Robot, który nigdy nie śpi: Koniec z przerwami na ładowanie – Jak robot rozwiązuje największy problem energetyczny automatyzacji

Co sprawia, że ​​Walker S2 jest tak wyjątkowy?

Według UBTech Robotics, Walker S2 to pierwszy robot humanoidalny zdolny do samodzielnej wymiany baterii bez pomocy człowieka, co teoretycznie umożliwia mu ciągłą pracę. Funkcja ta łączy w sobie system podwójnej baterii z precyzyjnie skalibrowanym systemem chwytania i czujników, który umożliwia wymianę baterii w około trzy minuty.

W związku z tym:

• Roboty humanoidalne i dynamiczne, jak robotyka – porównanie: Atlas firmy Boston Dynamics i Walker X firmy UBTECH

Dlaczego o tym się dyskutuje?

Autonomiczna wymiana baterii rozwiązuje fundamentalny problem w robotyce mobilnej: czas ładowania. Zlecając ładowanie na zewnątrz i po prostu wyjmując jeden akumulator, podczas gdy drugi pozostaje sprawny, Walker S2 eliminuje przestoje, które w przeciwnym razie kosztowałyby godziny pracy. Koncepcja ta wywołuje zatem debatę na temat „ciemnych fabryk” – w dużej mierze bezzałogowych zakładów produkcyjnych, w których maszyny pracują przez całą dobę przy minimalnym oświetleniu.

Podstawowa koncepcja i pochodzenie

Kto stoi za tym projektem?

Firma UBTech Robotics została założona w Shenzhen w Chinach w 2012 roku i specjalizuje się w humanoidalnych robotach usługowych. W 2023 roku firma weszła na giełdę w Hongkongu i od tego czasu intensywnie inwestuje w przemysłowe zastosowania swojej serii Walker. Platforma Walker przeszła kilka generacji od 2018 roku; Walker S2 jest następcą Walkera S1, który został już wdrożony w fabrykach samochodów w ramach projektu pilotażowego.

Jakie są dane techniczne Walker S2?

Walker S2 to zaawansowana technologia o imponujących parametrach. Ma 1,62 m wysokości i waży 43 kg. Liczba stopni swobody waha się od 20 do 52, w zależności od źródła i konfiguracji. Zasilany dwoma akumulatorami litowymi 48 V, zapewnia imponującą wydajność. Jedno ładowanie pozwala na około 2 godziny chodzenia i do 4 godzin stania. Ładowanie każdego akumulatora trwa 90 minut, a wymiana zajmuje około 3 minut. Ramiona mogą udźwignąć ciężar do 15 kg, co podkreśla jego wszechstronność i funkcjonalność.

Każda wartość została zweryfikowana poprzez zebranie danych z co najmniej dwóch niezależnych raportów. Niewielkie różnice w stopniach swobody wynikają z różnych metod liczenia (uwzględnianie lub wykluczanie układów palców i dłoni).

Jak w praktyce działa podwójna bateria?

Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej określonego progu, system zarządzania energią sygnalizuje konieczność podjęcia działań. Na podstawie priorytetu zadania robot decyduje, czy zalecana jest natychmiastowa wymiana akumulatora, czy późniejszy cykl ładowania. Podczas wymiany drugi akumulator pozostaje sprawny, gwarantując nieprzerwane zasilanie. Po powrocie na stanowisko pracy stacja ładująca ładuje uprzednio wyjęty akumulator, zapewniając stałe zasilanie naładowanymi modułami.

Kroki wymiany baterii

Jak mogę śledzić ten proces krok po kroku?

1. Robot rejestruje zmniejszającą się pozostałą pojemność i inicjuje procedurę wymiany baterii.
2. Autonomicznie porusza się do najbliższego stanowiska załadunkowego.
3. Po powrocie na stanowisko zabezpiecza pustą baterię obiema rękami.
4. Mechanicznie odblokowuje moduł, wyciąga go i umieszcza w stacji ładującej.
5. W pełni naładowany akumulator należy chwycić, ustawić w odpowiedniej pozycji i włożyć do wolnej komory akumulatora.
6. Zablokowanie i autotestowanie kończą proces, a robot wraca do swojego zadania.

Jak wygląda profil czasowy?

Czysto mechaniczna obsługa zajmuje niecałe trzy minuty; w tym czasie drugi akumulator buforuje zapotrzebowanie na energię. Ponieważ stacja ładowania ma wiele gniazd, można ładować wiele akumulatorów jednocześnie, więc wąskie gardła występowałyby tylko przy wyjątkowo wysokim obciążeniu.

Porównanie z tradycyjnymi strategiami ładowania

Jakie są wady ładowania przewodowego?

Ładowanie przewodowe ma kilka istotnych wad w porównaniu z autonomiczną wymianą baterii. Czas przestoju w przypadku ładowania przewodowego jest znacznie dłuższy, średnio około 90 minut na gniazdo ładowania, podczas gdy autonomiczna wymiana baterii zajmuje tylko około 3 minut. Pod względem infrastruktury, ładowanie przewodowe wymaga stacji ładowania, prowadzenia kabli i poczekalni, podczas gdy podejście autonomiczne opiera się na stojakach na baterie i systemach szybkiego blokowania. Skalowalność ładowania przewodowego jest ograniczona ze względu na skończoną liczbę stacji ładowania, podczas gdy autonomiczna wymiana baterii jest elastyczna i zależy od wielkości puli baterii. Kolejna istotna różnica dotyczy przepływu energii: w przypadku ładowania przewodowego pojazdy pozostają nieaktywne przez około dwie godziny na jednym ładowaniu, podczas gdy autonomiczna wymiana baterii umożliwia ciągłą pracę z jedynie krótkimi mikroprzerwami.

Jak to wpływa na koszty operacyjne?

W wysoce zautomatyzowanych liniach montażowych lub logistycznych każdy dodatkowy cykl operacyjny się opłaca, ponieważ koszty stałe robota rozkładają się na bardziej produktywne godziny. Firma UBTech twierdzi, że jej poprzednik, Walker S1, był już w stanie zwiększyć wydajność sortowania nawet o 120% w fabrykach pilotażowych. Jeśli przestoje zostaną skrócone do zaledwie trzech minut na cztery godziny, teoretyczna dostępność maszyny wzrośnie do ponad 98%, zbliżając się do poziomu konwencjonalnych robotów przemysłowych.

Konsekwencje przemysłowe i społeczne

Które branże odniosą korzyści w krótkim okresie?

Firmy produkcyjne o zróżnicowanym asortymencie produktów, w których trudno jest obsadzić stanowiska ludzkie ze względów ergonomicznych lub bezpieczeństwa, mogą odnieść szczególne korzyści. Przykładami są montaż samochodów, produkcja elektroniki i centra logistyczne. Sektory usługowe, takie jak hotele czy recepcje, również odniosą korzyści, ponieważ robot może pracować na nocnych zmianach bez dodatkowego wynagrodzenia.

Jaką rolę odgrywają „Dark Factories”?

Termin ten opisuje fabryki tak wysoce zautomatyzowane, że ludzie są potrzebni jedynie do zdalnego monitorowania i konserwacji. Walker S2, dzięki swojej autonomii energetycznej, stanowi brakujący element układanki, umożliwiając nawet nocne szczyty mocy i umożliwiając zakładom pracę bez oświetlenia. Prognozy Międzynarodowej Federacji Robotyki wskazują, że do 2022 roku Chiny będą odpowiadać za ponad połowę wszystkich robotów przemysłowych zainstalowanych na świecie, wyznaczając nowy standard globalnych kosztów produkcji.

Co się stanie z miejscami pracy?

Ekonomiści przewidują, że w ciągu najbliższych pięciu lat około 23% tradycyjnych miejsc pracy zostanie dotkniętych automatyzacją opartą na sztucznej inteligencji. Podczas gdy proste zadania znikną, jednocześnie pojawią się nowe miejsca pracy związane z planowaniem, konserwacją i optymalizacją robotów. Jednak wymagania kwalifikacyjne przesuwają się w kierunku umiejętności technicznych i związanych z danymi, co, według Światowego Forum Ekonomicznego, wymaga ukierunkowanego przekwalifikowania.

Skorzystaj z bogatej, pięciokrotnej wiedzy specjalistycznej Xpert.Digital w ramach kompleksowego pakietu usług | Badania i rozwój, XR, PR i optymalizacja widoczności cyfrowej — Zdjęcie: Xpert.Digital

Xpert.Digital posiada dogłębną wiedzę z różnych branż. Pozwala nam to opracowywać strategie dopasowane do indywidualnych potrzeb i wyzwań konkretnego segmentu rynku. Dzięki ciągłej analizie trendów rynkowych i monitorowaniu rozwoju branży, możemy działać proaktywnie i oferować innowacyjne rozwiązania. Połączenie doświadczenia i wiedzy specjalistycznej generuje wartość dodaną i zapewnia naszym klientom zdecydowaną przewagę konkurencyjną.

Więcej informacji tutaj:

• Skorzystaj z pakietu obejmującego 5 obszarów specjalizacji Xpert.Digital – już od 500 € miesięcznie

Jakie pytania etyczne się nasuwają?

Możliwość pracy bez przerw rodzi pytania o uczciwą konkurencję, zużycie energii i odpowiedzialność. Jeśli roboty będą działać 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, pracownicy mogą być zmuszani do akceptowania dłuższych zmian lub delegowani do niżej płatnych sektorów usługowych. Jednocześnie producenci podkreślają, że roboty przejmą monotonne lub niebezpieczne zadania, a ludzie będą odpowiedzialni za bardziej kreatywne role.

Szczegóły techniczne

W jaki sposób robot osiąga swoją precyzję?

UBTech wykorzystuje system kamer stereo RGB o 52 stopniach swobody, który przetwarza informacje o głębokości podobnie jak ludzkie oko. W połączeniu z opatentowanym systemem koagentów, robot planuje sekwencje ruchów, ocenia kolizje i uczy się na podstawie odchyleń. Serwosiłowniki obejmują zakres momentu obrotowego od 0,2 Nm do 200 Nm, umożliwiając zarówno delikatną manipulację, jak i silne podnoszenie.

Jak solidny jest mechanizm wymiany baterii?

Firma UBTech przetestowała systemy chwytające przez ponad 80 000 cykli bez znaczącego zużycia. Mechanizmy blokujące w komorze akumulatora wykorzystują redundantne czujniki: mechaniczne wyłączniki krańcowe, czujniki pola magnetycznego i monitorowanie impedancji silników – wszystkie te czujniki sygnalizują prawidłowe zatrzaśnięcie. Minimalizuje to ryzyko poluzowania akumulatora, zwłaszcza że system wyświetla komunikat o błędzie i w razie potrzeby przełącza się w bezpieczny tryb czuwania.

W jaki sposób robot decyduje, czy ładować, czy wymieniać baterię?

Algorytm zarządzania energią porównuje pozostałą pojemność $$E_{\text{rest}}$$ z przewidywanym zapotrzebowaniem na energię kolejnego zadania $$E_{\text{task}}$$. Oblicza różnicę $$\Delta E = E_{\text{rest}} – E_{\text{task}}$$. Jeśli $$\Delta E$$ jest poniżej progu $$\varepsilon$$, robot przeprowadza wymianę baterii; w przeciwnym razie rozpoczyna zadanie i odkłada ładowanie. Ta logika uwzględnia również dostępność naładowanych baterii w szafie, aby uniknąć wąskich gardeł.

Perspektywy dalszego rozwoju

Czy system skurczy się jeszcze bardziej?

Firma UBTech ogłosiła, że ​​pracuje nad bardziej kompaktowym modelem Walker S Lite, opartym na tej samej koncepcji baterii, ale przeznaczonym dla mniejszych jednostek logistycznych. Firma eksperymentuje również z szybszymi technologiami ładowania, które powinny skrócić czas ładowania z 90 do poniżej 60 minut.

Czy można zintegrować systemy solarne i ogniwa paliwowe?

Eksperci uważają to za mało prawdopodobne w krótkiej perspektywie, ponieważ zapotrzebowanie na energię do aktywnego chodzenia robotów humanoidalnych jest stosunkowo wysokie: średnio około 300 W. Ogniwa słoneczne zapewniłyby jedynie ułamek tej mocy. Ogniwa paliwowe z kolei zwiększają masę i wymagają infrastruktury wodorowej, dlatego baterie modułowe pozostają obecnie bardziej ekonomiczne.

Czy istnieją jakieś wnioski patentowe dotyczące wymiany baterii?

Firma UBTech złożyła kilka wniosków patentowych na „Standardowe urządzenie do szybkiej wymiany baterii w komorze robotów dwunożnych”; chińska baza danych CNIPA zawiera listę wniosków z lat 2024 i 2025. Patenty obejmują mechanizmy samoblokujące i protokoły wymiany baterii, co utrudnia konkurentom wejście na rynek.

Wskaźniki ekonomiczne

Jaka jest sytuacja finansowa UBTech?

Sytuacja finansowa UBTech w 2025 roku była trudna, co nie jest niczym niezwykłym dla młodej firmy technologicznej z branży robotyki. Firma odnotowała przychody w wysokości 1,95 mln juanów (około 242 mln euro) i stratę netto w wysokości 1,04 mln juanów (około 129 mln euro). Pomimo tych wyzwań finansowych, UBTech mógł się już pochwalić bogatym portfolio robotyki, z ponad 500 zamówionymi w przedsprzedaży urządzeniami Walker i zatrudnieniem 2191 osób.

Analitycy rynkowi z MarketScreener przewidują, że UBTech będzie nadal intensywnie inwestować w badania i rozwój, pomimo obecnych oczekiwań strat – typowego podejścia dla innowacyjnych firm technologicznych. Strategia zakłada osiągnięcie początkowej rentowności od 2027 roku, szczególnie w przypadku pozyskania dużych zamówień z branży motoryzacyjnej. Ta strategia inwestycyjna podkreśla długoterminowy potencjał firmy i jej ambicje rozwojowe w dynamicznym sektorze robotyki.

Jakie istnieją konkurencyjne modele?

Inni producenci, tacy jak Figure.ai, Tesla Optimus i chińskie Unitree, również opracowują platformy humanoidalne. Jednak żaden z konkurentów nie wdrożył jeszcze w pełni autonomicznej wymiany baterii; zamiast tego standardem pozostaje bezprzewodowe ładowanie za pomocą stacji dokujących. To daje firmie UBTech unikalną pozycję w zakresie ciągłości zasilania, jak na razie.

Podstawa prawna

W jaki sposób regulowane jest bezpieczeństwo?

W 2024 roku Chiny przyjęły wytyczne dotyczące bezpieczeństwa robotów autonomicznych w środowiskach przemysłowych, które nakładają między innymi obowiązek stosowania wyłączników awaryjnych, blokad energetycznych oraz zdefiniowanych procedur awaryjnych. Walker S2 spełnia te wymagania dzięki łatwo dostępnemu wyłącznikowi awaryjnemu z tyłu oraz programowemu systemowi wymuszonego zatrzymania dla odchyleń położenia przekraczających ±5 mm.

Czy istnieją normy międzynarodowe?

Na poziomie globalnym norma ISO 10218-1 ma zastosowanie do robotów przemysłowych, a norma ISO/TS 15066 do systemów współpracujących. Jednocześnie Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna pracuje nad poprawkami dotyczącymi mobilnych platform humanoidalnych. UBTech ubiega się o oznaczenie CE na rynku europejskim, ale aby je uzyskać, musi przejść dodatkowe testy kompatybilności elektromagnetycznej.

Czy Walker S2 to kamień milowy?

Połączenie humanoidalnej mobilności, systemu podwójnych akumulatorów i autonomicznej wymiany przesuwa granice robotyki przemysłowej. Wyeliminowanie przerw na ładowanie znacząco zwiększa dostępność i umożliwia prawdziwą pracę 24/7. Niemniej jednak, wyzwania, takie jak wysokie koszty zakupu, skomplikowana konserwacja i debaty etyczne, wciąż istnieją.

Jeśli UBTech osiągnie prognozowane wyniki produkcyjne i nawiąże dalsze partnerstwa z dużymi korporacjami, Walker S2 może stać się punktem odniesienia dla autonomicznych energetycznie robotów fabrycznych. Jednocześnie międzynarodowe ramy regulacyjne prawdopodobnie staną się bardziej precyzyjne, aby zagwarantować bezpieczeństwo i odpowiedzialność w środowisku fabrycznym zdominowanym przez maszyny.

Przejście na praktycznie w pełni sprawne humanoidy nie jest już zatem futurystyczną wizją, lecz konkretną ścieżką rozwoju. Kluczowym czynnikiem będzie to, jak szybko firmy, decydenci i społeczeństwo zintegrują pojawiające się szanse i zagrożenia w zrównoważony, całościowy system.

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

☑️ Tworzenie lub reorganizacja strategii cyfrowej i digitalizacji

☑️ Rozszerzenie i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Rozwój pionierskiego biznesu

Konrad Wolfenstein

Chętnie będę pełnić rolę Twojego osobistego doradcy.

Można się ze mną skontaktować, wypełniając formularz kontaktowy poniżej lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 7348 4088 965 (Monachium) .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

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

Dzięki naszemu rozwiązaniu 360° Business Development wspieramy renomowane firmy od pozyskiwania nowych klientów po obsługę posprzedażową.

Nasze narzędzia cyfrowe obejmują analizę rynku, smarketing, automatyzację marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie mailingowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnowanie potencjalnych klientów.

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