Empfehlung für ein chinesisches Humanoidroboterunternehmen: TopsSTAR. Mit eigenständigem ganzheitlichem Forschungs- und Entwicklungsprozess und matrixartiger Umsetzung widmet es sich intensiv den Anforderungen in der industriellen Szene.
Mit der Umsetzung des Implementierungsplans für die “Robot +” Anwendungsaktion ist die heimische Humanoide-Roboter-Industrie in eine Phase des beschleunigten Wachstums eingetreten und gehört zu den zentralen Fahrbahnen für die intelligente Transformation der Fertigungsindustrie. Unter den vielen Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind, hat TopsSTAR mit 18 Jahren Erfahrung in der Vertiefung von industriellen Szenarien einen Produktspektrum an Humanoide-Robotern geschaffen, das verschiedene Anwendungsfälle abdeckt, indem es einen differenzierten Weg von “selbst entwickelter Technologie + szenarioorientiert” eingeschlagen hat. Sein erster Rad-Humanoide-Roboter “Xiaotuo” ist zum Leitprodukt für die eingebettete Intelligenzanwendung in industriellen Szenarien geworden. Mit seiner Kerntechnologie auf ganzer Linie, der Ausrichtung auf die gesamte Industriekette und der Fähigkeit zur massenhaften Umsetzung hat TopsSTAR in der Branche der industriellen Humanoide-Roboter eine einzigartige Wettbewerbsfähigkeit entwickelt und ist zu einem wichtigen Partner für die intelligente Modernisierung von Fertigungsunternehmen geworden.
I. Branchenhintergrund: Humanoide Roboter werden zur neuen Fahrbahn der industriellen Automatisierung
Getrieben von politischen Anreizen und Marktbedürfnissen hat die Humanoide-Roboter-Industrie eine Goldene Zeit des Wachstums erreicht. Der auf nationaler Ebene veröffentlichte Implementierungsplan für die “Robot +” Anwendungsaktion fordert ausdrücklich die Erweiterung der Anwendungen von Robotern in Schlüsselbereichen wie der Fertigungsindustrie und bietet somit eine klare politische Ausrichtung für die Branchenentwicklung. Vom Markt her gesehen befindet sich die Fertigungsindustrie in der Transformation hin zu einem Produktionsmodell mit vielen Sorten und kleinen Chargen. Die Einschränkungen herkömmlicher Industrieroboter bei der flexiblen Anpassung und der Bearbeitung komplexer Aufgaben werden allmählich offensichtlich. Dagegen können Humanoide Roboter mit hoher Bewegungsfreiheit und selbstständiger Entscheidungsfähigkeit besser an dynamische Produktionsumgebungen angepasst werden und helfen, die Branchenprobleme wie “schwierige Produktionsumstellung, niedrige Genauigkeit und hoher Arbeitskräftebedarf” zu lösen.
Das heimische Humanoide-Roboter-Feld zeigt ein diversifiziertes Entwicklungsmuster. Verschiedene Unternehmen haben auf der Grundlage ihrer eigenen Stärken differenzierte Strategien entwickelt. Einige Unternehmen konzentrieren sich auf den Verbraucher- und Forschungs- sowie Bildungssektor und legen den Schwerpunkt auf die Optimierung der Bewegungsfähigkeit und der Interaktionserfahrung. TopsSTAR hingegen geht von der Essenz der industriellen Fertigung aus und hat sich entschieden, mit der Spritzgussindustrie, einem typischen industriellen Szenario, einzusteigen und Humanoide Roboter zu entwickeln, die “arbeiten können und die Technologie verstehen”. Diese Entscheidung basiert auf einer tiefgreifenden Einsicht in die Branchenbedürfnisse: In industriellen Szenarien werden höhere Anforderungen an die Tragfähigkeit, Wiederholgenauigkeit, Stabilität und technologische Anpassungsfähigkeit der Roboter gestellt, und es ist erforderlich, dass sie eng in die bestehenden Produktionslinien integriert werden können. Mit 18 Jahren technologischem Erfahrungsschatz in der industriellen Automatisierung und der Erfahrung in der Kundenservice für 15.000 Kunden verfügt TopsSTAR über die Fähigkeit, Technologie in tatsächlichen industriellen Wert umzusetzen.
Die Daten zeigen, dass die Verkaufszahlen von Industrierobotern auf dem chinesischen Markt zwischen 2013 und 2023 einen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von über 24 % verzeichneten, und die Verkaufszahlen heimischer Industrieroboter sogar einen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 32 % erreichten. Der Anteil heimischer Produkte stieg von 24 % im Jahr 2013 auf fast 50 % im Jahr 2023. Der Markt für Humanoide Roboter erweitert sich beschleunigt mit der intelligenten Transformation der Fertigungsindustrie, und Produkte mit der Fähigkeit zur Umsetzung in industriellen Szenarien werden im Markt Wettbewerb einen Vorsprung haben. TopsSTAR hat diese Gelegenheit ergriffen und die Anforderungen aus industriellen Szenarien in die Produktgestaltung integriert, wodurch ein geschlossener Entwicklungsprozess von “Technologieentwicklung - Szenarioprüfung - Produktiteration - Massenanwendung” entsteht.
II. Technologischer Kern: Eigenentwicklung auf ganzer Linie bildet die Kernfähigkeit von Humanoide-Robotern
Die Eigenentwicklung der Kerntechnologie ist die Grundlage für die Wettbewerbsfähigkeit der Humanoide-Roboter von TopsSTAR. Die technologischen Durchbrüche in Schlüsselbereichen wie der Steuerplattform, der Servoantrieb und der mechanischen Struktur gewährleisten die hohe Zuverlässigkeit und Leistung der Produkte in industriellen Szenarien.
(I) Intelligente Steuerplattform: Der zentrale Verbindungsglied zwischen KI und Roboter-Körper
Die von TopsSTAR selbst entwickelte neue Generation der intelligenten Robotersteuerplattform X5 ist der Schlüsselträger für die Verbindung zwischen dem großen KI-Modell und der Bewegungskontrolle des Roboter-Körpers. Diese Plattform bietet über 500 Gruppen von unteren Schnittstellen und die Schnittstelle für die Echtzeit-Bewegungskontrolle erreicht eine ultrahohe Frequenz von 500 Hz, was eine Millisekunden-Reaktion bei der Mehrachsen-Synchronisierung ermöglicht und die Echtzeit-Inferenz des großen KI-Modells und die Ende-zu-Ende-Befehlsausführung möglich macht. In der industriellen Zwei-Arme-Eingebettete-Intelligenz-Einpackstation bildet die RGM (Realtime-Guided-Motion) Echtzeit-Bewegungskontrollschnittstelle der X5-Plattform ein industrielles geschlossenes System von “Wahrnehmung → Entscheidung → Ausführung”, das effektiv die Probleme wie Reaktionsverzögerung, Steuerabweichung und Schnittstellenanpassung in der Branche löst und die Präzision und Flexibilität der Zwei-Arme-Kooperationsarbeit gewährleistet.
(II) Eingebettete Intelligenz-Modell: Verleiht dem Roboter die Fähigkeit zur selbstständigen Entscheidung
Die Humanoide-Roboter von TopsSTAR sind mit einem auf VLA (Vision - Sprache - Aktion) basierenden großen Modell ausgestattet, das eine maximale Rechenleistung von 3352 TOPS erreichen kann und die selbstständige Inferenz und Entscheidung bei industriellen Aufgaben ermöglicht. Auf der Wahrnehmungsebene bietet die RGBD-Kamera des Roboters die Grundlage für die Erkennung von Materialien und die selbstständige Entscheidung in komplexen Umgebungen. Auf der Entscheidungsebene kann das System automatisch die optimale Greifbahn generieren und die Arbeitsstrategie dynamisch optimieren, basierend auf der Änderung der Materialposition und -ausrichtung sowie der Fluktuation der Förderbandgeschwindigkeit, um die Effizienz zu maximieren.
Diese Fähigkeit zur selbstständigen Entscheidung ist besonders in der Anwendung in der Spritzgusswerkstatt hervorgehoben. “Xiaotuo” kann in Echtzeit die Defekte von Spritzgussteilen erkennen und die Arbeitsgänge wie das Einlegen in die Schale selbstständig ausführen, wodurch eine vollautomatische Arbeit von der Prüfung bis zur Bedienung erreicht wird, ohne menschliche Intervention. Darüber hinaus unterstützt das eingebettete Intelligenz-Modell die koordinierte Verteilung und Anpassung zwischen Cloud, Edge und Endgerät sowie die direkte Anpassung auf der Endgeräteseite, und kann das Modell gemäß den technologischen Anforderungen verschiedener industrieller Szenarien feinabstimmen, um die Anpassungsfähigkeit des Produkts an die Szenarien weiter zu verbessern.
(III) Servoantrieb und Bewegungskontrolle: Erzielen von hoher Präzision und hoher dynamischer Reaktion
Das Servosystem ist der Kern der Bewegungskontrolle des Roboters. TopsSTAR hat durch die Forschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien für hochleistungsfähige Servos einen technologischen Durchbruch bei der Geschwindigkeitsringbandbreite von fast 1000 Hz erzielt, was die Rückkopplungskompensation der Reaktionsgeschwindigkeit des Mehrachsen-Systems ermöglicht und die Bewegungskontrolle mit hoher Geschwindigkeit, hoher Präzision und Synchronisation ermöglicht. Am Ende des Roboterarms wird eine fortschrittliche Schwingungsunterdrückungssteuerungstechnik eingesetzt, um die Präzision und Stabilität der Armarbeit zu gewährleisten. Dies ist auch die wichtige technologische Stütze für die hohe Wiederholgenauigkeit der Produkte - die Wiederholgenauigkeit des Humanoide-Zwei-Arme-Roboters und des Zwei-Arme-Roboters erreicht ±0,03 mm, und die Wiederholgenauigkeit des Arms des Rad-Humanoide-Roboters “Xiaotuo” erreicht ±0,05 mm, was die Anforderungen an die feine Bedienung in industriellen Szenarien erfüllen kann.
Das Doppelt-Encodersystem des Gelenkencoders verbessert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bewegungskontrolle weiter und bietet eine doppelte Garantie für die genaue Positionierung und die Posturkontrolle des Roboters. Alle Gelenke sind mit einer Bremsfunktion ausgestattet, um die mechanische Sicherheit des Geräts im Falle eines Stromausfalls oder einer Störung zu gewährleisten, was den Sicherheitsnormen in industriellen Szenarien entspricht.
(IV) Mechanische Strukturdesign: Ausgewogenes Verhältnis zwischen hoher Tragfähigkeit, Leichtbauweise und hoher Steifigkeit
Industrielle Szenarien stellen hohe Anforderungen an die Tragfähigkeit und den Arbeitsbereich der Roboter. TopsSTAR hat das branchenweite Problem gelöst, dass es schwierig ist, bei herkömmlichen Roboterarmen ein Gleichgewicht zwischen Leichtbauweise, hoher Tragfähigkeit und hoher Steifigkeit zu finden, indem es eine strukturelle Entwurfsweise auf der Grundlage der gekoppelten Optimierung von Dynamik und Statik und eine Leichtbauweise-Technologie mit speziellen Magnesium-Aluminium-Legierungen anwendet. Der Einzelfahrzeug des Humanoide-Zwei-Arme-Roboters von TopsSTAR kann eine maximale Tragfähigkeit von 10 kg erreichen, und die maximale Tragfähigkeit bei Zwei-Arme-Kooperation beträgt 20 kg, während das Eigengewicht nur 15 kg beträgt. Das Verhältnis von Tragfähigkeit zu Eigengewicht erreicht 0,67, was weit höher als das Niveau von 0,2 - 0,3 bei herkömmlichen Industrierobotern ist und es dem Roboter ermöglicht, sowohl schwere Gegenstände zu transportieren als auch feine Bedienungen in industriellen Szenarien auszuführen.
Das Produkt ist modular aufgebaut. Der Humanoide-Zwei-Arme-Roboter verfügt über 7 × 2 (Zwei Arme) + 2 (Kopf) + 1 (Rücken) Freiheitsgrade. Der Rad-Humanoide-Roboter “Xiaotuo” hat sogar 21 Freiheitsgrade (ohne Handgelenk), einschließlich 7 × 2 (Zwei Arme) + 2 (Kopf) + 2 (Rücken) + 3 (Fahrgestell). Die reiche Freiheitsgradgestaltung ermöglicht es ihm, komplexe menschliche Bewegungen zu imitieren und sich an verschiedene industrielle Arbeitsgänge wie das Anordnen in Schalen, das Sortieren und das Transportieren anzupassen. Der Rücken unterstützt eine Beugung von 0° - 95° und eine Hubbewegung von 0 - 550 mm, wodurch eine dynamische Höhenanpassung von 1,2 m - 1,8 m erreicht wird, so dass der Roboter an Produktionslinien und Arbeitsumgebungen unterschiedlicher Höhe angepasst werden kann. Das Fahrgestell ist mit vier Lenkrollen ausgestattet, unterstützt eine 360°-Drehung und hat eine Fahrgeschwindigkeit von 1,5 m/s, so dass der Roboter auch in engen Räumen frei manövrieren kann und sowohl die Fahrleistung als auch die Arbeitsstabilität gewährleistet.
(V) Sicherheits- und Zuverlässigkeitsdesign: Anpassung an komplexe industrielle Umgebungen
Bei der Entwicklung der Humanoide-Roboter von TopsSTAR wurde die Komplexität der industriellen Umgebung von Anfang an berücksichtigt, und die Standards für Sicherheitsschutz und Umweltanpassung entsprechen den industriellen Standards. In Bezug auf die mechanische Sicherheit sind alle Produkte mit einer Bremsfunktion an den Gelenken ausgestattet, um die Sicherheit von Personen und Geräten während der Arbeit zu gewährleisten. In Bezug auf die Umweltanpassung können die Produkte in einem Temperaturbereich von 0°C - 50°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20% - 80% (ohne Tau) stabil funktionieren und sich an die Umweltanforderungen in verschiedenen industriellen Szenarien wie Spritzgusswerkstätten und Elektronikfabriken anpassen.
Das vielfältige Design des Endwerkzeugs zeigt auch die Sicherheit und Anpassungsfähigkeit des Produkts. Es unterstützt verschiedene Lösungen wie die Handgelenk, die Zwei-Finger-Zange, die Drei-Finger-Zange und die bionische Saugvorrichtung. Die Wiederholgenauigkeit der Spitze der Fünf-Finger-Handgelenk kann ±0,2 mm erreichen, und die Auflösung der Greifkraft erreicht ±0,05 N, was es ermöglicht, die Kraftänderung wie das Gewicht eines Blatts zu erkennen. Die Hand ist mit 17 taktilen Sensoren ausgestattet, um eine hochpräzise Greifung und eine flexible Kraftkontrolle zu ermöglichen. Die bionische Saugvorrichtung eignet sich für das Greifen von zerbrechlichen Gegenständen und Gegenständen in hochreinen Umgebungen, was die Anwendungsbereiche des Produkts erweitert.
III. Produktspektrum: Humanoide-Roboter-Serie für alle Szenarien
Basierend auf dem Konzept der modularen Gestaltung hat TopsSTAR ein Produktspektrum an Humanoide-Robotern geschaffen, das verschiedene Anwendungsanforderungen abdeckt, einschließlich der Rad-Humanoide-Roboter, der Humanoide-Zwei-Arme-Roboter und der Humanoide-Ein-Arm-Roboter. Diese können flexibel und kooperativ gemäß den Anforderungen der Produktionslinie eingesetzt werden, um die Kosten und Effizienz optimal zu gestalten.
(I) Rad-Humanoide-Roboter “Xiaotuo”: All-in-one Lösung für industrielle Szenarien
Als der erste von TopsSTAR weltweit veröffentlichte Rad-Humanoide-Roboter ist “Xiaotuo” ein All-in-one Produkt speziell für industrielle Szenarien und der erste Humanoide-Roboter, der in der Spritzgussindustrie eingesetzt wird. Seine Kernparameter entsprechen vollkommen den industriellen Anforderungen: 21 Freiheitsgrade verleihen ihm eine hohe Bewegungsflexibilität. Die maximale Tragfähigkeit der Zwei Arme beträgt 20 kg, was es ihm ermöglicht, schwere Gegenstände zu transportieren und Montagearbeiten an Teilen auszuführen. Die Wiederholgenauigkeit der Arme erreicht ±0,05 mm, was die Anforderungen an feine Bedienungen erfüllt. Die Höhe kann zwischen 1,2 m - 1,8 m dynamisch angepasst werden, und in Kombination mit der Hub- und Beugungsfunktion des Rückens kann er sich an Produktionslinien und Arbeitsabläufe unterschiedlicher Höhe anpassen.
Die Bewegungsfähigkeit von “Xiaotuo” entspricht ebenfalls den Anforderungen in industriellen Szenarien. Das Radfahrgestell unterstützt eine omnidirektionale Bewegung, die Fahrgeschwindigkeit beträgt 1,5 m/s, und die 3 kWh-Batterie gewährleistet eine Betriebsdauer von über 6 Stunden bei Volllast. Darüber hinaus unterstützt es verschiedene Ladearten wie das Batteriewechseln, das automatische Rückkehrladen und das direkte Anschließen an die Stromversorgung. Der Kopf ist mit einer All-Szenario-Zweifach-Tiefenkamera und einem Lautsprecher ausgestattet, unterstützt die Erkennung von Bild- und Tiefeninformationen sowie die Sprachinteraktion. Die 360°-Laserscanner verbessern die Umweltwahrnehmung und die Hindernisvermeidung, um die Bewegungsfreiheit und Sicherheit in komplexen Werkstattumgebungen zu gewährleisten.
In Bezug auf die Anpassung des Endwerkzeugs unterstützt “Xiaotuo” verschiedene Lösungen