Это уже не научная фантастика: человеко-машинные гибриды – что человекоподобные роботы могут делать лучше, чем любая другая машина.

Дело не только в ИИ: главная проблема, по-прежнему препятствующая триумфу человекоподобных роботов

Долгое время оставаясь уделом научной фантастики, они теперь проникают на заводские площадки реального мира: наступает новая эра автоматизации, движимая человекоподобными роботами, которые больше не работают как специализированные машины в изолированных средах, а как универсальные помощники прямо рядом с нами. Этот сдвиг парадигмы стал возможен благодаря слиянию двух мегатрендов: революционных достижений в области искусственного интеллекта, позволяющих роботам учиться путем наблюдения, и высокоразвитых датчиков и исполнительных механизмов, которые наделяют их движениями, подобными человеческим.

В то время как такие автомобильные гиганты, как BMW и Mercedes-Benz, а также глобальные логистические компании уже запускают пилотные проекты по автоматизации монотонных и физически тяжелых задач, путь к массовому внедрению по-прежнему сопряжен со значительными препятствиями. Ограниченный срок службы батарей, нерешенные вопросы безопасности и все еще высокие затраты на приобретение сдерживают широкое распространение. Тем не менее, прогнозы грандиозны, и глобальная гонка между США и Китаем за технологическое превосходство уже в самом разгаре. Находимся ли мы в начале революции, которая устойчиво изменит наш мир труда и общество, или это всего лишь шумиха с нерешенными проблемами на начальном этапе? Этот обзор проливает свет на текущее состояние технологии, самые большие проблемы и далеко идущие перспективы новой эры робототехники.

В связи с этим:

• Анализ рынка и обзор человекоподобных роботов с грузоподъемностью 10 кг и более, как для покупки, так и для аренды

Новая эра роботов: почему человекоподобные машины могут определить будущее автоматизации

Стоит ли ожидать кардинальных изменений в робототехнике? В то время как традиционные промышленные роботы десятилетиями служили специализированными рабочими лошадками в изолированных производственных зонах, новое поколение человекоподобных роботов проникает на рабочие места людей. Вопрос уже не в том, появятся ли эти машины, а в том, как быстро они распространятся и какую роль будут играть в нашем будущем.

Что делает человекоподобных роботов такими особенными?

Чем человекоподобный робот отличается от обычного промышленного робота? Ответ кроется в его фундаментальной философии проектирования. Человекоподобный робот имеет человекоподобную структуру тела с двумя руками, двумя ногами и подвижным туловищем. Такая конфигурация открывает совершенно новые возможности, поскольку позволяет машинам работать в средах, изначально предназначенных для людей.

Решающее преимущество заключается в их универсальной адаптивности. В то время как традиционные роботы специально разработаны для выполнения определенных задач и часто требуют значительных изменений в рабочей среде, человекоподобные роботы теоретически могут использоваться везде, где работают люди. Они используют те же двери, лестницы и рабочие поверхности, а также управляют теми же инструментами и механизмами.

Какие технологические достижения позволят совершить прорыв?

Как десятилетия исследований могли внезапно привести к созданию готовой к выходу на рынок технологии? Ответ кроется в сближении нескольких технологических достижений. С одной стороны, прогресс в электромеханических приводах и значительные улучшения в сенсорных технологиях создали аппаратную основу. Современные человекоподобные роботы оснащены сложными системами камер, лидарными датчиками, микрофонами и датчиками силы и крутящего момента. Тактильные датчики позволяют им определять, вступают ли они в контакт с объектами или людьми.

С другой стороны, искусственный интеллект стал важнейшим фактором, обеспечивающим развитие человекоподобных роботов. Прорывы в этой области были достигнуты быстрее, чем даже предполагали эксперты. Генеративные модели ИИ революционизируют способы взаимодействия роботов и могут стать ключом к созданию моделей окружающего мира, позволяющих роботам ориентироваться в его среде.

Каким образом крупномасштабные поведенческие модели совершают революцию в управлении роботами?

Что происходит, когда роботов перестают программировать, а начинают обучать? Компания Boston Dynamics демонстрирует совершенно новый подход со своим роботом Atlas: большие модели поведения (LBM). Они позволяют роботу осваивать сложные задачи путем наблюдения, вместо детального программирования каждого движения.

Технология работает аналогично языковым моделям: Atlas может обучаться как простым задачам захвата и перемещения, так и более сложным манипуляциям, таким как завязывание веревки, переворачивание барного стула или расстилание скатерти. Примечательно, что эти задачи было бы чрезвычайно сложно реализовать с помощью традиционных методов программирования роботов, поскольку они включают деформируемые геометрические объекты и сложные последовательности манипуляций.

Где уже сегодня работают человекоподобные роботы?

Какие компании уже используют человекоподобных роботов на практике? Список коммерческих применений пока еще невелик, но весьма впечатляет. Компания Agility Robotics заняла новаторскую позицию со своим роботом Digit. В середине 2024 года компания подписала многолетний контракт с логистическим провайдером GXO. Роботы Digit используются на текстильном предприятии, где они забирают коробки с транспортных стеллажей и размещают их на конвейерных лентах.

Компания BMW уже около года тестирует человекоподобных роботов калифорнийской компании Figure на своем заводе в Спартанбурге, США. Роботы Figure 02 поднимают детали из листового металла с транспортировочной стойки и устанавливают их в приспособление. Mercedes-Benz также тестирует человекоподобных роботов техасской компании Apptronik на своем цифровом заводском кампусе в Берлине и на своих производственных предприятиях. Роботы Apollo пока выполняют относительно простые задачи: транспортировку компонентов или модулей на производственную линию или проведение первичной проверки качества.

Почему автопроизводители занимают лидирующие позиции?

Что делает автомобильную промышленность идеальным полигоном для испытаний человекоподобных роботов? Отрасль сталкивается с рядом проблем, которые могут быть решены с помощью человекоподобных роботов. Во-первых, существует острая нехватка квалифицированных рабочих, особенно в областях, требующих значительных физических усилий. Во-вторых, современные методы производства требуют большей гибкости, которую традиционные стационарные роботы обеспечить не могут.

В этом отношении человекоподобные роботы обладают решающим преимуществом: их можно интегрировать в существующие производственные линии без необходимости масштабных модификаций. Это особенно ценно в так называемых «модернизированных» проектах, где необходимо автоматизировать существующие объекты. Их человекоподобная форма позволяет роботам использовать те же инструменты и рабочие места, что и люди.

Какие препятствия ограничивают его использование?

Почему человекоподобные роботы до сих пор не получили широкого распространения? Самые большие препятствия лежат в нескольких критически важных областях. Время работы от батареи представляет собой фундаментальную проблему. У современных человекоподобных роботов время работы от батареи составляет всего 2–4 часа. Для практического использования необходимо улучшение до 4–5 часов с быстрой зарядкой в ​​течение часа.

Проблема заключается в энергоемкости вертикального движения. Стояние и ходьба в устойчивом положении требуют больших затрат энергии и огромной вычислительной мощности, что, в свою очередь, потребляет соответственно большое количество энергии. Ходьба на двух ногах менее эффективна, чем перекатывание. Гуманоидный робот весом около 80 кг и объемом 80 литров имеет ограниченное пространство для батарей, если учитывать конечности, двигатели, электронику и конструктивные элементы.

Насколько сложна механическая конструкция?

Что делает проектирование суставов человекоподобных роботов таким сложным? У человека 140 настоящих суставов; включая так называемые искусственные суставы, такие как межпозвоночные диски, это число возрастает до 212. Человекоподобному роботу, с другой стороны, приходится обходиться всего лишь 48-68 суставами. Такое сокращение приводит к компромиссам в подвижности и объясняет, почему даже продвинутые роботы кажутся «скованными в тазобедренных суставах».

К технологиям суставов предъявляются чрезвычайно высокие требования. Гуманоидные роботы требуют высококомпактных конструкций, объединяющих двигатели, редукторы, приводы, энкодеры и датчики в единый модуль. Одновременно они должны обладать малым весом, низким энергопотреблением, минимальным тепловыделением и высокой скоростью реакции. В зависимости от их положения в теле требования значительно различаются: суставы ног должны выдерживать большие нагрузки и создавать высокие крутящие моменты, в то время как суставы рук и запястий должны быть оптимизированы для обеспечения точности и компактности.

Какие существуют риски для безопасности?

Почему безопасность является самым большим препятствием на пути массового внедрения человекоподобных роботов? В отличие от традиционных промышленных роботов, работающих в защищенных зонах, человекоподобные роботы предназначены для работы непосредственно рядом с людьми. Это создает совершенно новые проблемы безопасности.

Критически важной проблемой является управление балансом. Когда робот ходит на двух ногах, надежная система управления должна обеспечивать его равновесие. Если система управления выйдет из строя, робот может упасть и травмировать находящихся рядом людей. Гуманоидные роботы часто бывают большими, тяжелыми и мощными. Без надлежащих мер безопасности они могут непреднамеренно травмировать людей в результате столкновений, раздавливания или падений.

Ситуацию усугубляет отсутствие установленных стандартов безопасности для динамически устойчивых промышленных мобильных роботов. Хотя Международная организация по стандартизации (ISO) назначила комитет для разработки правил безопасности, эти стандарты все еще находятся в стадии разработки.

Когда человекоподобные роботы станут экономически целесообразными?

Какова будет цена, за которую человекоподобные роботы станут экономически привлекательной альтернативой? Цены падают гораздо быстрее, чем ожидалось. В настоящее время большинство человекоподобных роботов стоят от 200 000 до 250 000 долларов. Глава производственного отдела Mercedes-Benz Йорг Бурцер заявил: «Стоимость будет иметь решающее значение… когда она достигнет двузначной отметки в несколько тысяч долларов – что вполне возможно – это станет очень интересным».

Оптимистичные прогнозы предсказывают значительное снижение затрат. Немецкая консалтинговая компания Nexery ожидает, что средняя продажная цена в 2030 году составит 55 000 долларов. Morgan Stanley прогнозирует, что к 2050 году средняя продажная цена человекоподобного робота упадет до 50 000 долларов, что примерно эквивалентно стоимости годового труда человека в странах с высоким уровнем дохода.

Анализ затрат становится особенно интересным при рассмотрении общего времени работы. Если робот работает две 8-часовые смены в день, то робот стоимостью 16 000 долларов США фактически обходится менее чем в 2,75 доллара США в час с точки зрения амортизации за 3 года.

Насколько большим может стать этот рынок?

Каковы экономические масштабы развития человекоподобной робототехники? Прогнозы значительно различаются, но все указывают на огромный потенциал роста. По оценкам Morgan Stanley, рынок человекоподобных роботов может достичь объема в 5 триллионов долларов к 2050 году, включая связанные с ним цепочки поставок, а также услуги по ремонту, техническому обслуживанию и поддержке. К 2050 году в эксплуатации может оказаться более 1 миллиарда человекоподобных роботов.

Самый амбициозный прогноз исходит от генерального директора Tesla Илона Маска, который предсказывает, что к 2040 году в мире будет десять миллиардов человекоподобных роботов — больше, чем 9,2 миллиарда человек, которые, согласно прогнозам ООН, будут жить на Земле в 2040 году. В начале 2024 года Goldman Sachs прогнозировал объем рынка в 28 миллиардов долларов США к 2035 году — в шесть раз выше предыдущей оценки.

Здесь вы узнаете, как ваша компания может быстро, безопасно и без высоких барьеров для входа внедрить индивидуальные решения на основе искусственного интеллекта.

Управляемая платформа искусственного интеллекта — это комплексное и беззаботное решение для вашего бизнеса в сфере искусственного интеллекта. Вместо того чтобы возиться со сложными технологиями, дорогостоящей инфраструктурой и длительными процессами разработки, вы получаете готовое решение, адаптированное под ваши потребности, от специализированного партнера — зачастую всего за несколько дней.

Основные преимущества с первого взгляда:

⚡ Быстрая реализация: от идеи до готового к использованию приложения за считанные дни, а не месяцы. Мы предлагаем практические решения, которые создают немедленную добавленную стоимость.

🔒 Максимальная безопасность данных: Ваши конфиденциальные данные остаются с вами. Мы гарантируем безопасную и соответствующую законодательству обработку данных без их передачи третьим лицам.

💸 Отсутствие финансового риска: вы платите только за результат. Полностью исключаются высокие первоначальные инвестиции в оборудование, программное обеспечение или персонал.

🎯 Сосредоточьтесь на своем основном бизнесе: сконцентрируйтесь на том, что у вас получается лучше всего. Мы берем на себя всю техническую реализацию, эксплуатацию и обслуживание вашего решения на основе ИИ.

📈 Перспективность и масштабируемость: ваш ИИ растет вместе с вами. Мы обеспечиваем непрерывную оптимизацию и масштабируемость, а также гибко адаптируем модели к новым требованиям.

Более подробная информация здесь:

• Управляемые решения в области ИИ — Промышленные услуги ИИ: ключ к конкурентоспособности в секторах услуг, промышленности и машиностроения

Какие страны лидируют в развитии?

Где находятся центры инноваций в области человекоподобной робототехники? Наблюдатели рынка явно видят лидирующие позиции в США и Китае. Международная федерация робототехники перечисляет 46 компаний по всему миру, разработавших человекоподобных роботов с ногами: восемь в Северной Америке, 21 в Китае и шесть в Японии и Корее.

В Китае правительство много лет назад поставило перед собой четкие цели развития в этой области и оказывает масштабную поддержку отрасли. В США огромные суммы венчурного капитала вливаются в стартапы в сфере робототехники. Кроме того, в США существует большой интерес к использованию робототехники в военных целях и целях безопасности, что приводит к значительному финансированию со стороны DARPA и Министерства обороны США.

В связи с этим:

• Конец автоматизации? Это не просто машины: узнайте, как роботы думают, чувствуют и управляют собственным бизнесом

Какова роль Германии в человекоподобной робототехнике?

Сможет ли Германия еще догнать Германию в области человекоподобной робототехники? Единственным немецким игроком, добившимся значительного признания в этой области, является компания Neura Robotics из Метцингена, недалеко от Штутгарта. Основанная в 2019 году, компания специализируется не на человекоподобных роботах, а на «когнитивных роботах». Из пяти роботов в ее линейке продукции только один является человекоподобным.

Немецкий исследовательский центр искусственного интеллекта (DFKI) интенсивно работает над будущим человекоподобной робототехники. Научно-исследовательское подразделение Systems AI for Robot Learning (SAIROL) разрабатывает алгоритмы управления человекоподобными роботами на основе машинного обучения. Инновационный центр робототехники DFKI в Бремене исследует инновационные методы безопасного и самообучающегося управления роботами.

Какие области применения наиболее важны?

В каких областях человекоподобные роботы будут впервые внедрены? Первые коммерческие применения сосредоточены в логистике и производстве, где задачи являются повторяющимися и структурированными. Ожидается, что более 90 процентов человекоподобных роботов, которые, как предполагается, будут использоваться к 2050 году, будут применяться в промышленных и коммерческих целях, и менее 10 процентов — в быту.

В производстве человекоподобные роботы могут выполнять самые разнообразные задачи: управление станками, загрузка производственных линий, транспортировка заготовок между рабочими местами, сборочные работы, загрузка и разгрузка станков, сварка, завинчивание, полировка и шлифовка, склеивание и дозирование, контроль качества и покраска.

Как меняется способ работы от детерминированного к автономному?

Что означает смена парадигмы от детерминированной к автономной робототехнике? В то время как движения классических роботов запрограммированы до мельчайших деталей, человекоподобные роботы предназначены для распознавания и анализа окружающей среды и, по крайней мере в определенных пределах, для принятия автономных решений относительно своих действий.

Эта трансформация не ограничивается человекоподобными роботами, но может применяться и к стационарным роботам или роботам на колесах. Искусственный интеллект изначально независим от физической формы и может использоваться в различных «вариантах». Тем не менее, человекоподобные роботы обладают уникальными преимуществами благодаря своей универсальности и адаптивности к человеческой среде.

Какие существуют альтернативные концепции?

Всегда ли два шага — лучшее решение? Многие разработчики и пользователи задаются вопросом, действительно ли робот с двумя ногами является оптимальным решением, или, возможно, робот с четырьмя ногами был бы более подходящим. Четвероногие роботы уже используются в производственных целях: робот-собака «Спот» от Boston Dynamics уже некоторое время бродит по заводам Audi и BMW, сканируя помещения и создавая цифровые двойники заводов.

Компания Apptronik разработала своего робота Apollo с модульной конструкцией. В зависимости от области применения, заказчик может получить туловище на колесном шасси или установленное на стационарном основании. Такая гибкость демонстрирует, что не для всех задач требуется полностью человекоподобный робот.

Какие отрасли претерпят трансформацию в первую очередь?

Где трансформация, вызванная человекоподобными роботами, будет ощущаться наиболее быстро? На переднем крае находится логистическая отрасль. Компания GXO Logistics, один из крупнейших в мире поставщиков услуг контрактной логистики, видит в человекоподобных роботах потенциальное решение проблемы нехватки рабочей силы и спроса на адаптивную автоматизацию. Роботы берут на себя повторяющиеся, физически тяжелые задачи, позволяя работникам-людям сосредоточиться на более безопасных и творческих видах деятельности.

В автомобильной промышленности BMW, Mercedes-Benz и другие производители демонстрируют, как человекоподобные роботы могут быть интегрированы в существующие инициативы iFactory. Эта стратегия цифрового производства направлена ​​на повышение эффективности, экологичности и гибкости производства.

Каковы долгосрочные социальные последствия?

Как изменится мир труда с появлением человекоподобных роботов? Хотя автоматизация потенциально может привести к сокращению 85 миллионов рабочих мест к 2025 году, она одновременно создаст 97 миллионов новых рабочих мест, многие из которых будут связаны с управлением и обслуживанием роботов. В обрабатывающей промышленности к 2030 году может освободиться 2,1 миллиона рабочих мест, причем обслуживание и программирование роботов будут одними из самых востребованных навыков.

Гуманоидные роботы не просто уничтожают существующие рабочие места, а преобразуют их. Как правило, они берут на себя опасные, монотонные и физически тяжелые задачи, перемещая людей на более ценные должности, такие как программирование роботов, техническое обслуживание, оптимизация процессов и контроль качества.

Какие этические вопросы возникают?

Какие социальные и этические аспекты необходимо учитывать? Ключевой вопрос заключается в том, что общества в конечном итоге хотят «разрешить» технологиям и какие рамки они хотят для этого установить. Интеграция человекоподобных роботов требует тщательного рассмотрения вопросов гарантий занятости и принятия их сотрудниками.

Использование человекоподобных роботов в частных домах и при уходе за пожилыми людьми — особенно деликатный вопрос. Соображения безопасности гарантируют, что человекоподобные роботы будут появляться в этих зонах только на заключительных этапах разработки. Один из экспертов сказал: «Пока не докажут, что человекоподобный робот никогда не упадет на младенца, он не будет работать в домашних условиях».

Как развивается производственный потенциал?

Когда человекоподобные роботы станут доступны в больших количествах? Некоторые производители уже завершают разработку планов по массовому производству. Компания Figure объявила о планах создания завода по производству роботов, где человекоподобные роботы будут производить других человекоподобных роботов. На начальном этапе массового производства мощность составит 12 000 роботов в год.

Компания Apptronik заключила партнерское соглашение с базирующимся во Флориде контрактным производителем Jabil, который теперь будет производить роботов Apollo по всему миру. У Tesla амбициозные производственные цели: внутренние планы предусматривают выпуск примерно 10 000 единиц Optimus к 2024 году, а затем, в 2025 году, запуск второй версии с производственной мощностью 10 000 единиц в месяц.

Что определяет успех или неудачу?

Какие факторы определят широкое распространение человекоподобных роботов? Успех зависит от преодоления ряда критически важных проблем. С технической точки зрения необходимы улучшения в прочности, отказоустойчивости, электропитании, двигательных навыках и искусственном интеллекте. С экономической точки зрения, затраты должны продолжать снижаться, а объемы производства должны увеличиваться для достижения эффекта масштаба.

Регулятивные аспекты, такие как стандарты безопасности и правовая база, будут иметь решающее значение. Необходимо способствовать принятию новых технологий обществом. Большая часть разработок происходит внутри технологических компаний, что требует огромных инвестиций, значительно превышающих государственное финансирование. Это приводит к отсутствию прозрачности и затрудняет реалистичную оценку фактического прогресса.

Чем человекоподобные роботы отличаются от традиционных промышленных роботов?

Чем человекоподобные роботы структурно отличаются от традиционных решений для автоматизации? Традиционные промышленные роботы оптимизированы для выполнения конкретных задач и работают со значительно меньшим количеством шарниров, что делает их проще в управлении, быстрее и надежнее. Поэтому они будут и впредь составлять основу автоматизации производственных задач, требующих высокой скорости и точности.

Гуманоидные роботы, напротив, являются универсальными специалистами. Их сила заключается не в скорости или точности выполнения отдельных задач, а в их многогранности и адаптивности. Теоретически они могут выполнять любую задачу, с которой справится человек, хотя, возможно, и медленнее или менее точно. Эта гибкость делает их особенно ценными в динамичных средах, где требования часто меняются.

Какие технологические прорывы еще ожидаются?

Какие инновации могут привести к окончательному прорыву? Твердотельные батареи обещают более высокую плотность энергии, повышенную безопасность и более длительный срок службы по сравнению с традиционными литий-ионными батареями. Эта технология может решить проблему плотности энергии и обеспечить более длительное время работы человекоподобных роботов.

В технологии приводов разрабатываются новые концепции шарниров, такие как привод Архимеда, которые обещают высокие крутящие моменты в компактном исполнении и бесшумную работу. Достижения в материаловении могут позволить создавать более легкие и прочные компоненты.

Насколько реалистичны оптимистичные прогнозы?

Реалистичны ли прогнозы о триллионных доходах или преувеличены? Мнения экспертов расходятся. С одной стороны, технические проблемы, выходящие за рамки демонстраций технологий, остаются значительными. С другой стороны, темпы развития ускоряются экспоненциально, чему способствуют огромные частные инвестиции и конкуренция между технологическими гигантами.

Широкое промышленное применение ожидается не раньше чем через пять-десять лет. Для снижения затрат необходимы более высокие объемы производства. Внедрение человекоподобных роботов, вероятно, будет происходить относительно медленно до середины 2030-х годов, ускоряясь в конце 2030-х и 2040-х годах.

Что это значит для будущего рынка труда?

Как будет развиваться взаимодействие человека и робота? Будущее заключается не в замене людей-работников роботами, а в интеллектуальном сотрудничестве. Гуманоидные роботы будут дополнять возможности человека, а не заменять их. Они возьмут на себя физически сложные, монотонные или опасные задачи, позволяя людям сосредоточиться на творческой, стратегической и межличностной деятельности.

Это развитие требует масштабных инвестиций в переподготовку и повышение квалификации. Компании, внедряющие человекоподобных роботов, сообщают о среднем увеличении расходов на обучение сотрудников на 35 процентов. Появляются новые профессиональные профили: инструкторы и руководители роботов, специалисты по техническому обслуживанию, проектировщики процессов и специалисты по решению творческих задач.

Гуманоидная робототехника находится на переломном этапе. Хотя технологические основы заложены, а первые коммерческие применения демонстрируют возможности, остаются значительные проблемы. Успех будет зависеть от того, сможет ли отрасль найти баланс между технологическими инновациями, экономической целесообразностью, нормативной определенностью и общественным признанием. Следующие пять-десять лет будут решающими в определении того, действительно ли гуманоидные роботы займут человеческое пространство или останутся нишевой технологией на данный момент.

☑️ Поддержка малых и средних предприятий в области стратегии, консалтинга, планирования и реализации проектов

☑️ Создание или корректировка стратегии в области ИИ

☑️ Развитие новаторского бизнеса

 

Я с удовольствием стану вашим личным консультантом.

Вы можете связаться со мной, заполнив форму обратной связи ниже, или просто позвонить мне по номеру +49 7348 4088 965 .

Я с нетерпением жду начала нашего совместного проекта.

 

 

Xpert.Digital — это центр для предприятий, специализирующийся на цифровизации, машиностроении, логистике/внутрипроизводственной логистике и фотовольтаике.

С помощью нашего комплексного решения для развития бизнеса мы поддерживаем известные компании на всех этапах, от привлечения новых клиентов до послепродажного обслуживания.

Анализ рынка, маркетинговый маркетинг, автоматизация маркетинга, разработка контента, PR, почтовые рассылки, персонализированные кампании в социальных сетях и работа с потенциальными клиентами — все это входит в число наших цифровых инструментов.

Более подробную информацию можно найти по ссылкам: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus