Con l’attuazione del piano di implementazione delle azioni applicative “Robot +”, l’industria dei robot umanoidi domestici è entrata in una fase di sviluppo accelerato ed è diventata uno dei percorsi fondamentali per la trasformazione intelligente dell’industria manifatturiera.
Tra le numerose aziende che operano in questo campo, Topstar ha fatto affidamento su 18 anni di esperienza in scenari industriali e su un percorso differenziato di “tecnologia autosviluppata + orientamento allo scenario” per creare una matrice di prodotti robot umanoidi che copra molteplici scenari applicativi. Il suo primo robot umanoide su ruote “Xiaotuo” è diventato un prodotto di riferimento per applicazioni intelligenti incarnate in scenari industriali.
Basandosi sulla tecnologia di base full-stack, sul layout completo della catena industriale e sulle capacità di implementazione su larga scala, Topstar ha formato una competitività unica nel campo dei robot umanoidi industriali ed è diventata un partner importante per l’aggiornamento intelligente delle aziende manifatturiere.
Contesto del settore: i robot umanoidi sono diventati una nuova pista per l’automazione industriale
Spinta dalle due ruote motrici del potere politico e della domanda del mercato, l’industria dei robot umanoidi ha inaugurato un periodo d’oro di sviluppo.
Il Piano di implementazione delle azioni applicative “Robot +” pubblicato a livello nazionale propone chiaramente di espandere l’applicazione dei robot in settori chiave come la produzione, fornendo una chiara guida politica per lo sviluppo del settore.
Dal punto di vista del mercato, l’industria manifatturiera si trova ad affrontare la trasformazione di modelli di produzione multivarietà e a basso volume. Stanno gradualmente emergendo i limiti dei robot industriali tradizionali in termini di adattamento flessibile e di elaborazione di compiti complessi. I robot umanoidi con elevati gradi di libertà e capacità decisionali indipendenti possono adattarsi meglio ad ambienti di produzione dinamici e risolvere punti critici del settore come “difficoltà nel modificare la produzione, bassa precisione ed elevata dipendenza dalla manodopera”.
Il campo dei robot umanoidi domestici presenta un modello di sviluppo diversificato, con diverse aziende che formano layout differenziati in base ai propri vantaggi.
Alcune aziende si concentrano su scenari di ricerca scientifica e istruzione a livello di consumatore, concentrandosi sull’ottimizzazione delle capacità di movimento e dell’esperienza interattiva;
mentre Topstar si basa sulla natura della produzione industriale e sceglie di partire dall’industria dello stampaggio a iniezione, un tipico scenario industriale, per creare un robot umanoide che “può lavorare e comprendere l’artigianato”. Questa scelta deriva da una profonda conoscenza delle esigenze del settore: gli scenari industriali hanno requisiti più rigorosi in termini di capacità di carico dei robot, precisione di posizionamento ripetitivo, stabilità e adattabilità dei processi e richiedono una profonda integrazione con le linee di produzione esistenti.
Topstar, con i suoi 18 anni di esperienza tecnica nel campo dell’automazione industriale e 15.000 esperienze di servizio al cliente, ha la capacità di trasformare la tecnologia in effettivo valore industriale.
I dati mostrano che dal 2013 al 2023, il tasso di crescita composto delle vendite di robot industriali nel mercato cinese ha superato il 24% e il tasso di crescita composto delle vendite di robot industriali a livello nazionale ha raggiunto il 32%.
La quota nazionale è aumentata dal 24% nel 2013 a quasi il 50% nel 2023. La portata del mercato dei robot umanoidi sta accelerando con la trasformazione intelligente dell’industria manifatturiera e i prodotti con la capacità di implementare scenari industriali avranno vantaggi di first mover nella concorrenza di mercato.
Topstar ha colto questa opportunità e ha dedotto le esigenze degli scenari industriali nella progettazione del prodotto, formando un modello di sviluppo a circuito chiuso di “ricerca e sviluppo tecnologico – verifica dello scenario – iterazione del prodotto – applicazione su larga scala”.
Nucleo tecnico: ricerca personale completa per sviluppare le capacità fondamentali dei robot umanoidi
La ricerca personale sulla tecnologia di base è la pietra angolare della competitività dei robot umanoidi Topstar. Le sue scoperte tecnologiche in settori chiave come piattaforme di controllo, servoazionamenti e strutture meccaniche garantiscono l’elevata affidabilità e prestazioni dei prodotti negli scenari industriali.
La piattaforma di controllo robot intelligente di nuova generazione X5 sviluppata in modo indipendente da Topstar è diventata l’elemento chiave che collega il grande modello di intelligenza artificiale e il controllo operativo del corpo del robot.
La piattaforma apre più di 500 gruppi di interfacce sottostanti e l’interfaccia di controllo del movimento in tempo reale raggiunge una frequenza ultraelevata di 500 Hz, ottenendo una risposta di livello millisecondo per il collegamento multiasse, rendendo possibile condurre ragionamenti in tempo reale ed esecuzione di comandi end-to-end di grandi modelli IA.
Nella workstation di boxe intelligente incorporata a doppio braccio industriale, l’interfaccia di controllo del movimento in tempo reale RGM (Realtime-Guided-Motion) della piattaforma X5 costruisce un sistema a circuito chiuso di livello industriale di “percezione→decisione→esecuzione”, che risolve efficacemente i problemi comuni di ritardo della risposta, deviazione del controllo e adattamento dell’interfaccia nel settore e garantisce la precisione e la flessibilità del funzionamento collaborativo a doppio braccio.
Allo stesso tempo, il robot umanoide Topstar è dotato di un modello di grandi dimensioni basato su VLA (Vision-Language-Action), con una potenza di calcolo massima fino a 3352TOPS, in grado di realizzare ragionamenti e processi decisionali autonomi su compiti industriali.
A livello di percezione, il robot utilizza telecamere RGBD per fornire una base percettiva per l’identificazione materiale e il processo decisionale autonomo in ambienti complessi; A livello decisionale, il sistema può generare in modo indipendente traiettorie di presa ottimali e ottimizzare dinamicamente le strategie operative in base alle condizioni di lavoro come i cambiamenti nella postura del materiale e le fluttuazioni della velocità del nastro trasportatore per garantire la massima efficienza.
In termini di servosistemi, Topstar ha raggiunto un progresso tecnologico nella larghezza di banda dell’anello di velocità di quasi 1000 Hz attraverso la ricerca e lo sviluppo di tecnologie di servo-chiave ad alte prestazioni, che possono fornire compensazione del feedback per la velocità di risposta dei sistemi multiasse e ottenere un controllo del movimento sincrono e ad alta velocità.
In termini di progettazione della struttura meccanica, adottando un metodo di progettazione strutturale basato sull’ottimizzazione dell’accoppiamento di dinamica e statica, nonché una speciale tecnologia leggera in lega di magnesio-alluminio, è stato risolto il problema industriale dei bracci robotici tradizionali che risultavano difficili da bilanciare tra leggerezza, carico elevato ed elevata rigidità.
Matrice del prodotto: serie di robot umanoidi che coprono tutti gli scenari
Sulla base del concetto di progettazione modulare, Topstar ha creato una matrice di prodotti per robot umanoidi che copre diverse esigenze applicative, tra cui tre serie di robot umanoidi su ruote, robot umanoidi a due bracci e bracci robotici umanoidi, che possono essere implementati in modo flessibile e collaborativo in base alle esigenze della linea di produzione per ottenere la massima ottimizzazione di costi e benefici.
Essendo il primo robot umanoide su ruote di Topstar rilasciato a livello globale, “Xiaotuo” è un prodotto a tutto tondo costruito appositamente per scenari industriali.
È anche il primo robot umanoide ad essere applicato nel settore dello stampaggio a iniezione. I suoi parametri principali sono completamente adattati alle esigenze industriali: 21 gradi di libertà gli conferiscono capacità di movimento altamente flessibili, con un carico massimo di 20 kg su entrambe le braccia, rendendolo capace di compiti pesanti come la movimentazione di oggetti pesanti e l’assemblaggio di parti; la precisione di posizionamento ripetibile del braccio è di ±0,05 mm, soddisfacendo i requisiti operativi di precisione;
l’altezza può essere regolata dinamicamente tra 1,2 metri e 1,8 metri e, con le funzioni di sollevamento e piegamento della vita, può adattarsi a linee di produzione e processi di lavoro di diverse altezze. La mobilità di “Xiaotuo” risponde anche alle esigenze degli scenari industriali.
Il telaio con ruote supporta il movimento omnidirezionale con una velocità di movimento di 1,5 m/s. La grande batteria da 3kwh garantisce un funzionamento a pieno carico per più di 6 ore. Supporta inoltre molteplici metodi di rifornimento di energia come lo scambio della batteria, la ricarica automatica e l’alimentazione elettrica diretta.
Allo stato attuale, “Xiaotuo” si è ufficialmente “unito” alla base di produzione di apparecchiature intelligenti di Topstar ed è diventato l’impiegato robot umanoide numero 1. Può completare una serie di attività industriali come il posizionamento delle lastre, lo smistamento, l’ispezione, il trasporto/carico e scarico e l’ispezione, dimostrando forti capacità di adattamento della scena.
Il robot umanoide a doppio braccio adotta un metodo di installazione desktop ed è adatto a scenari di lavoro collaborativo ad alta precisione su stazioni fisse.
Il prodotto ha 7*2 (entrambe le braccia) + 2 (testa) + 1 (vita) gradi di libertà e il raggio di lavoro di entrambe le braccia è di 690 mm, che può coprire un’ampia gamma di operazioni; il carico nominale è di 10 kg, il carico massimo è di 20 kg, in grado di soddisfare le esigenze di operazioni di carico medio e pesante; la precisione di posizionamento ripetibile raggiunge ±0,03 mm.
Le due articolazioni della testa supportano i movimenti di scuotimento (±90°) e cenno del capo (-28°~45°) e cooperano con il sistema visivo per ottenere una percezione globale dell’area di lavoro; la velocità massima del giunto è di 180°/s e la velocità massima del TCP è di 1 m/s, garantendo l’efficienza del lavoro.
Con il suo metodo di distribuzione fissa per l’installazione desktop, la precisione di posizionamento ripetibile di ±0,03 mm e l’elevata flessibilità di coordinazione di entrambi i bracci, questo prodotto fornisce una soluzione di automazione ad alta precisione e stabilità per scenari operativi con stazioni fisse in elettronica 3C, giocattoli, imballaggi e altri settori.
Inoltre, Topstar ha anche lanciato un braccio robotico umanoide leggero progettato per un funzionamento preciso su un’unica postazione di lavoro. Ha 7 gradi di libertà, un raggio di lavoro di 690 mm, un carico nominale di 5 kg, un carico massimo di 10 kg e un peso corporeo di soli 15 kg (escluso il quadro elettrico), che facilita l’implementazione flessibile. La precisione di posizionamento ripetibile del prodotto raggiunge ±0,03 mm, con vantaggi in termini di consumo energetico in scenari operativi ad alta precisione; la gamma di movimento articolare e la velocità massima sono coerenti con quelle dei robot a doppio braccio, garantendo flessibilità ed efficienza operativa. Tutti e tre i prodotti continuano il posizionamento di prodotto “di livello industriale” di Topstar e mantengono la coerenza in termini di tecnologia di base, standard di interfaccia e progettazione di sicurezza.
Allo stesso tempo, attraverso forme differenziate e configurazioni di parametri, coprono le esigenze industriali di tutti gli scenari, dalle postazioni di lavoro fisse alle operazioni mobili, dal funzionamento a braccio singolo alla collaborazione a doppio braccio e dai carichi leggeri a quelli medi e pesanti, formando una matrice di prodotto altamente competitiva.
Implementazione dello scenario e assetto ecologico: potenziare la riqualificazione intelligente dell’industria manifatturiera
Come scenario di implementazione principale dei robot umanoidi Topstar, l’industria dello stampaggio a iniezione ha compiuto un passo avanti dalla “verifica tecnica” all'”implementazione della linea di produzione”.
Il robot umanoide su ruote “Xiaotuo” è stato verificato nella base di produzione di Topstar e in molteplici scenari industriali in virtù del suo carico elevato, alta precisione e flessibilità intelligente.
Può realizzare funzioni come il rilevamento e lo smistamento indipendenti, il funzionamento cooperativo a doppio braccio ad alto carico e la risposta flessibile alle esigenze di produzione di molteplici varietà. Può funzionare stabilmente a temperature ambiente comprese tra 0 ℃ ~ 50 ℃ e dispone di meccanismi di sicurezza meccanici come freni articolari per garantire un funzionamento affidabile in officine di stampaggio a iniezione polverose e ad alta temperatura.
La competitività di Topstar nel campo dei robot umanoidi è inseparabile dal layout dell’intera catena industriale, dalle capacità di ricerca e sviluppo tecnologico e dalle capacità di sinergia ecologica accumulate in molti anni nel settore delle apparecchiature intelligenti.
L’azienda ha costruito un ecosistema a circuito chiuso che integra “tecnologia – produzione – prodotti – scenari” e ha la capacità di tracciare l’intera catena industriale dalla ricerca e sviluppo dei componenti principali all’integrazione completa delle macchine, garantendo efficacemente la competitività principale dei prodotti e la stabilità della catena di fornitura.
Allo stesso tempo, Topstar integra attivamente le risorse a monte e a valle nella catena industriale e ha stabilito congiuntamente un’alleanza per l’innovazione ecologica dei robot umanoidi con una serie di società di componenti principali, istituti di ricerca scientifica e clienti finali per accelerare l’innovazione tecnologica e la trasformazione dei risultati e promuovere l’implementazione su larga scala di robot umanoidi in scenari più industriali.
In futuro, con la continua iterazione della tecnologia di intelligenza incorporata e la continua espansione degli scenari applicativi, Topstar continuerà a essere guidata dalla domanda del mercato, ad approfondire la ricerca e lo sviluppo tecnologico, ad arricchire la matrice dei prodotti, ad espandere gli scenari applicativi, a promuovere la trasformazione di più linee di produzione aziendali in intelligenti, a compiere la missione aziendale di “migliorare la produzione industriale” e a contribuire allo sviluppo dell’industria cinese dei robot intelligenti.
