Pocenie się robota? Szybki postęp w bionice robotyki z mięśniami sztuki miofibry

Roboty humanoidalne i ich kluczowa rola w nadchodzącej transformacji technologicznej

Szybki rozwój robotyki humanoidalnej stoi na progu zmiany paradygmatu, co nie tylko przyniesie technologiczne, ale także głębokie zmiany społeczne. Jesteśmy na początku epoki, w której roboty humanoidalne nie są już tylko przedmiotem laboratoriów science fiction i badawczej, ale coraz częściej wchodzi w nasze codzienne życie, nasz świat pracy i nasz globalny krajobraz technologiczny. Postęp w tej dziedzinie jest tak dynamiczny, że nie tylko przekształcają branże, ale także przeprojektowują rynki pracy i intensyfikują międzynarodową rywalizację technologiczną, szczególnie między Chinami a narodami zachodnimi.

Ostatnie dziesięć lat doświadczyło niezwykłego przyspieszenia w humanoidalnej robotyce. Innowacje w projektowaniu biomimetycznym, integracja sztucznej inteligencji i strategicznych rozważań geopolitycznych są siłami napędowymi tego rozwoju. To, co kiedyś uważano za futurystyczną wizję, a mianowicie ludzkie roboty, które mogą podejmować złożone zadania i wchodzić w interakcje z nami, jest teraz w zasięgu ręki. Ta transformacja jest możliwa dzięki przełomom w syntetycznych układach szkieletów mięśni, siłownikach napędzanych płynem i adaptacyjnym systemom zarządzania ciepłem. Technologie te rozwinęły humanoidalne roboty z ciekawych prototypów laboratoryjnych w technologię, która ma wejść na rynek.

Postęp jest widoczny w różnych obszarach. Firmy takie jak Clone Robotics z ich protoklone V1 imponująco pokazują możliwości najnowszych projektów biomimetycznych. Jednocześnie inicjatywy finansowane przez państwo, które można zaobserwować w Unterree Robotics, napędzają rozwój jeszcze większego podwórka. Jednocześnie innowacyjne systemy chłodzenia pokazują, w jaki sposób są one stosowane w robotach takich jak Kengooro i Andi, że realizm funkcjonalny w robotyce staje się coraz ważniejszy. Te systemy chłodzenia oparte na zasadzie ludzkiego pocenia się pozwalają robotom dłużej i wydajniej nawet w wymagających warunkach.

Bionika lub biomimetyka: uczenie się od natury dla innowacyjnych technologii

Centralnym terminem w kontekście robotyki humanoidalnej jest biomimetyka, zwana także bionik lub biomimikry. Ta dyscyplina opisuje podejście do projektowania systemów technicznych, materiałów lub procesów opartych na modelu natury. Natura stworzyła ogromną różnorodność struktur, funkcji i mechanizmów w trakcie milionów ewolucji, które często są zaskakująco wydajne i eleganckie. Biomimetics wykorzystuje tę wiedzę ewolucyjną jako źródło inspiracji do innowacji technologicznych.

Podstawową ideą biomimetyki jest analiza zjawisk naturalnych i zrozumienie podstawowych zasad. Zasady te są następnie przenoszone na problemy techniczne w celu opracowania nowych i ulepszonych rozwiązań. Zaletą tego podejścia jest to, że opiera się ono na sprawdzonych i zoptymalizowanych rozwiązaniach natury, które udowodniły się w rzeczywistych środowiskach przez długi czas.

Istnieją niezliczone przykłady rozwoju biomimetycznego, które są wykorzystywane w różnych obszarach technologii i nauki. Niektóre szczególnie istotne przykłady w kontekście robotyki to:

Mięśnie sztuki miofiber

Te innowacyjne siłowniki są inspirowane strukturą i funkcjonowaniem ludzkich mięśni. Umożliwiają roboty gładkie i naturalne ruchy oraz otwierają nowe możliwości dla drobnych umiejętności motorycznych i dynamicznych ruchów.

Systemy chłodzenia szkieletu

Roboty takie jak Kengoro używają systemu chłodzenia, który jest modelowany na ludzkim pocenie się. Z powodu odparowania cieczy nad porowatą strukturą szkieletową ciepło jest skutecznie rozpraszane, co zwiększa czas pracy i wydajność robotów.

Jaśniejsze kształty samolotów

Aerodynamika skrzydeł ptaków i płetw wielorybów znacząco przyczyniła się do rozwoju bardziej wydajnych kształtów skrzydeł dla samolotów. Dzięki naśladowaniu naturalnych projektów samoloty mogą zaoszczędzić paliwo i zoptymalizować wydajność lotu.

Rzep

Klasycznym przykładem biomimetyki jest złącz rzepowy, który został opracowany na podstawie modelu stelerzów. Małe cechy kontrolne i pętle Burdock służyły jako inspiracja do prostego i skutecznego systemu zamknięcia, który jest dziś używany w wielu aplikacjach.

Biomimetyka: jak naturalne zasady przekształcone technologie

Jednak biomimetyka to coś więcej niż naśladowanie natury. Jest to interdyscyplinarne podejście, które łączy biologię, inżynierię, nauki materialne i informatykę. Celem jest zrozumienie podstawowych zasad natury i kreatywne stosowanie ich do wyzwań technicznych. W robotyce biomimetyka odgrywa kluczową rolę w rozwijaniu humanoidalnych robotów, które mogą poruszać się w środowiskach naturalnych i wchodzić w interakcje z ludźmi.

Robotyka klonów: na nowo zdefiniowana robotyka antropomorficzna

Lone Robotics to firma, która jest zaangażowana w opracowywanie stanu -art, antropomorficzne roboty i ustanowiła niezwykły kamień milowy w tym obszarze z protoklone V1. Protoclone V1 jest imponującym przykładem łączenia anatomicznej precyzji i inżynierii. Ten robot jest najbardziej wszechstronną próbą odtworzenia ludzkiej biomechaniki na syntetycznej platformie.

Dzięki złożonej strukturze, która obejmuje 206 analogów kości na bazie polimeru, 1000 mięśni sztuki miofiber i hydrauliczny układ naczyniowy, protoklon V1 osiąga niezwykłą mobilność. Ma 200 stopni swobody, który przekracza nawet ludzki szkielet z około 360 stawami pod względem ukierunkowanego artykulacji. Ta duża liczba stopni swobody umożliwia robota szeroki zakres ruchów i pozy, które zbliżają się do stopni osoby.

Rdzeniem technologii robotyki klonów są mięśnie sztuki miofibry. Te siłowniki są inspirowane przez aktorów pneumatycznych McKibbena, ale wykorzystują innowacyjną konstrukcję z przepływanymi wodą rurek ściegów. Pod presją rurki te kurczą podłużne i umożliwiają skurcz do 30 procent w mniej niż 50 milisekund. Współczynnik mocy 3 gramów do 1 kilograma pokazuje wydajność i wydajność tych mięśni artystycznych. Umożliwiają drobne ruchy palców, które są wymagane do precyzyjnej manipulacji, a także dynamiczne pozycje pełne, które zostały imponująco wykazane w wirusowym filmie demonstracyjnym w styczniu 2025 r.

Protoclone V1 jest jednak nie tylko imponującym prototypem, ale także prekursorem inicjatywy „klonowej alfa”, która zapewnia ograniczoną premierę rynku w 2025 r. Klon alfa ma na celu zintegrowanie syntetycznych układów narządów, które naśladują ludzkie procesy metaboliczne. „Sieć naczyniowa” oparta na siatce rozkłada płyn hydrauliczny w robocie, podczas gdy podwójne kamery i 320 czujników ciśnienia tworzą proprioceptywną pętlę sprzężenia zwrotnego, która przypomina biologiczny układ nerwowy. Ta informacja zwrotna umożliwia robotowi postrzeganie jego pozycji i ruchu w pokoju oraz odpowiednio dostosowanie jego działań.

Szkielet polimerowy alfa klonu przyczynia się do znacznego zmniejszenia masy. Jest 40 procent lżejszy niż porównywalne ramy aluminiowe, ale nadal zachowuje swoją stabilność pod obciążeniem do 200 Newton. Ta kombinacja lekkości i stabilności ma kluczowe znaczenie dla zwinności i efektywności energetycznej robota.

Pierwsi użytkownicy klonu Alfa to luksusowe łańcuchy hotelowe i producenci samochodów. Firmy te testują platformę dla różnych aplikacji, w tym usług konsjerża i precyzyjnych procesów montażu. Na przykład w luksusowych hotelach roboty mogłyby pomóc gościom w odprawie i wymeldowaniu, dostarczaniu informacji lub bagażu transportu. W branży motoryzacyjnej można je wykorzystać w procesach montażu, w których decydująca są precyzja i powtarzalność.

Pomimo imponujących osiągnięć technicznych robotyki klonów i protoklonu V1, projekt robota rodzi również pytania dotyczące postrzegania publicznego. Brak rysów twarzy w połączeniu z hiperrealistycznymi ruchami kończyn może u niektórych ludzi tak zwane zjawisko „niesamowitej doliny”. Niesamowita dolina opisuje uczucie dyskomfortu lub odrzucenia, które powstają, gdy roboty lub animacje ludzkie są podobne, ale jednocześnie mają subtelne różnice, które sprawiają, że wydają się „przerażające” lub „przerażające”.

Naukowcy, tacy jak DAR Sleeper z Openaai, zauważyli, że projekt protoklonu V1 może potencjalnie powodować takie reakcje. W odpowiedzi Clone Robotics dostosował swoją strategię marketingową. Nacisk kładziony jest teraz na kosmetyczną ludzkość robotów, ale raczej na jej funkcjonalnej antropomorfii. Roboty klonowe są ustawione jako „potężne narzędzia”, a nie jako ludzki towarzysz. To strategiczne wyrównanie ma na celu zwiększenie akceptacji robotów w miejscach publicznych i zminimalizowanie możliwych negatywnych reakcji z powodu niesamowitej doliny.

Robotics Unitree i strategiczny robot Chin

UNITREERE Robotics to kolejna firma, która odgrywa kluczową rolę w rozwoju robotyki humanoidalnej, szczególnie w kontekście strategicznego skupienia się Chin na tej dziedzinie technologii. Obecność dyrektora generalnego Unitreee Wang Xingxing w pierwszym rzędzie na sympozjum gospodarczym z prezydentem Xi Jinpingiem w lutym 2025 r. Wysyła wyraźny sygnał: robotyka humanoidalna jest postrzegana w Chinach jako centralny filar „nowych sił produkcyjnych” i odpowiednio zachęcana.

W swoim przemówieniu na temat sympozjum Wang Xingxing podkreślił niezwykły postęp w architekturze uczenia się wzmocnienia, który umożliwił znaczne skrócenie cykli treningowych robota G1 do złożonych zadań. W przypadku wymagających zadań, takich jak choreografia tańca ludowego, cykle szkoleniowe z 10 000 zostały zmniejszone do zaledwie 800 iteracji. Ten wzrost wydajności w szkoleniu robotów ma kluczowe znaczenie dla szybszego rozwoju i szerszego stosowania robotów humanoidalnych w różnych obszarach zastosowania.

Program rządowy „Robotics+”, który został uruchomiony w 2024 r., Podkreśla zaangażowanie Chin w robotykę. Program ten zapewnia 2,3 miliarda dolarów rocznie na rozwój krajowego siłownika i systemów czujników. Finansowanie państwowe bezpośrednio przynosi korzyści dostawcom, takim jak Zhejiang Changsheng, który miał imponujący wzrost o 600 procent w roku. Ogromne wsparcie państwowe pokazuje, że Chiny uważają robotykę za strategicznie ważny przemysł i inwestują w jego rozwój.

Platforma G1 z Untree Robotics jest konkretnym przykładem pragmatycznej strategii chińskiej w zakresie wprowadzania humanoidalnych robotów. Przy 43 stopniach swobody, w tym 26 w każdej ręce, G1 osiąga znaczną precyzję 15 centymetrów manipulacji obiektami. Warto zauważyć, że Unitree opiera się na kosztownych harmonijnych biegach zamiast zastrzeżonych aktorów. Podejście to wskazuje strategię skierowaną do skalowalności i ekonomii zamiast maksymalnej wydajności za wszelką cenę.

Spring Festival „Yang Bot” był imponującym przykładem umiejętności G1 i robota Swarm z Unitree. Podczas tej demonstracji 12 robotów G1 wykazało zsynchronizowane ruchy z imponująco niskim opóźnieniem zaledwie 0,2 sekundy. Ta technologia koordynacji roju ma kluczowe znaczenie dla zastosowań roju przemysłowego, w których kilka robotów musi razem rozwiązywać złożone zadania.

W przeciwieństwie do robotyki klonowej, która koncentruje się na pozycjonowaniu luksusowym, Unitere realizuje strategię skalowalnej produkcji o stosunkowo niskiej podstawowej cenie 45 000 USD za G1. Ta cena ma na celu udostępnienie robota szerszej publiczności i promowanie użytkowania w różnych branżach. Partnerstwa z firmami takimi jak Alibaba Cloud zintegrują zaawansowane modele językowe, takie jak Tongyi Qianwen-LLM, aby umożliwić programowanie w języku naturalnym zadań. Uproszczenie programowania zmniejsza przeszkodę wjazdu dla małych i średnich firm (MŚP) i ułatwia integrację robotów z istniejącymi przepływami pracy.

Produkcja Produkcyjna UNITREERE w Shenzhen produkuje obecnie 200 jednostek G1 miesięcznie. Firma realizuje ambitne cele i planuje osiągnąć udział w rynku na rynku azjatyckim w zakresie automatyzacji logistyki do 2027 r. Ten strategiczny koncentracja na sektorze logistycznym, który ma ogromny potencjał wzrostu, podkreśla ambicje Chin do odgrywania wiodącej roli w globalnym przemyśle robotów.

Biomimetyczne zarządzanie ciepłem: pocenie się robotów na dłuższy czas pracy

 

Jednym z największych wyzwań w robotyce, szczególnie w przypadku robotów humanoidalnych o złożonych ruchach i wysokim zużyciu energii, jest zarządzanie ciepłem. Elektroniczne elementy i siłowniki zainstalowane w robotach generują działanie ciepła, które należy usunąć, aby uniknąć przegrzania i związanej z tym utraty wydajności lub uszkodzenia. Podejścia biomimetyczne oferują innowacyjne rozwiązania inspirowane naturą.

Niezwykłym przykładem zarządzania ciepłem biomimetycznym jest szkieletowy system chłodzenia robota Kengooro, który został opracowany na University of Tokyo. Kengoro ma szkielet regulujący termore wykonany z porowatego aluminium z nadrukiem 3D. Ze względu na strukturę mikrokapilary o średnicy zaledwie 50 mikrometrów. Woda dejonizowana jest kierowana przez te naczynia włosowate, które odparowują z prędkością 30 mililitrów na godzinę. Ten proces odparowania wymaga ciepła i umożliwia zdolność chłodzenia 488 watów, w porównaniu do 359 watów z konwencjonalnym chłodzeniem powietrza.

Ten innowacyjny system chłodzenia umożliwia Kengoro ciągłe działanie nawet w przypadku uciążliwych ćwiczeń, takich jak pompki przez dłuższy czas, bez przegrania silników. W testach Kengoro był w stanie ukończyć 11-minutowe operacje push-up bez wyjścia silnika. Jednak system ma również wadę: prowadzi do przyrostu masy wynoszący 12 procent w porównaniu z konwencjonalnymi systemami chłodzenia.

Projekt Andi University State University w Arizonie rozwinął się i poprawił koncepcję pocenia się robota. Andi ma 35 niezależnych stref spawania i „pory” z włókna węglowego, które mogą adaptacyjnie dostosować swoje szybkości parowania w oparciu o dane 200 wewnętrznych czujników temperatury. W testach w Phoenix w Arizonie, w temperaturze otoczenia 47 stopni Celsjusza, system był w stanie utrzymać temperaturę krytycznych składników poniżej 85 stopni Celsjusza. W tym samym czasie Andi zastosował o 23 procent mniej płynu chłodzącego niż zamknięte układy chłodzenia płynów. Ten adaptacyjny model spawania pokazuje, że biomimetyczne systemy chłodzenia mogą być nie tylko wydajne, ale także ratowanie zasobów.

Pomimo ich wydajności, pocenie się systemów chłodzenia mają również wyzwania, szczególnie w odniesieniu do konserwacji i długoterminowej stabilności. Na przykład Kengoro potrzebuje cotygodniowego płukania, aby uwolnić mikrokapilary depozytów, które mogą wpływać na wydajność chłodzenia. W Andi stwierdzono, że skóra żywicy epoksydowej ma tendencję do objawów degradacji po 200 cyklach grzewczych. Te problemy z utrzymaniem i trwałością są ważnymi aspektami, które należy wziąć pod uwagę przy dalszym rozwoju i przemysłowym wykorzystaniu pocenia się robotów.

Metody pasywnych chłodzenia są również badane jako alternatywa dla układów chłodzenia opartych na cieczy. Na przykład klon alfa opiera się na warstwach materiału zmiany faz (PCM) w mięśniach. PCM to materiały, które zmieniają swój zestaw w określonej temperaturze i pochłaniają lub uwalnia ciepło. To pasywne chłodzenie nie wymaga żadnych układów płynnych, ale ma o 18 % niższą zdolność absorpcji ciepła w porównaniu z aktywnymi układami opartymi na płynie. Wybór odpowiedniego systemu chłodzenia ostatecznie zależy od konkretnych wymagań aplikacji robota, w tym wymaganej wydajności chłodzenia, wymagań dotyczących konserwacji i środowiska operacyjnego.

Globalna dynamika rynku i względy etyczne w humanoidalnej robotyce

Robotyka humanoidalna to nie tylko ekscytująca dziedzina technologiczna, ale także wysoki rynek wzroku o znacznych efektach globalnych. W 2024 r. Wolumen kapitału ryzyka w sektorze robotyki humanoidalnej osiągnął imponujące 17,4 miliarda dolarów. Obszar azjatycko-pacyficzny stanowi największy udział 61 procent, co podkreśla znaczenie Azji, zwłaszcza Chin.

Oprócz głównych producentów robotyki rynki wtórne również korzystają z tego wzrostu. Dostawcy specjalnych elementów i technologii odnotowują nieproporcjonalny wzrost. Przykładem tego jest Company Harmonic Drive SE, którego akcje wzrosły o 89 procent po tym, jak był w stanie zabezpieczyć nierówny sprzęt redukcyjny. Rozwój ten pokazuje, że łańcuch wartości humanoidalnej robotyki jest zróżnicowany i oferuje wiele możliwości biznesowych.

Wraz z rosnącym stosowaniem robotów humanoidalnych w różnych obszarach, na pierwszy plan pojawiają się pytania regulacyjne i etyczne. Na przykład Unia Europejska pracuje nad projektem wytycznych dotyczących ustawy o sztucznej odpowiedzialności (prawdopodobnie w 2026 r.). Wytyczne te mogą stanowiły, że roboty humanoidalne muszą spełniać określone standardy bezpieczeństwa, takie jak ograniczone siły ciśnienia skóry mniejsze niż 80 Newton na centymetr kwadratowy i zamknięcia awaryjne. Takie środki regulacyjne mają na celu zapewnienie bezpieczeństwa w zakresie radzenia sobie z robotami humanoidalnymi, ale mogą również zwiększyć koszty na jednostkę o około 12 000 USD. Ważne jest, aby znaleźć zrównoważone podejście, które promuje zarówno bezpieczeństwo ludzi, jak i innowacyjną siłę branży robotyki.

Oprócz pytań regulacyjnych dylemat etyczny odgrywa również coraz ważniejszą rolę. Retoryka „Syntetycznych ludzi” stosowana przez firmy takie jak klon robotyka rodzi głębokie filozoficzne pytania dotyczące tożsamości, autonomii i relacji między człowiekiem a maszyną. Badanie przeprowadzone przez One z 2024 r. Wykazało, że 68 procent uczestników przypisało celową wolę protoklonowi V1, chociaż zostały poinformowane o jego programowaniu. Wyniki te wskazują, że postrzeganie robotów humanoidalnych jest złożone przez ludzi i mają wpływ różne czynniki, w tym projekt robotów i sposób, w jaki są publiczne.

Rosnąca ludzkość robotów humanoidalnych rodzi również pytania dotyczące jej roli w społeczeństwie. Czy stajesz się konkurentem pracy lub cennymi pomocnikami w różnych dziedzinach życia? Jak twoja obecność wpływa na nasze interakcje społeczne i naszym samym obrazie jako ludzi? Pytania te wymagają szerokiej debaty społecznej, w którą muszą być zaangażowani eksperci z różnych dyscyplin, polityków, firm i społeczeństwa. Jest to jedyny sposób, aby zapewnić odpowiedzialne i etycznie uzasadnione obsługa robotów humanoidalnych, które optymalnie wykorzystują możliwości tej technologii i jednocześnie minimalizuje możliwe ryzyko.

Przyszłość robotyki humanoidalnej - akt równowagi między technologią a społeczeństwem

Robotyka humanoidalna znajduje się w dynamicznym i ekscytującym etapie rozwoju. Szybki postęp technologiczny, szczególnie w dziedzinie biomimetyki, sztucznej inteligencji i nauk materialnych, umożliwia rozwój coraz bardziej wydajnych i ludzkich robotów. Firmy takie jak robotyka klonów i robotyka nieprawidłowa znacznie napędzają ten rozwój dzięki ich innowacyjnym podejściom i produktom.

Przyszłość robotów humanoidalnych jest nie tylko rozstrzygana technicznie, ale także społecznie

Jednocześnie stoimy przed wyzwaniem polegającego na pogciu możliwości technologicznych z potrzebami społecznymi i względami etycznymi. Należy stworzyć warunki ramy regulacyjnej, które równo promują bezpieczeństwo i innowacje. Konieczna jest otwarta i szeroka debata społeczna w celu omówienia etycznych i społecznych implikacji robotyki humanoidalnej oraz do zaprojektowania odpowiedzialnych kontaktów z tą technologią.

Przyszłość robotyki humanoidalnej decydują nie tylko innowacje technologiczne, ale także głównie poprzez akceptację społeczną, wytyczne etyczne i odpowiedzialne obsługę tej technologii transformacyjnej. Od nas zależy, czy roboty humanoidalne stały się wzbogacaniem dla ludzkości, a nie źródłem konfliktów lub nierówności. Potencjał jest ogromny, ale wymaga wyraźnego kompasu i wspólnego wysiłku, aby wykorzystać ten potencjał na korzyść wszystkich.

W czasach, gdy obecność cyfrowa firmy decyduje o jej sukcesie, wyzwaniem jest to, jak uczynić tę obecność autentyczną, indywidualną i dalekosiężną. Xpert.Digital oferuje innowacyjne rozwiązanie, które pozycjonuje się jako skrzyżowanie centrum branżowego, bloga i ambasadora marki. Łączy zalety kanałów komunikacji i sprzedaży w jednej platformie i umożliwia publikację w 18 różnych językach. Współpraca z portalami partnerskimi oraz możliwość publikowania artykułów w Google News oraz lista dystrybucyjna prasy obejmująca około 8 000 dziennikarzy i czytelników maksymalizuje zasięg i widoczność treści. Stanowi to istotny czynnik w sprzedaży zewnętrznej i marketingu (SMmarketing).

Więcej na ten temat tutaj:

• Autentyczny. Indywidualnie. Globalnie: Strategia Xpert.Digital dla Twojej firmy

☑️ Wsparcie MŚP w zakresie strategii, doradztwa, planowania i wdrażania

☑️ Stworzenie lub dostosowanie strategii cyfrowej i cyfryzacji

☑️Rozbudowa i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Pionierski rozwój biznesu

 

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

 

 

Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.

Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.

Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.

Więcej informacji znajdziesz na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus