op de pneumatische actuatoren van McKibben, maar maken gebruik van een innovatief ontwerp met met water gevulde gaasbuizen. Onder druk trekken deze buizen in de lengte samen, waardoor een samentrekking tot 30 procent mogelijk is in minder dan 50 milliseconden. Een krachtverhouding van 3 gram tot 1 kilogram toont de efficiëntie en kracht van deze kunstspieren aan. Ze maken zowel fijne vingerbewegingen mogelijk, die nodig zijn voor precieze manipulaties, als dynamische lichaamshoudingen, zoals indrukwekkend gedemonstreerd in een virale video die het bedrijf in januari 2025 publiceerde.

De Protoclone V1 is niet alleen een indrukwekkend prototype, maar ook de voorloper van het "Clone Alpha"-initiatief, dat een beperkte marktintroductie in 2025 beoogt. Clone Alpha is ontworpen om synthetische orgaansystemen te integreren die menselijke stofwisselingsprocessen nabootsen. Een rastervormig "vasculair netwerk" verdeelt hydraulische vloeistof door de robot, terwijl dubbele camera's en 320 druksensoren een proprioceptieve feedbacklus creëren die vergelijkbaar is met het biologische zenuwstelsel. Deze feedback stelt de robot in staat zijn positie en beweging in de ruimte waar te nemen en zijn acties daarop aan te passen.

Het polymere skelet van de Clone Alpha draagt ​​bij aan een aanzienlijke gewichtsvermindering. Het is 40 procent lichter dan vergelijkbare aluminium frames, maar behoudt toch zijn stabiliteit onder zijdelingse belastingen tot 200 Newton. Deze combinatie van lichtheid en stabiliteit is cruciaal voor de wendbaarheid en energie-efficiëntie van de robot.

Tot de eerste gebruikers van Clone Alpha behoren luxe hotelketens en autofabrikanten. Deze bedrijven testen het platform voor diverse toepassingen, waaronder conciërgediensten en precisieassemblageprocessen. In luxe hotels zouden de robots gasten bijvoorbeeld kunnen helpen bij het in- en uitchecken, informatie verstrekken of bagage vervoeren. In de auto-industrie zouden ze ingezet kunnen worden in assemblageprocessen waar precisie en herhaalbaarheid cruciaal zijn.

Ondanks de indrukwekkende technische prestaties van Clone Robotics en de Protoclone V1, roept het ontwerp van de robot ook vragen op over de publieke perceptie. Het ontbreken van gezichtsdetails, gecombineerd met de hyperrealistische bewegingen van de ledematen, kan bij sommige mensen het zogenaamde "uncanny valley"-fenomeen oproepen. De uncanny valley beschrijft een gevoel van ongemak of afwijzing dat ontstaat wanneer humanoïde robots of animaties op ons lijken, maar tegelijkertijd subtiele verschillen vertonen waardoor ze "griezelig" of "eng" overkomen.

Onderzoekers, zoals Dar Sleeper van OpenAI, hebben opgemerkt dat het ontwerp van de Protoclone V1 mogelijk dergelijke reacties zou kunnen oproepen. Als reactie hierop heeft Clone Robotics zijn marketingstrategie aangepast. De focus ligt nu minder op de cosmetische, mensachtige kenmerken van de robots en meer op hun functionele antropomorfisme. Clone-robots worden gepositioneerd als "krachtige gereedschappen" in plaats van menselijke metgezellen. Deze strategische heroriëntatie is bedoeld om de publieke acceptatie van de robots te vergroten en mogelijke negatieve reacties als gevolg van het 'uncanny valley'-effect te minimaliseren.

Unitree Robotics en China's strategische robotoffensief

Unitree Robotics is een ander bedrijf dat een sleutelrol speelt in de ontwikkeling van humanoïde robotica, met name in de context van China's strategische focus op dit technologische gebied. De aanwezigheid van Unitree-CEO Wang Xingxing op de eerste rij tijdens een economisch symposium met president Xi Jinping in februari 2025 geeft een duidelijk signaal af: humanoïde robotica wordt beschouwd als een centrale pijler van China's "nieuwe productieve krachten" en wordt dienovereenkomstig bevorderd.

In zijn toespraak op het symposium benadrukte Wang Xingxing de opmerkelijke vooruitgang in de architectuur van reinforcement learning, waardoor de trainingscycli van de G1-robot voor complexe taken aanzienlijk zijn verkort. Voor veeleisende taken zoals het choreograferen van volksdansen konden de trainingscycli worden teruggebracht van 10.000 naar slechts 800 iteraties. Deze toename in de trainingsefficiëntie van robots is cruciaal voor de snellere ontwikkeling en bredere inzet van humanoïde robots in diverse toepassingsgebieden.

Het in 2024 gelanceerde overheidsprogramma "Robotics+" onderstreept China's inzet voor robotica. Dit programma allocateert jaarlijks 2,3 miljard dollar voor de ontwikkeling van nationale actuatoren en sensorsystemen. Deze overheidsfinanciering komt leveranciers zoals Zhejiang Changsheng direct ten goede, dat een indrukwekkende jaarlijkse groei van 600 procent heeft laten zien. Deze enorme overheidssteun toont aan dat China robotica als een strategisch belangrijke industrie beschouwt en zwaar investeert in de ontwikkeling ervan.

Het G1-platform van Unitree Robotics is een uitstekend voorbeeld van China's pragmatische strategie voor de inzet van humanoïde robots. Met 43 bewegingsvrijheden, waarvan 26 in elke hand, bereikt de G1 een opmerkelijke precisie van 15 centimeter bij het manipuleren van objecten. Opvallend is dat Unitree gebruikmaakt van kosteneffectieve harmonische tandwielen in plaats van gepatenteerde actuatoren. Deze aanpak duidt op een strategie die gericht is op schaalbaarheid en kosteneffectiviteit, in plaats van maximale prestaties tegen elke prijs.

Een indrukwekkend voorbeeld van de mogelijkheden van de G1 en Unitree's zwermrobotica was de "Yang BOT"-voorstelling tijdens het lentefestival. In deze demonstratie voerden 12 G1-robots synchroon bewegingen uit met een indrukwekkend lage latentie van slechts 0,2 seconden. Deze zwermcoördinatietechnologie is cruciaal voor industriële zwermtoepassingen waarbij meerdere robots moeten samenwerken om complexe taken op te lossen.

In tegenstelling tot Clone Robotics, dat zich richt op een luxe positionering, hanteert Unitree een strategie van schaalbare productie met een relatief lage basisprijs van $45.000 voor de G1. Deze prijsstelling is bedoeld om de robot toegankelijk te maken voor een breder publiek en het gebruik ervan in diverse sectoren te stimuleren. Partnerschappen met bedrijven zoals Alibaba Cloud integreren geavanceerde taalmodellen zoals Tongyi Qianwen LLMs om programmering van taken in natuurlijke taal mogelijk te maken. Deze vereenvoudiging van de programmering verlaagt de drempel voor kleine en middelgrote ondernemingen (mkb's) en vergemakkelijkt de integratie van robots in bestaande werkprocessen.

De productiefaciliteit van Unitree in Shenzhen produceert momenteel 200 G1-eenheden per maand. Het bedrijf heeft ambitieuze doelen en streeft ernaar om tegen 2027 een marktaandeel van 30 procent te behalen in de Aziatische markt voor logistieke automatisering. Deze strategische focus op de logistieke sector, die een enorm groeipotentieel heeft, onderstreept de ambitie van China om een ​​leidende rol te spelen in de wereldwijde robotica-industrie.

Biomimetisch thermisch beheer: Zweetrobots voor langere werktijden

 

Een van de grootste uitdagingen in de robotica, met name bij humanoïde robots met complexe bewegingen en een hoog energieverbruik, is thermisch beheer. De elektronische componenten en actuatoren in robots genereren warmte tijdens gebruik, die moet worden afgevoerd om oververhitting en de daarmee gepaard gaande prestatievermindering of schade te voorkomen. Biomimetische benaderingen bieden innovatieve oplossingen, geïnspireerd door de natuur.

Een opmerkelijk voorbeeld van biomimetisch thermisch beheer is het skeletkoelsysteem van de Kengoro-robot, ontwikkeld aan de Universiteit van Tokio. Kengoro heeft een thermoregulerend skelet gemaakt van 3D-geprint poreus aluminium. Microcapillairen met een diameter van slechts 50 micrometer lopen door deze structuur. Gedemineraliseerd water circuleert door deze capillairen en verdampt met een snelheid van 30 milliliter per uur. Dit verdampingsproces voert warmte af, waardoor een koelvermogen van 488 watt mogelijk is, vergeleken met 359 watt voor conventionele luchtkoeling.

Dit innovatieve koelsysteem zorgt ervoor dat Kengoro continu kan werken, zelfs tijdens zware oefeningen zoals push-ups, zonder dat de motoren oververhitten. Tijdens tests kon Kengoro push-upsessies van 11 minuten voltooien zonder dat de motorprestaties afnamen. Het systeem heeft echter ook een nadeel: het resulteert in een gewichtstoename van 12 procent ten opzichte van conventionele koelsystemen.

Het Andi-project aan de Arizona State University heeft het concept van de zwetende robot verder ontwikkeld en verbeterd. Andi beschikt over 35 onafhankelijke laszones en koolstofvezel "poriën" die hun verdampingssnelheid adaptief kunnen aanpassen op basis van gegevens van 200 interne temperatuursensoren. Tijdens tests in Phoenix, Arizona, bij een omgevingstemperatuur van 47 graden Celsius, wist het systeem de temperatuur van kritieke componenten onder de 85 graden Celsius te houden. Tegelijkertijd verbruikte Andi 23 procent minder koelvloeistof dan gesloten vloeistofkoelsystemen. Dit adaptieve lasmodel toont aan dat biomimetische koelsystemen niet alleen efficiënt, maar ook grondstofbesparend kunnen zijn.

Ondanks hun efficiëntie brengen koelsystemen op basis van transpiratie ook uitdagingen met zich mee, met name op het gebied van onderhoud en stabiliteit op lange termijn. Kengoro vereist bijvoorbeeld wekelijkse spoelingen om afzettingen uit de microcapillairen te verwijderen die de koelprestaties kunnen belemmeren. Bij Andi werd na 200 verwarmingscycli een degradatie van de epoxyharshuid geconstateerd. Deze problemen met onderhoud en duurzaamheid zijn belangrijke aspecten waarmee rekening moet worden gehouden bij de verdere ontwikkeling en industriële toepassing van robots die transpiratie toepassen.

Passieve koelmethoden worden ook onderzocht als alternatief voor vloeistofgebaseerde koelsystemen. Clone Alpha gebruikt bijvoorbeeld lagen van faseveranderingsmateriaal (PCM) in zijn spieren. PCM's zijn materialen die bij een bepaalde temperatuur van aggregatietoestand veranderen en daarbij warmte absorberen of afgeven. Deze passieve koelmethode vereist geen vloeistofsystemen, maar heeft een 18 procent lagere warmteafvoercapaciteit vergeleken met actieve, vloeistofgebaseerde systemen. Uiteindelijk hangt de keuze voor het juiste koelsysteem af van de specifieke eisen van de robottoepassing, waaronder de vereiste koelcapaciteit, het gewicht, de onderhoudsvereisten en de bedrijfsomgeving.

Dynamiek van de wereldmarkt en ethische overwegingen in de humanoïde robotica

Humanoïde robotica is niet alleen een spannend technologisch vakgebied, maar ook een snelgroeiende markt met een aanzienlijke wereldwijde impact. In 2024 bereikte het durfkapitaal in de sector van humanoïde robotica een indrukwekkend bedrag van 17,4 miljard dollar. De regio Azië-Pacific was goed voor het grootste aandeel met 61 procent, wat het belang van Azië, en met name China, in dit vakgebied onderstreept.

Naast de primaire robotfabrikanten profiteren ook secundaire markten van deze groei. Leveranciers van gespecialiseerde componenten en technologieën ervaren een onevenredige groei. Een voorbeeld hiervan is Harmonic Drive SE, waarvan de aandelenkoers met 89 procent steeg na het binnenhalen van een contract voor reductietandwielen van Unitree. Deze ontwikkeling toont de diversiteit van de waardeketen van humanoïde robotica en de talrijke zakelijke kansen die deze biedt.

Met het toenemende gebruik van humanoïde robots in diverse sectoren komen ook regelgevings- en ethische vraagstukken op de voorgrond. De Europese Unie werkt bijvoorbeeld aan een ontwerp-richtlijn inzake de aansprakelijkheid van kunstmatige intelligentie (verwacht in 2026). Deze richtlijn zou kunnen bepalen dat humanoïde robots aan bepaalde veiligheidsnormen moeten voldoen, zoals een beperkte huiddruk van minder dan 80 Newton per vierkante centimeter en noodstopmechanismen. Dergelijke regelgevende maatregelen zijn bedoeld om de veiligheid van humanoïde robots te waarborgen, maar zouden de kosten per eenheid met naar schatting 12.000 dollar kunnen verhogen. Er moet een evenwichtige aanpak worden gevonden die zowel de menselijke veiligheid als het innovatievermogen van de robotica-industrie bevordert.

Naast regelgevingskwesties spelen ethische dilemma's een steeds belangrijkere rol. De retoriek van de "synthetische mens" die bedrijven zoals Clone Robotics gebruiken, roept diepgaande filosofische vragen op over identiteit, autonomie en de relatie tussen mens en machine. Een onderzoek van MIT uit 2024 wees uit dat 68 procent van de deelnemers de Protoclone V1 een opzettelijke wil toeschreef, ondanks dat ze zich bewust waren van de programmering ervan. Deze bevindingen suggereren dat de menselijke perceptie van humanoïde robots complex is en wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder het ontwerp van de robots en de manier waarop ze aan het publiek worden gepresenteerd.

De toenemende menselijke eigenschappen van humanoïde robots roepen ook vragen op over hun rol in de samenleving. Zullen ze concurrenten worden op de werkvloer of waardevolle helpers op diverse levensgebieden? Hoe zal hun aanwezigheid onze sociale interacties en ons zelfbegrip als mens beïnvloeden? Deze vragen vereisen een breed maatschappelijk debat met experts uit verschillende disciplines, politici, bedrijven en het publiek. Alleen op deze manier kan een verantwoorde en ethische benadering van humanoïde robots worden gewaarborgd, een benadering die de mogelijkheden van deze technologie optimaal benut en tegelijkertijd potentiële risico's minimaliseert.

De toekomst van humanoïde robotica – een evenwichtsoefening tussen technologie en maatschappij.

Humanoïde robotica bevindt zich in een dynamische en spannende ontwikkelingsfase. Snelle technologische vooruitgang, met name op het gebied van biomimetica, kunstmatige intelligentie en materiaalkunde, maakt de ontwikkeling van steeds krachtigere en mensachtige robots mogelijk. Bedrijven zoals Clone Robotics en Unitree Robotics stimuleren deze ontwikkeling aanzienlijk met hun innovatieve benaderingen en producten.

De toekomst van humanoïde robots zal niet alleen technisch, maar ook sociaal bepaald worden.

Tegelijkertijd staan ​​we voor de uitdaging om technologische mogelijkheden te verzoenen met maatschappelijke behoeften en ethische overwegingen. Er moeten regelgevende kaders worden gecreëerd die zowel veiligheid als innovatie bevorderen. Een open en breed maatschappelijk debat is nodig om de ethische en sociale implicaties van humanoïde robotica te bespreken en een verantwoorde benadering van deze technologie vorm te geven.

De toekomst van humanoïde robots zal niet alleen worden bepaald door technologische innovaties, maar ook in belangrijke mate door maatschappelijke acceptatie, ethische richtlijnen en het verantwoord gebruik van deze baanbrekende technologie. Het is aan ons om de koers uit te zetten, zodat humanoïde robots een verrijking voor de mensheid worden en geen bron van conflict of ongelijkheid. Het potentieel is enorm, maar het vereist een duidelijke koers en een gezamenlijke inspanning om dit potentieel ten goede van iedereen te benutten.

In een tijd waarin de digitale aanwezigheid van een bedrijf beslist over het succes ervan, de uitdaging van hoe deze aanwezigheid authentiek, individueel en uitgebreid kan worden ontworpen. Xpert.Digital biedt een innovatieve oplossing die zichzelf positioneert als een kruising tussen een industriële hub, een blog en een merkambassadeur. Het combineert de voordelen van communicatie- en verkoopkanalen in één platform en maakt publicatie mogelijk in 18 verschillende talen. De samenwerking met partnerportals en de mogelijkheid om bijdragen aan Google News en een persdistributeur te publiceren met ongeveer 8.000 journalisten en lezers maximaliseren het bereik en de zichtbaarheid van de inhoud. Dit is een essentiële factor in externe verkoop en marketing (symbolen).

Meer hierover hier:

• Authentiek. Individueel. Global: de Xpert.Digital -strategie voor uw bedrijf

☑️ MKB -ondersteuning in strategie, advies, planning en implementatie

☑️ Creatie of herschikking van de digitale strategie en digitalisering

☑️ Uitbreiding en optimalisatie van de internationale verkoopprocessen

☑️ Wereldwijde en digitale B2B -handelsplatforms

☑️ Pioneer Business Development

 

Ik help u graag als een persoonlijk consultant.

U kunt contact met mij opnemen door het onderstaande contactformulier in te vullen of u gewoon bellen op +49 89 674 804 (München) .

Ik kijk uit naar ons gezamenlijke project.

 

 

Xpert.Digital is een hub voor de industrie met een focus, digitalisering, werktuigbouwkunde, logistiek/intralogistiek en fotovoltaïsche.

Met onze 360 ​​° bedrijfsontwikkelingsoplossing ondersteunen we goed bekende bedrijven, van nieuwe bedrijven tot na verkoop.

Marktinformatie, smarketing, marketingautomatisering, contentontwikkeling, PR, e -mailcampagnes, gepersonaliseerde sociale media en lead koestering maken deel uit van onze digitale tools.

U kunt meer vinden op: www.xpert.Digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus