Robotul care nu doarme niciodată: Gata cu pauzele de încărcare – Cum rezolvă un robot cea mai mare problemă energetică a automatizării

Ce face ca Walker S2 să fie atât de special?

Conform UBTech Robotics, Walker S2 este primul robot umanoid capabil să își schimbe singur bateriile fără asistență umană, permițându-i teoretic să funcționeze continuu. Această capacitate combină un sistem cu două baterii cu un sistem de prindere și senzori calibrat precis, care completează schimbarea bateriilor în aproximativ trei minute.

Legat de asta:

• Roboți umanoizi și dinamici precum robotica – o comparație: Atlas de la Boston Dynamics și Walker X de la UBTECH

De ce se discută asta?

Schimbarea autonomă a bateriilor abordează o problemă fundamentală în robotica mobilă: timpul de încărcare. Prin externalizarea încărcării și simpla scoatere a unei baterii în timp ce a doua rămâne funcțională, Walker S2 elimină timpul de nefuncționare care altfel ar costa ore productive. Prin urmare, acest concept stârnește dezbateri despre „fabricile întunecate” - în mare parte instalații de producție fără personal, unde mașinile funcționează non-stop în condiții de iluminare minimă.

Conceptul de bază și originea

Cine se află în spatele proiectului?

UBTech Robotics a fost fondată în Shenzhen, China, în 2012 și este specializată în roboți de serviciu umanoizi. Compania a devenit publică la bursă în Hong Kong în 2023 și de atunci a investit masiv în aplicații industriale ale seriei sale Walker. Platforma Walker a trecut prin mai multe generații din 2018; Walker S2 succede modelul Walker S1, care era deja implementat în fabricile de automobile ca parte a unui proiect pilot.

Care sunt specificațiile tehnice ale Walker S2?

Walker S2 este o piesă tehnologică avansată cu specificații remarcabile. Are o înălțime de 1,62 m și o greutate de 43 kg. Numărul său de grade de libertate variază între 20 și 52, în funcție de sursă și configurație. Alimentat de o baterie duală de litiu de 48V, oferă performanțe impresionante. O singură încărcare permite aproximativ 2 ore de mers pe jos și până la 4 ore de stat în picioare. Fiecare baterie durează 90 de minute pentru a se încărca, iar schimbarea bateriilor durează aproximativ 3 minute. Brațele sale pot transporta încărcături de până la 15 kg, subliniind versatilitatea și funcționalitatea sa.

Fiecare valoare a fost verificată prin preluarea datelor din cel puțin două rapoarte independente. Variații ușoare ale gradelor de libertate rezultă din diferite metode de numărare (sisteme de degete și mâini incluse sau excluse).

Cum funcționează bateria duală în practică?

De îndată ce tensiunea unei baterii scade sub un prag definit, sistemul de gestionare a energiei semnalează că este necesară o acțiune. Pe baza priorității sarcinii sale, robotul decide dacă este recomandabilă o schimbare imediată a bateriei sau un ciclu de încărcare ulterior. În timpul schimbării efective, a doua baterie rămâne funcțională, garantând o alimentare neîntreruptă cu energie. La întoarcerea la stația de lucru, stația de încărcare reîncarcă bateria scoasă anterior, asigurând o alimentare constantă cu module încărcate.

Pașii de înlocuire a bateriei

Cum pot urma procesul pas cu pas?

1. Robotul înregistrează o scădere a capacității rămase și inițiază sarcina de schimbare a bateriei.
2. Navighează autonom către cel mai apropiat raft de încărcare.
3. După manevra de întoarcere la stație, el fixează bateria goală cu ambele brațe.
4. El deblochează mecanic modulul, îl scoate și îl așează în stația de încărcare.
5. O baterie complet încărcată este apucată, aliniată și introdusă în compartimentul liber pentru baterie.
6. Blocarea și autotestarea finalizează procesul; robotul își revine la sarcina sa.

Cum arată profilul temporal?

Manipularea pur mecanică durează puțin sub trei minute; în acest timp, a doua baterie acoperă necesarul de energie. Deoarece stația de încărcare are mai multe sloturi, mai multe baterii pot fi încărcate simultan, astfel încât blocajele ar apărea doar în condiții de sarcină excepțional de mare.

Comparație cu strategiile tradiționale de încărcare

Care sunt dezavantajele încărcării cu fir?

Încărcarea cu fir are mai multe dezavantaje semnificative în comparație cu schimbarea autonomă a bateriilor. Timpul de nefuncționare este considerabil mai lung în cazul încărcării cu fir, în medie de aproximativ 90 de minute per slot de încărcare, în timp ce schimbarea autonomă a bateriilor durează doar aproximativ 3 minute. În ceea ce privește infrastructura, încărcarea cu fir necesită stații de încărcare, rutare a cablurilor și zone de așteptare, în timp ce abordarea autonomă se bazează pe rafturi pentru baterii și sisteme de blocare rapidă. Scalabilitatea este limitată în cazul încărcării cu fir din cauza numărului finit de stații de încărcare, în timp ce schimbarea autonomă a bateriilor este flexibilă și depinde de dimensiunea fondului de baterii. O altă diferență crucială constă în fluxul de energie: în cazul încărcării cu fir, vehiculele sunt inactive timp de aproximativ două ore per încărcare, în timp ce schimbarea autonomă a bateriilor permite funcționarea continuă cu doar scurte micro-pauze.

Cum afectează acest lucru costurile de operare?

În liniile de asamblare sau logistică extrem de automatizate, fiecare ciclu de operare suplimentar se amortizează, deoarece costurile fixe ale robotului sunt distribuite pe parcursul a mai multor ore productive. UBTech afirmă că predecesorul său, Walker S1, era deja capabil să crească performanța de sortare cu până la 120% în fabricile pilot. Dacă timpul de nefuncționare este redus la doar trei minute la fiecare patru ore, disponibilitatea teoretică a mașinii crește la peste 98%, apropiindu-se de cea a roboților industriali convenționali.

Consecințe industriale și societale

Ce industrii vor beneficia pe termen scurt?

Companiile producătoare cu game diverse de produse, unde locurile de muncă umane sunt dificil de ocupat din motive ergonomice sau de siguranță, ar putea beneficia în mod special. Exemplele includ asamblarea auto, producția de electronice și centrele logistice. Sectoarele de servicii, cum ar fi hotelurile sau zonele de recepție, beneficiază și ele, deoarece robotul poate acoperi turele de noapte fără plată suplimentară.

Ce rol joacă „Fabricile Întunecate”?

Termenul descrie fabrici atât de automatizate încât oamenii sunt necesari doar pentru monitorizare și întreținere de la distanță. Walker S2, cu autonomia sa energetică, oferă o piesă lipsă din puzzle, permițând chiar și vârfuri de energie nocturne și funcționând instalațiilor fără iluminat. Previziunile Federației Internaționale de Robotică indică faptul că, până în 2022, China va reprezenta mai mult de jumătate din totalul roboților industriali instalați la nivel mondial, stabilind un nou punct de referință pentru costurile de producție globale.

Ce se va întâmpla cu locurile de muncă?

Economiștii prevăd că aproximativ 23% din locurile de muncă tradiționale vor fi afectate de automatizarea bazată pe inteligență artificială în următorii cinci ani. În timp ce sarcinile simple vor dispărea, vor apărea simultan noi locuri de muncă pentru planificarea, întreținerea și optimizarea roboților. Cu toate acestea, cerințele de calificare se îndreaptă către competențe tehnice și de date, ceea ce, potrivit Forumului Economic Mondial, necesită o recalificare specifică.

Beneficiați de expertiza extinsă, în cinci domenii, a Xpert.Digital într-un pachet complet de servicii | Cercetare și dezvoltare, XR, PR și optimizare a vizibilității digitale - Imagine: Xpert.Digital

Xpert.Digital deține cunoștințe aprofundate în diverse industrii. Acest lucru ne permite să dezvoltăm strategii personalizate, aliniate cu precizie cerințelor și provocărilor segmentului dumneavoastră specific de piață. Prin analiza continuă a tendințelor pieței și monitorizarea evoluțiilor din industrie, putem acționa proactiv și oferi soluții inovatoare. Combinația dintre experiență și expertiză generează valoare adăugată și oferă clienților noștri un avantaj competitiv decisiv.

Mai multe informații aici:

• Beneficiați de cele 5 domenii de expertiză ale Xpert.Digital într-un singur pachet – începând de la doar 500 €/lună

Ce întrebări etice apar?

Capacitatea de a lucra fără întrerupere ridică întrebări cu privire la concurența loială, consumul de energie și responsabilitate. Dacă roboții funcționează 24/7, angajații umani ar putea fi presați să accepte ture mai lungi sau să fie retrogradați în sectoare de servicii cu salarii mai mici. În același timp, producătorii subliniază faptul că roboții vor prelua sarcini monotone sau periculoase, în timp ce oamenii vor fi responsabili de roluri mai creative.

Detalii tehnice

Cum își atinge robotul precizia?

UBTech utilizează un sistem de camere stereo RGB cu 52 de grade de libertate care procesează informațiile despre adâncime similar ochiului uman. Combinat cu un sistem de co-agent proprietar, robotul planifică secvențele de mișcare, evaluează coliziunile și învață din abateri. Servomotoarele acoperă o gamă de cuplu de la 0,2 Nm la 200 Nm, permițând atât manipularea delicată, cât și ridicarea puternică.

Cât de robust este mecanismul de înlocuire a bateriei?

UBTech a testat sistemele de prindere timp de peste 80.000 de cicluri fără uzură semnificativă. Mecanismele de blocare din compartimentul bateriei utilizează senzori redundanți: întrerupătoarele mecanice de limită, senzorii de câmp magnetic și monitorizarea impedanței motoarelor raportează toate o cuplare reușită. Acest lucru minimizează riscul unei baterii slăbite, mai ales că sistemul emite un mesaj de eroare și trece într-un mod de așteptare sigur, dacă este necesar.

Cum decide robotul între încărcare și schimbare?

Un algoritm de gestionare a energiei compară capacitatea rămasă $$E_{\text{rest}}$$ cu necesarul de energie anticipat pentru următoarea sarcină $$E_{\text{task}}$$. Acesta calculează diferența $$\Delta E = E_{\text{rest}} – E_{\text{task}}$$. Dacă $$\Delta E$$ este sub un anumit prag $$\varepsilon$$, robotul efectuează schimbarea bateriei; în caz contrar, începe sarcina și amână încărcarea. Această logică ia în considerare și disponibilitatea bateriilor încărcate în rack pentru a evita blocajele.

Perspective pentru dezvoltare ulterioară

Se va micșora sistemul și mai mult?

UBTech a anunțat că lucrează la un Walker S Lite mai compact, bazat pe același concept de baterie, dar conceput pentru unități logistice mai mici. Compania experimentează, de asemenea, cu chimii de încărcare mai rapide, care ar trebui să reducă timpul de încărcare de la 90 la sub 60 de minute.

Ar putea fi integrate sistemele solare sau cele cu pile de combustie?

Experții consideră acest lucru puțin probabil pe termen scurt, deoarece necesarul de energie pentru mersul activ al roboților umanoizi este relativ mare: aproximativ 300 W în medie. Celulele solare ar furniza doar o fracțiune din această putere. La rândul lor, pilele de combustie cresc în greutate și necesită o infrastructură pe bază de hidrogen, motiv pentru care bateriile modulare rămân în prezent mai economice.

Există cereri de brevet pentru schimbarea bateriilor?

UBTech a depus mai multe brevete pentru un „Dispozitiv standardizat de înlocuire rapidă a compartimentelor de baterii pentru roboți bipezi”; baza de date chineză CNIPA listează cererile din 2024 și 2025. Brevetele acoperă mecanisme de autoblocare și protocoale de înlocuire a bateriilor, ceea ce îngreunează intrarea pe piață a concurenților.

Indicatori economici

Care este situația financiară a UBTech?

Situația financiară a UBTech în 2025 a fost dificilă, dar nu neobișnuită pentru o companie tânără de tehnologie din industria roboticii. Compania a raportat venituri de 1,95 milioane de yuani (aproximativ 242 de milioane de euro) și o pierdere netă de 1,04 milioane de yuani (aproximativ 129 de milioane de euro). În ciuda acestor provocări financiare, UBTech se lăuda deja cu un portofoliu substanțial de robotică, cu peste 500 de unități Walker în precomandă și avea 2.191 de angajați.

Analiștii de piață de la MarketScreener prevăd că UBTech va continua să investească masiv în cercetare și dezvoltare, în ciuda așteptărilor actuale de pierderi – o abordare tipică pentru companiile de tehnologie inovatoare. Strategia își propune să atingă o profitabilitate inițială începând cu 2027, în special dacă se pot obține comenzi mari din industria auto. Această strategie de investiții subliniază potențialul pe termen lung al companiei și ambițiile de dezvoltare în sectorul dinamic al roboticii.

Ce modele concurente există?

Alți producători precum Figure.ai, Tesla Optimus și Unitree, cu sediul în China, dezvoltă, de asemenea, platforme umanoide. Cu toate acestea, niciunul dintre concurenți nu a implementat încă schimbarea complet autonomă a bateriilor; în schimb, încărcarea wireless prin intermediul stațiilor de andocare rămâne norma. Acest lucru oferă UBTech un punct de vânzare unic în ceea ce privește continuitatea energiei, pentru moment.

Cadrul juridic

Cum este reglementată securitatea?

În 2024, China a adoptat linii directoare pentru siguranța roboților autonomi în mediile industriale, care impun, printre altele, întrerupătoare de oprire de urgență, blocaje energetice și rutine de urgență definite. Walker S2 îndeplinește aceste cerințe cu o oprire de urgență ușor accesibilă pe spate și opriri forțate bazate pe software pentru abateri de poziție care depășesc ±5 mm.

Există standarde internaționale?

La nivel global, ISO 10218-1 se aplică roboților industriali, iar ISO/TS 15066 sistemelor colaborative. În același timp, Comisia Electrotehnică Internațională lucrează la modificări pentru platformele mobile umanoide. UBTech solicită marcajul CE pentru piața europeană, dar trebuie să fie supusă unor teste suplimentare de compatibilitate electromagnetică pentru a realiza acest lucru.

Este Walker S2 o piatră de hotar?

Combinația dintre mobilitatea umanoidă, un sistem cu baterii duale și capacitățile de înlocuire autonomă împinge limitele roboticii industriale. Eliminarea pauzelor de încărcare crește semnificativ disponibilitatea și permite o funcționare 24/7. Cu toate acestea, rămân provocări precum costurile ridicate de achiziție, întreținerea complexă și dezbaterile etice.

Dacă UBTech își atinge cifrele de producție proiectate și stabilește parteneriate suplimentare cu corporații importante, Walker S2 ar putea deveni punctul de referință pentru roboții de fabrică autonomi din punct de vedere energetic. În același timp, cadrul de reglementare internațional va deveni probabil mai precis pentru a garanta siguranța și răspunderea într-un mediu industrial dominat de mașini.

Prin urmare, trecerea către umanoizi practic complet operaționali nu mai este o viziune futuristă, ci o cale concretă de dezvoltare. Factorul crucial va fi cât de repede vor integra companiile, factorii de decizie politică și societatea oportunitățile și riscurile emergente într-un sistem general echilibrat.

☑️ Suport pentru IMM-uri în strategie, consultanță, planificare și implementare

☑️ Crearea sau realinierea strategiei digitale și a digitalizării

☑️ Extinderea și optimizarea proceselor de vânzări internaționale

☑️ Platforme de tranzacționare B2B globale și digitale

☑️ Dezvoltare de afaceri pionieră

Konrad Wolfenstein

Aș fi bucuros să vă servesc drept consilier personal.

Mă puteți contacta completând formularul de contact de mai jos sau pur și simplu sunându-mă la +49 89 89 674 804 (München) .

Aștept cu nerăbdare proiectul nostru comun.

Xpert.Digital este un hub pentru industrie, axat pe digitalizare, inginerie mecanică, logistică/intralogistică și fotovoltaică.

Cu soluția noastră de Dezvoltare Afaceri 360°, sprijinim companii renumite, de la achiziții noi până la post-vânzare.

Inteligența de piață, smarketing-ul, automatizarea marketingului, dezvoltarea de conținut, PR-ul, campaniile de e-mail, social media personalizate și cultivarea lead-urilor fac parte din instrumentele noastre digitale.

Puteți găsi mai multe informații la: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus