Робот, который никогда не спит: больше никаких перерывов на зарядку – как робот решает самую большую энергетическую проблему автоматизации

Что делает Walker S2 таким особенным?

По данным UBTech Robotics, Walker S2 — первый человекоподобный робот, способный самостоятельно менять батареи без участия человека, что теоретически позволяет ему работать непрерывно. Эта возможность сочетает в себе систему с двумя батареями и точно откалиброванную систему захвата и датчиков, которая позволяет заменить батареи примерно за три минуты.

Подходит для:

• Гуманоидные и динамические роботы в робототехнике – сравнение: Atlas от Boston Dynamics и Walker X от UBTECH

Почему это обсуждается?

Автономная замена батарей решает фундаментальную проблему мобильной робототехники: время зарядки. Передавая процесс зарядки на аутсорсинг и просто извлекая одну батарею, в то время как вторая остается работоспособной, робот Walker S2 исключает простои, которые в противном случае стоили бы продуктивного времени. Поэтому эта концепция вызывает дискуссию о «темных фабриках» — в основном беспилотных производственных предприятиях, где машины работают круглосуточно при минимальном освещении.

Основная концепция и происхождение

Кто стоит за этим проектом?

Компания UBTech Robotics была основана в Шэньчжэне, Китай, в 2012 году и специализируется на человекоподобных сервисных роботах. В 2023 году компания вышла на биржу в Гонконге и с тех пор активно инвестирует в промышленное применение своей серии Walker. Платформа Walker претерпела несколько поколений с 2018 года; Walker S2 является преемником Walker S1, который уже был развернут на автомобильных заводах в рамках пилотного проекта.

Каковы технические характеристики Walker S2?

Ходунки Walker S2 — это передовое технологическое устройство с впечатляющими характеристиками. Их высота составляет 1,62 м, а вес — 43 кг. Количество степеней свободы варьируется от 20 до 52 в зависимости от источника питания и конфигурации. Питание осуществляется от двух литий-ионных батарей 48 В, что обеспечивает впечатляющую производительность. Одного заряда хватает примерно на 2 часа ходьбы и до 4 часов стояния. Зарядка каждой батареи занимает 90 минут, а замена батарей — около 3 минут. Их манипуляторы могут выдерживать нагрузку до 15 кг, что подчеркивает их универсальность и функциональность.

Каждое значение было проверено путем сбора данных как минимум из двух независимых отчетов. Незначительные различия в степенях свободы обусловлены различными методами подсчета (включая или исключая системы подсчета пальцев и кистей рук).

Как работает система с двумя батареями на практике?

Как только напряжение батареи падает ниже заданного порогового значения, система управления энергией сигнализирует о необходимости принятия мер. Исходя из приоритета задачи, робот решает, целесообразна ли немедленная замена батареи или последующий цикл зарядки. Во время фактической замены вторая батарея остается в рабочем состоянии, гарантируя бесперебойное электропитание. После возвращения на рабочее место зарядная станция заряжает ранее снятую батарею, обеспечивая постоянную подачу заряженных модулей.

Этапы замены батареи

Как мне пошагово выполнить все действия?

1. Робот регистрирует уменьшение оставшейся емкости и запускает задачу замены батареи.
2. Он автономно перемещается к ближайшей погрузочной эстакаде.
3. После возвращения на позицию он обеими руками закрепляет разряженную батарею.
4. Он механически разблокирует модуль, извлекает его и помещает в зарядную станцию.
5. Полностью заряженная батарея берется, выравнивается и вставляется в свободный батарейный отсек.
6. Блокировка и самодиагностика завершают процесс; робот возвращается к выполнению своей задачи.

Как выглядит временной профиль?

Чисто механическая обработка занимает чуть менее трех минут; в течение этого времени вторая батарея компенсирует потребность в энергии. Поскольку зарядная станция имеет несколько слотов, можно одновременно заряжать множество батарей, поэтому узкие места возникнут только при исключительно высокой нагрузке.

Сравнение с традиционными стратегиями зарядки

Какие недостатки у проводной зарядки?

Проводная зарядка имеет ряд существенных недостатков по сравнению с автономной заменой батарей. Время простоя при проводной зарядке значительно больше, в среднем около 90 минут на один зарядный слот, тогда как автономная замена батарей занимает всего около 3 минут. С точки зрения инфраструктуры, проводная зарядка требует зарядных станций, прокладки кабелей и зон ожидания, в то время как автономный подход основан на батарейных стойках и системах быстрой фиксации. Масштабируемость проводной зарядки ограничена из-за конечного числа зарядных станций, тогда как автономная замена батарей является гибкой и зависит от размера батарейного парка. Еще одно важное различие заключается в потоке энергии: при проводной зарядке транспортные средства простаивают примерно два часа на одну зарядку, в то время как автономная замена батарей обеспечивает непрерывную работу с лишь краткими микропаузами.

Как это повлияет на операционные расходы?

В высокоавтоматизированных сборочных или логистических линиях каждый дополнительный рабочий цикл окупается, поскольку фиксированные затраты на робота распределяются на более продуктивные часы. Компания UBTech заявляет, что ее предшественник, Walker S1, уже смог повысить производительность сортировки до 120% на пилотных заводах. Если время простоя сократится всего до трех минут каждые четыре часа, теоретическая доступность машины увеличится до более чем 98%, приближаясь к показателям обычных промышленных роботов.

Промышленные и социальные последствия

Какие отрасли получат выгоду в краткосрочной перспективе?

Производственные компании с разнообразным ассортиментом продукции, где трудно заполнить вакансии для людей по эргономическим соображениям или соображениям безопасности, могут получить особую выгоду. Примерами являются автомобильная сборка, производство электроники и логистические центры. Сектор услуг, например, гостиницы или приемные, также выиграет, поскольку робот может работать в ночные смены без дополнительной оплаты.

Какую роль играют «Тёмные фабрики»?

Этот термин описывает заводы, настолько высоко автоматизированные, что люди требуются только для удаленного мониторинга и обслуживания. Робот Walker S2, благодаря своей энергетической автономности, восполняет недостающий элемент головоломки, обеспечивая работу даже в ночные пики потребления электроэнергии и позволяя предприятиям работать без освещения. Прогнозы Международной федерации робототехники указывают на то, что к 2022 году на Китай будет приходиться более половины всех промышленных роботов, установленных в мире, что установит новый стандарт глобальных производственных затрат.

Что произойдет с рабочими местами?

Экономисты прогнозируют, что в течение следующих пяти лет около 23% традиционных рабочих мест будут затронуты автоматизацией на основе искусственного интеллекта. Хотя простые задачи исчезнут, одновременно появятся новые рабочие места, связанные с планированием, обслуживанием и оптимизацией роботов. Однако требования к квалификации смещаются в сторону технических навыков и навыков работы с данными, что, по мнению Всемирного экономического форума, требует целенаправленной переподготовки.

Воспользуйтесь преимуществами обширного пятистороннего опыта Xpert.Digital в комплексном пакете услуг | НИОКР, XR, PR и оптимизация цифровой видимости — Изображение: Xpert.Digital

Xpert.Digital обладает глубокими знаниями различных отраслей. Это позволяет нам разрабатывать индивидуальные стратегии, которые точно соответствуют требованиям и задачам вашего конкретного сегмента рынка. Постоянно анализируя тенденции рынка и следя за развитием отрасли, мы можем действовать дальновидно и предлагать инновационные решения. Благодаря сочетанию опыта и знаний мы создаем добавленную стоимость и даем нашим клиентам решающее конкурентное преимущество.

Подробнее об этом здесь:

• Используйте 5-кратный опыт Xpert.Digital в одном пакете — всего от 500 евро в месяц

Какие этические вопросы возникают?

Возможность работать без перерывов поднимает вопросы о честной конкуренции, энергопотреблении и ответственности. Если роботы будут работать круглосуточно, сотрудники могут оказаться под давлением, вынужденные соглашаться на более длительные смены или быть переведены в менее оплачиваемые сферы услуг. В то же время производители подчеркивают, что роботы возьмут на себя монотонные или опасные задачи, в то время как люди будут отвечать за более творческие роли.

Технические характеристики

Как роботу удаётся достичь такой точности?

UBTech использует систему стереокамер RGB с 52 степенями свободы, которая обрабатывает информацию о глубине аналогично человеческому глазу. В сочетании с запатентованной системой коагентного управления робот планирует последовательности движений, оценивает столкновения и обучается на отклонениях. Сервоприводы обеспечивают диапазон крутящего момента от 0,2 Нм до 200 Нм, что позволяет как выполнять точные манипуляции, так и мощные подъемные работы.

Насколько надежен механизм замены батарей?

Компания UBTech протестировала системы захвата на более чем 80 000 циклов без существенного износа. Механизмы блокировки батарейного отсека используют дублирующие датчики: механические концевые выключатели, датчики магнитного поля и контроль импеданса двигателей — все они сообщают об успешном срабатывании. Это сводит к минимуму риск ослабления крепления батареи, особенно учитывая, что система выдает сообщение об ошибке и при необходимости переключается в безопасный режим ожидания.

Как робот принимает решение о том, заряжать его или менять?

Алгоритм управления энергопотреблением сравнивает оставшуюся емкость $$E_{\text{rest}}$$ с предполагаемой потребностью в энергии для следующей задачи $$E_{\text{task}}$$. Он вычисляет разницу $$\Delta E = E_{\text{rest}} – E_{\text{task}}$$. Если $$\Delta E$$ ниже порогового значения $$\varepsilon$$, робот выполняет замену батареи; в противном случае он запускает задачу и откладывает зарядку. Эта логика также учитывает наличие заряженных батарей в стойке, чтобы избежать узких мест.

Перспективы дальнейшего развития

Система продолжит сокращаться?

Компания UBTech объявила о разработке более компактной модели Walker S Lite, основанной на той же концепции батареи, но предназначенной для небольших логистических единиц. Компания также экспериментирует с более быстрыми технологиями зарядки, которые должны сократить время зарядки с 90 до менее чем 60 минут.

Возможно ли интегрировать солнечные батареи или топливные элементы?

Эксперты считают это маловероятным в краткосрочной перспективе, поскольку потребность в энергии для активной ходьбы человекоподобных роботов относительно высока: в среднем около 300 Вт. Солнечные батареи обеспечат лишь малую часть этой энергии. Топливные элементы, в свою очередь, увеличивают вес и требуют водородной инфраструктуры, поэтому модульные батареи в настоящее время остаются более экономичными.

Существуют ли какие-либо патентные заявки на замену батарей?

Компания UBTech подала несколько патентных заявок на «Стандартизированное устройство быстрой замены батарей в отсеке для двуногих роботов»; в китайской базе данных CNIPA указаны заявки за 2024 и 2025 годы. Патенты охватывают механизмы самоблокировки и протоколы замены батарей, что затрудняет выход конкурентов на рынок.

Экономические показатели

Каково финансовое положение компании UBTech?

Финансовое положение UBTech в 2025 году было непростым, но не необычным для молодой технологической компании в робототехнической отрасли. Компания сообщила о выручке в размере 1,95 млн юаней (приблизительно 242 млн евро) и чистом убытке в размере 1,04 млн юаней (приблизительно 129 млн евро). Несмотря на эти финансовые трудности, UBTech уже могла похвастаться значительным портфелем робототехнического оборудования, включающим более 500 роботов Walker, находящихся в предварительном заказе, и штатом в 2191 человек.

Аналитики рынка из MarketScreener прогнозируют, что UBTech продолжит активно инвестировать в исследования и разработки, несмотря на текущие ожидания убытков – типичный подход для инновационных технологических компаний. Стратегия направлена ​​на достижение первоначальной прибыльности начиная с 2027 года, особенно если удастся получить крупные заказы от автомобильной промышленности. Эта инвестиционная стратегия подчеркивает долгосрочный потенциал компании и амбиции развития в динамично развивающемся секторе робототехники.

Какие существуют конкурирующие модели?

Другие производители, такие как Figure.ai, Tesla Optimus и китайская компания Unitree, также разрабатывают человекоподобные платформы. Однако ни один из конкурентов пока не внедрил полностью автономную замену батарей; вместо этого нормой остается беспроводная зарядка через док-станции. Это дает UBTech уникальное конкурентное преимущество с точки зрения обеспечения непрерывности энергоснабжения на данный момент.

Правовая основа

Как регулируется безопасность?

В 2024 году Китай принял руководящие принципы безопасности автономных роботов в промышленных условиях, которые, среди прочего, предписывают наличие аварийных выключателей, энергетических блокировок и определенных процедур аварийной остановки. Робот Walker S2 соответствует этим требованиям благодаря легкодоступному аварийному выключателю на задней панели и программно-определяемой принудительной остановке при отклонениях положения более ±5 мм.

Существуют ли международные стандарты?

На глобальном уровне стандарт ISO 10218-1 применяется к промышленным роботам, а ISO/TS 15066 — к системам взаимодействия. Одновременно Международная электротехническая комиссия работает над поправками для мобильных человекоподобных платформ. Компания UBTech стремится получить маркировку CE для европейского рынка, но для этого ей необходимо пройти дополнительные испытания на электромагнитную совместимость.

Можно ли считать Walker S2 важной вехой в истории?

Сочетание человекоподобной мобильности, двухбатарейной системы и возможностей автономной замены батарей расширяет границы промышленной робототехники. Устранение перерывов на зарядку значительно повышает доступность и обеспечивает круглосуточную работу. Тем не менее, остаются такие проблемы, как высокая стоимость приобретения, сложное техническое обслуживание и этические споры.

Если UBTech достигнет запланированных показателей производства и заключит новые партнерские соглашения с крупными корпорациями, Walker S2 может стать эталоном для энергоавтономных заводских роботов. В то же время, вероятно, международная нормативно-правовая база станет более точной, чтобы гарантировать безопасность и ответственность в условиях заводской среды, где доминируют машины.

Таким образом, переход к практически полностью функциональным человекоподобным роботам перестал быть футуристической задумкой и стал конкретным путем развития. Решающим фактором станет то, насколько быстро компании, политики и общество интегрируют возникающие возможности и риски в сбалансированную общую систему.

☑️ Поддержка МСП в разработке стратегии, консультировании, планировании и реализации.

☑️ Создание или корректировка цифровой стратегии и цифровизации.

☑️ Расширение и оптимизация процессов международных продаж.

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Пионерское развитие бизнеса

Konrad Wolfenstein

Буду рад стать вашим личным консультантом.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму ниже, или просто позвонить мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

Xpert.Digital — это промышленный центр с упором на цифровизацию, машиностроение, логистику/внутреннюю логистику и фотоэлектрическую энергетику.

С помощью нашего решения для развития бизнеса на 360° мы поддерживаем известные компании, начиная с нового бизнеса и заканчивая послепродажным обслуживанием.

Аналитика рынка, маркетинг, автоматизация маркетинга, разработка контента, PR, почтовые кампании, персонализированные социальные сети и привлечение потенциальных клиентов являются частью наших цифровых инструментов.

Дополнительную информацию можно узнать на сайте: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus