Humanoide Roboter berühren die Welt: Der Anfang mit 2000 Sensoren | Produktbeobachtung

Autor｜Huang Nan

Redakteur｜Yuan Silai

Als der flexibelste Teil der menschlichen Gelenke machen die Handgelenke ein Viertel der 206 menschlichen Knochen aus. Das bedeutet, dass in einer Zeit, in der humanoide Roboter der menschlichen Intelligenz immer näher kommen, das Wahrnehmen und Steuern einer geschickten Hand eine entscheidende Rolle dabei spielt, die Fähigkeiten von Robotern in spezifischen Szenarien zu verbessern und Aufgaben zu erfüllen.

Gegenwärtig dominieren visuelle Lösungen die geschickte Handhabung, die mithilfe von hochauflösenden Kameras und anderen visuellen Sensoren Bilddaten der Umgebung erfassen und verarbeiten, um eine dreidimensionale Struktur zu erstellen. Diese bietet Echtzeit-Feedback, das humanoiden Robotern hilft, Objekte genau zu erkennen, zu lokalisieren und zu manipulieren.

In komplexen Umgebungen können jedoch Faktoren wie Lichtverhältnisse, Verdeckung und perspektivische Verzerrung dazu führen, dass visuelle Sensoren unvollständige Wahrnehmung oder verzerrte Informationen liefern. Eine taktile Lösung kann diese Einschränkungen wirksam ausgleichen.

Taktile Sensoren erfassen in Echtzeit den Kontakt zwischen Roboter und Objekt und liefern präzises Feedback, das der geschickten Hand hilft, ihre Betriebsweise anzupassen, z. B. die Greifkraft, Haltung oder Bewegungsverlauf, um eine stabile und präzise Aufgabenverrichtung sicherzustellen. Bei weichen, zerbrechlichen oder unregelmäßig geformten Objekten ist das Feedback von taktilen Sensoren besonders wichtig.

Mit steigenden Anforderungen an die taktile Sensorik geschickter Hände werden herkömmliche taktile Sensoren mit geringer Genauigkeit, niedriger Empfindlichkeit, schlechter Auflösung und hohen Kosten den Marktanforderungen nicht gerecht und sind für großflächige Einsätze ungeeignet. Hochwertige taktile Sensoren werden hingegen von Ländern wie Europa und den USA dominiert und decken über 80 % des Marktes ab. Daher wird die heimische Entwicklung und der Ersatz taktiler Sensoren zur Schlüsselstrategie für humanoide Roboter und andere fortschrittliche Fertigungsindustrien.

PaXini Tech., eine von Harkos lange verfolgte Wahrnehmungstechnologie, ist ein innovatives Unternehmen für taktile Sensoren und humanoide Roboter, dessen Kernprodukte multi-dimensionale taktile Sensoren, mehrfingrige geschickte Hände und humanoide Roboter umfassen.

Auf der 2024WRC präsentierte PaXini Tech. offiziell seine zweite Generation multi-dimensionaler taktiler humanoider Roboter TORA-ONE, zweite Generation der multi-dimensionalen taktilen geschickten Hand DexH13 und multi-dimensionale taktile Sensoren PX-6AX GEN2, basierend auf der ITPU (Intelligent Tactile Processing Unit) Technologie.

Eine zu akzeptierende Realität ist, dass die Betriebsfähigkeit des Oberkörpers angesichts des aktuellen Standes der Intelligenz von Robotern einen großen Teil ihrer Anwendungen abdeckt, beispielsweise in Fließbandmontage, Roboterarmen-Schweißen oder Transport. Wenn humanoide Roboter in mehr praxisbezogene Szenarien eintreten, werden viele präzise Operationen benötigt, die fortgeschrittene Wahrnehmungs-, Entscheidungs- und Ausführungsfähigkeiten erfordern.

In Anlehnung an taktile Sensoren hat PaXini Tech. die vollständige Produktionskette von Kernkomponenten, geschickten Händen bis hin zur Fertigung humanoider Roboter etabliert. Ihre Produkte werden in vielen Bereichen wie der industriellen Fertigung, Präzisionsbearbeitung, Gesundheitswesen und Lagerlogistik umfassend eingesetzt.

Mehr Flexibilität und Freiheit

Im Aussehen zeigt der zweite Generation multi-dimensionale taktile humanoide Roboter TORA-ONE von PaXini Tech. Upgrades in der Bewegungsfreiheit von Armen und geschickten Händen. Je mehr Freiheitsgrade ein humanoider Roboter hat, desto besser ist seine Flexibilität und Universalität.

Die gesamte TORA-ONE-Einheit verfügt über 47 Freiheitsgrade, darunter 21 im Hauptteil und 26 in der vierfingrigen bionischen geschickten Hand, mit einer Tragfähigkeit von 5 kg pro Arm. Die vierfingrige bionische geschickte Hand DexH13 mit ihrem integrierten multi-dimensionalen taktilen Sensor PX-6AX GEN2 sind die beiden Kernprodukte, die PaXini Tech. diesmal vorgestellt hat.

In der vorherigen Generation von Robotern, die durch Industrieroboter repräsentiert werden, bestanden die end effectoren aus Griffzangen, um den Anforderungen von Anwendungsszenarien gerecht zu werden und konnten nur eine Art von Aufgabe erledigen, wodurch ihre Universalität eingeschränkt wurde.

DexH13, eine multi-dimensionale taktile geschickte Hand, ist derzeit die erste auf dem Markt, die taktile und visuelle Dual-Modalität integriert. Sie verfügt über 13 aktive Freiheitsgrade pro Hand; sie kann industrielle Aufgaben wie Heben, Greifen und Schweißen ausführen und komplexe Handbewegungen wie Greifen und Drehen simulieren, was sie für flexible Aufgaben geeignet macht.

Multi-modale Wahrnehmung, flexible Arbeit

Um die Empfindlichkeit der taktilen Wahrnehmung und das Griffkraft-Feedback zu erhöhen, hat PaXini Tech. fast 2000 selbst entwickelte hochpräzise taktile Sensoren PX-6AX GEN2 auf den DexH13-Händen installiert, die 15 Formen multi-dimensionaler taktiler Wahrnehmung bei extrem hoher Auflösung durchführen können, wie Druckempfindung, Reibung und Materialhärte. Dies ermöglicht eine hochpräzise Messung mit einer Genauigkeit im vollen Messbereich von 0,01N; zudem wird ein feines Temperaturkompensationsthermometer bereitgestellt, um neben drei- und sechs-dimensionalen Kräften auch Material- und Temperaturinformationen taktil wahrzunehmen.

Im visuellen Bereich sind auf den DexH13-Händen 8MP HD AI Hand-Augen-Kameras integriert, die auf fortschrittlichen Zero-Shot Pose Estimation-Algorithmen basieren. In Kombination mit den 5 Kameras und 2 Tiefenkameras von TORA-ONE können sie die sechs-dimensionale Position und Haltung von Objekten erkennen und greifen und sich an verschiedene komplexe Umgebungen und Aufgaben anpassen.

Pose- und Greifhaltungsschätzung basierend auf dem VTLA multi-modalen Wahrnehmungsmodell und genaue Bestimmung der Greifpunkte

Für die unteren Gliedmaßen der kompletten TORA-ONE-Einheit verwenden das Chassis und der Rumpf ein hochmodulares Konstruktionsdesign mit hoher Stabilität. Die faltbare Bauweise des Mittelbereichs ermöglicht eine flexible Ausdehnung, wobei die Höhe zwischen 1,46 m und 1,86 m liegt, um den Anforderungen unterschiedlicher Höhen in der industriellen Fertigung, medizinischen Pflege und Lagerlogistik gerecht zu werden.

Er ist mit einem hochbeweglichen, universellen mobilien Chassis ausgestattet, das eine 360-Grad-Bewegungsfähigkeit bietet und auch in einem komplexen Werkstattlayout oder dynamischen Arbeitsumfeld eine schnelle, adaptive Bewegung ermöglicht. Die maximale Geschwindigkeit beträgt 1m/s, und die Akkulaufzeit beträgt bis zu 8 Stunden, was eine zuverlässige und stabile Energierversorgung für intensive, kontinuierliche industrielle Produktion bietet.

Gleichzeitig ist das mobile Chassis von TORA-ONE mit einem SLAM-Laser-Navigationssystem ausgestattet, das in der Lage ist, innerhalb einer komplexen 3D-Umgebung präzise zu navigieren, Objekte und Positionsinformationen genau zu erkennen, schnell den optimalen Aktionspfad zu planen, Hindernissen auszuweichen und damit die Produktionseffizienz und Betriebsstabilität erheblich zu steigern.

Effiziente Arbeit in verschiedenen Szenarien

Heute haben herkömmliche großindustrielle Automatisierungsgeräte zwar die Produktionseffizienz bis zu einem gewissen Grad verbessert, jedoch fehlt ihnen die Fähigkeit zur Wahrnehmung komplexer Szenarien, was sie auf spezifische, einfache Aufgaben beschränkt und sie unfähig macht, flexibel und schnell auf komplexe, fein gearbeitete Produkte und wechselhafte Produktionsanforderungen zu reagieren.

Mit einem starken Anstieg von Produktanforderungen, die komplex und maßgeschneidert sind, wird die flexible und präzise Bearbeitung maßgeschneiderter Großaufträge entscheidend sein.

Im industriellen Kontext, z.B. bei der präzisen Auslieferung, kann TORA-ONE auf der Basis von taktilen Sensoren und dem multi-modalen Wahrnehmungsmodell schnell die Form, Größe und das Material von Bauteilen erfassen und diese dann mit geschickten Händen präzise montieren und an die vorgesehenen Orte transportieren.

Er verwendet fortschrittliches kinematisches Modellieren und Steuerungsalgorithmen, um präzise und stabile Operationen bei hoher Bewegungsfreiheit durchzuführen und sicher mit umliegenden Geräten und der Umwelt zu interagieren. Er ist flexibel in der Lage, unterschiedliche Werkstücke zu greifen, zu montieren und zu transportieren.

Mit dem steigenden Intelligenz- und motorischen Leistungsniveau von TORA-ONE wird es möglich werden, von grundlegenden Arbeiten zu komplexeren, flexiblen Aufgaben überzugehen.

Tiefes Lernen, kontinuierliche Optimierung

Frühzeitige Fähigkeit zur Eigenständig Generierung von Einnahmen

Laut dem neuesten Datenbericht von Omdia wird erwartet, dass der weltweite Absatz humanoider Roboter bis 2027 über 10.000 Einheiten überschreiten und bis 2030 38.000 Einheiten erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 83% von 2024 bis 2030.

Doch humanoide Roboter, als große, intelligente mobile Endgeräte, die KI-Algorithmen, Bewegungssteuerung, Hardwarestruktur und Lieferketten integrieren, sind derzeit als das schwer zu entwickelnde Produkt mit einem Schwierigkeitsgrad anerkannt, das allein aus fast 5000 Teilen besteht, und erfordert einen enormen Systemaufwand.

Es gibt eine große Marktnachfrage nach humanoiden Robotern, aber derzeit bestehen in der Branche noch ungelöste technische und Kostenprobleme. Einige Unternehmen befinden sich noch in der Entwicklungs- und Testphase ihrer Produkte, und der Kommerzialisierungsprozess befindet sich noch in einem frühen Stadium.

Deshalb wählen nicht wenige Unternehmen als Einstiegspunkt entweder die Bildungs- und Forschungsrobotik oder Dienstleistungen, oder fokussieren sich auf Kernkomponenten, die kommerziell reifer sind. Diese Bereiche können dem Unternehmen frühzeitig stabile Einnahmen sichern und die Fähigkeit zur eigenständigen Gewinnsicherung aufrechterhalten.

In der Hardware sind außer den Fähigkeiten auf dem höchsten Schwierigkeitsgrad wie Reduziergetriebe, Servosysteme und Steuerungen die von humanoiden Robotern verwendeten Steuerungen, Sensoren und Batteriesysteme ebenfalls stark in Industrie- und Automobilanwendungen dort wiederzufinden.

Ein Beispiel ist die selbst entwickelte taktile Sensorik von PaXini Tech. Im Consumer-Markt und im Bereich Smart Home hat PaXini Tech. den PX-3AX Taktik-Sensor eingeführt, der ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet und eine hochpräzise, multi-modale taktile Wahrnehmung in verschiedenen Szenarien ermöglicht.

Derzeit kommen multi-dimensionale taktile Sensoren in vielen präzisen Anwendungsbereichen zum Einsatz, und mit großen Datenmengen von multi-dimensionalen taktischen Informationen kann die Zuverlässigkeit von Geräteoperationen präzise verbessert werden. Modelle, die von Multi-Modal-Algorithmen und der selbstständigen Lernfähigkeit von KI angetrieben werden, verbessern die Universalität in komplexen Aufgabenprogrammen und verschiedenen Szenarien.

Geschickte Kraftkontrolle, hochleistungsfähige Arm-Hand-Kombination

Derzeit werden die multi-dimensionalen taktilen Sensoren von PaXini Tech. in allen Bereichen der Industrie-, Operations-, Mobilitäts- und Servicerobotik sowie in intelligenten Fahrzeugsystemen eingesetzt.

Der offizielle Online-Shop wurde heute ebenfalls gestartet, und der PX-6AX GEN1 ist bereits erhältlich. Die Veröffentlichung des professionellen Roboters ITPU PX-6AX GEN 2 ist eine Woche später geplant.

In Zukunft wird PaXini Tech. weiterhin den Einsatz von multi-dimensionalen taktilen Sensoren in mehr Szenarien vorantreiben, potenzielle Märkte erschließen und den Einsatz intelligenter Hände beschleunigen, indem die Möglichkeiten für die Industrialisierung von Kernkomponenten über Schlüsselausrüstungen bis hin zu vollständigen humanoiden Robotern weiter erforscht werden.