С реализацией Плана действий по внедрению приложения «Робот+» отечественная индустрия гуманоидных роботов вступила в стадию ускоренного развития и стала одним из основных направлений интеллектуальной трансформации обрабатывающей промышленности.
Среди многих компаний, работающих в этой области, Topstar опирается на 18-летний опыт работы в промышленных сценариях и дифференцированный путь «саморазвитая технология + ориентация на сценарий» для создания матрицы продуктов-гуманоидных роботов, охватывающей множество сценариев применения. Ее первый колесный робот-гуманоид «Xiaotuo» стал эталонным продуктом для воплощения интеллектуальных приложений в промышленных сценариях.
Опираясь на полнофункциональную базовую технологию, структуру всей отраслевой цепочки и возможности крупномасштабного внедрения, Topstar сформировала уникальную конкурентоспособность в области промышленных гуманоидных роботов и стала важным партнером для интеллектуальной модернизации производственных компаний.
Обзор отрасли: роботы-гуманоиды стали новым направлением промышленной автоматизации
Индустрия гуманоидных роботов, движимая политическими полномочиями и рыночным спросом, вступила в золотой период развития.
План действий по внедрению приложения «Робот +», опубликованный на национальном уровне, четко предлагает расширить применение роботов в таких ключевых областях, как производство, обеспечивая четкие политические рекомендации для развития отрасли.
С точки зрения рынка, обрабатывающая промышленность сталкивается с трансформацией моделей многовариантного мелкосерийного производства. Постепенно выявляются ограничения традиционных промышленных роботов с точки зрения гибкой адаптации и обработки сложных задач. Роботы-гуманоиды с высокой степенью свободы и способностью независимого принятия решений могут лучше адаптироваться к динамичной производственной среде и решать болевые точки отрасли, такие как «трудности с изменением производства, низкая точность и высокая зависимость от рабочей силы».
Сфера домашних человекоподобных роботов представляет собой диверсифицированную модель развития: разные компании формируют дифференцированные макеты, исходя из своих собственных преимуществ.
Некоторые компании сосредотачиваются на сценариях потребительского уровня, научных исследований и образования, уделяя особое внимание оптимизации возможностей передвижения и интерактивному опыту; в то время как Topstar основан на природе промышленного производства и решает начать с индустрии литья под давлением, типичного промышленного сценария, чтобы создать робота-гуманоида, который «может работать и понимает мастерство».
Этот выбор обусловлен глубоким пониманием потребностей отрасли: промышленные сценарии предъявляют более строгие требования к грузоподъемности роботов, повторяющейся точности позиционирования, стабильности и адаптируемости процессов, а также требуют глубокой интеграции с существующими производственными линиями. Topstar, обладая 18-летним техническим опытом в области промышленной автоматизации и 15 000 опытом обслуживания клиентов, способна превратить технологию в реальную промышленную ценность.
Данные показывают, что с 2013 по 2023 год совокупный темп роста продаж промышленных роботов на китайском рынке превысил 24 %, а совокупный темп роста продаж промышленных роботов на внутреннем рынке достиг 32 %. Внутренняя доля увеличилась с 24% в 2013 году до почти 50% в 2023 году.
Масштабы рынка роботов-гуманоидов ускоряются благодаря интеллектуальной трансформации обрабатывающей промышленности, и продукты, способные реализовывать промышленные сценарии, будут иметь преимущества первопроходца в рыночной конкуренции.
Topstar воспользовалась этой возможностью и учла потребности промышленных сценариев при проектировании продукта, сформировав замкнутую модель разработки «технологические исследования и разработки – проверка сценария – итерация продукта – крупномасштабное применение».
Техническое ядро: комплексное самостоятельное исследование для создания основных возможностей роботов-гуманоидов
Самостоятельные исследования основных технологий — краеугольный камень конкурентоспособности гуманоидных роботов Topstar. Технологические прорывы компании в таких ключевых областях, как платформы управления, сервоприводы и механические конструкции, обеспечивают высокую надежность и производительность продукции в промышленных условиях.
Интеллектуальная платформа управления роботом X5 нового поколения, независимо разработанная Topstar, стала ключевым носителем, связывающим большую модель искусственного интеллекта и управление работой корпуса робота.
Платформа открывает более 500 групп базовых интерфейсов, а интерфейс управления движением в реальном времени достигает сверхвысокой частоты 500 Гц, обеспечивая реакцию на миллисекундном уровне для многоосной связи, что позволяет проводить рассуждения в реальном времени и сквозное выполнение команд для больших моделей искусственного интеллекта.
В промышленной двойной рабочей станции интеллектуального бокса интерфейс управления движением в реальном времени RGM (Realtime-Guided-Motion) платформы X5 создает замкнутую систему промышленного уровня «восприятие→решение→исполнение», которая эффективно решает распространенные в отрасли проблемы задержки ответа, отклонения управления и адаптации интерфейса, а также обеспечивает точность и гибкость совместной работы двух рук.
В то же время робот-гуманоид Topstar оснащен крупной моделью на основе VLA (Vision-Language-Action) с максимальной вычислительной мощностью до 3352TOPS, которая может реализовать автономное рассуждение и принятие решений по промышленным задачам.
На уровне восприятия робот использует камеры RGBD, чтобы обеспечить основу восприятия для идентификации материалов и автономного принятия решений в сложных средах; На уровне принятия решений система может самостоятельно генерировать оптимальные траектории захвата и динамически оптимизировать стратегии работы на основе условий работы, таких как изменения положения материала и колебания скорости конвейерной ленты, для обеспечения максимальной эффективности.
Что касается сервосистем, Topstar добилась технологического прорыва в области полосы пропускания контура скорости почти 1000 Гц благодаря исследованиям и разработкам высокопроизводительных сервоключевых технологий, которые могут обеспечить компенсацию обратной связи для скорости отклика многоосных систем и обеспечить высокоскоростное, высокоточное и синхронное управление движением.
Что касается проектирования механической конструкции, то благодаря использованию метода структурного проектирования, основанного на оптимизации динамики и статики, а также специальной облегченной технологии из магниево-алюминиевого сплава, отраслевая проблема традиционных роботизированных манипуляторов, заключающаяся в том, что трудно найти баланс между легким весом, высокой нагрузкой и высокой жесткостью, была решена.
Матрица продуктов: серия роботов-гуманоидов, охватывающая все сценарии
Основываясь на концепции модульного дизайна, Topstar создала матрицу продуктов гуманоидных роботов, охватывающую различные прикладные потребности, включая три серии колесных роботов-гуманоидов, роботов-гуманоидов с двумя руками и роботов-гуманоидов-манипуляторов, которые можно гибко и совместно развертывать в соответствии с потребностями производственной линии для достижения максимальной оптимизации затрат и выгод.
Xiaotuo — первый колесный робот-гуманоид компании Topstar, выпущенный во всем мире. Это универсальный продукт, специально созданный для промышленных сценариев.
Это также первый робот-гуманоид, который будет применяться в индустрии литья под давлением. Его основные параметры полностью адаптированы к промышленным потребностям: 21 степень свободы обеспечивают высокую гибкость движений, максимальная нагрузка на обе руки составляет 20 кг, что позволяет ему выполнять тяжелые задачи, такие как погрузка тяжелых предметов и сборка деталей; повторяемая точность позиционирования руки составляет ±0,05 мм, что соответствует требованиям точной эксплуатации;
высоту можно динамически регулировать в диапазоне от 1,2 до 1,8 метра, а благодаря функциям подъема и изгиба талии он может адаптироваться к производственным линиям и рабочим процессам разной высоты. Мобильность «Сяотуо» также отвечает потребностям промышленных сценариев.
Колесное шасси поддерживает всенаправленное движение со скоростью 1,5 м/с. Большая батарея емкостью 3 кВтч обеспечивает работу при полной нагрузке более 6 часов. Он также поддерживает несколько методов пополнения энергии, таких как замена батареи, автоматическая перезарядка и прямое подключение к сети.
В настоящее время «Сяотуо» официально «присоединился» к базе по производству интеллектуального оборудования Topstar и стал сотрудником-гуманоидным роботом №1. Он может выполнять различные промышленные задачи, такие как размещение пластин, сортировка, проверка, транспортировка/погрузка и разгрузка, а также проверка, демонстрируя сильные способности адаптации к месту действия.
Робот-гуманоид с двумя руками использует метод настольной установки и подходит для сценариев высокоточной совместной работы на стационарных станциях.
Изделие имеет 7*2 (обе руки) + 2 (голова) + 1 (талия) степени свободы, а рабочий радиус обеих рук составляет 690 мм, что позволяет выполнять широкий спектр операций; номинальная нагрузка составляет 10 кг, максимальная нагрузка — 20 кг, что может удовлетворить потребности операций средней и тяжелой нагрузки; повторяемая точность позиционирования достигает ±0,03 мм.
Два сустава головы поддерживают покачивание (±90°) и кивание (-28°~45°) и взаимодействуют со зрительной системой для достижения комплексного восприятия рабочей зоны; максимальная скорость соединения составляет 180°/с, а максимальная скорость TCP составляет 1 м/с, что обеспечивает эффективность работы.
Благодаря фиксированному методу развертывания для установки на рабочем столе, повторяемой точности позиционирования ±0,03 мм и высокой гибкости координации обеих рук этот продукт обеспечивает высокоточное и стабильное решение автоматизации для сценариев работы на стационарной станции в 3C-электронике, игрушках, упаковке и других отраслях.
Кроме того, Topstar также выпустила легкую гуманоидную роботизированную руку, предназначенную для точной работы на одной рабочей станции. Он имеет 7 степеней свободы, рабочий радиус 690 мм, номинальную нагрузку 5 кг, максимальную нагрузку 10 кг и массу тела всего 15 кг (без шкафа управления), что облегчает гибкое развертывание. Повторяемая точность позиционирования продукта достигает ±0,03 мм, что дает преимущества в энергопотреблении в высокоточных рабочих сценариях; диапазон движений суставов и максимальная скорость соответствуют показателям двуручных роботов, что обеспечивает гибкость и эффективность в работе. Все три продукта продолжают позиционировать продукты Topstar «промышленного уровня» и сохраняют единообразие с точки зрения основных технологий, стандартов интерфейса и конструкции безопасности.
В то же время, благодаря дифференцированным формам и конфигурациям параметров, они охватывают все сценарии промышленных потребностей: от стационарных рабочих станций до мобильных операций, от работы одной руки до совместной работы двух рук, а также от легких до средних и тяжелых нагрузок, образуя высококонкурентную матрицу продуктов.
Реализация сценария и экологическая схема: содействие разумной модернизации обрабатывающей промышленности
В качестве основного сценария внедрения гуманоидных роботов Topstar индустрия литья под давлением достигла прорыва от «технической проверки» к «развертыванию производственной линии».
Колесный робот-гуманоид «Xiaotuo» был проверен на собственной производственной базе Topstar и в различных промышленных сценариях благодаря своей высокой нагрузке, высокой точности и интеллектуальной гибкости.
Он может реализовывать такие функции, как независимое обнаружение и сортировка, совместная работа двух рук при высокой нагрузке и гибкое реагирование на различные производственные потребности. Он может стабильно работать при температуре окружающей среды от 0 ℃ до 50 ℃ и оснащен механическими механизмами безопасности, такими как шарнирные тормоза, для обеспечения надежной работы в высокотемпературных и пыльных цехах литья под давлением.
Конкурентоспособность Topstar в области человекоподобных роботов неотделима от ее структуры всей отраслевой цепочки, возможностей технологических исследований и разработок, а также возможностей экологической синергии, накопленных за многие годы в индустрии интеллектуального оборудования.
Компания создала замкнутую экосистему, которая объединяет «технологии – производство – продукты – сценарии» и имеет возможность выстроить всю отраслевую цепочку от исследований и разработок основных компонентов до полной интеграции оборудования, эффективно обеспечивая основную конкурентоспособность продукции и стабильность цепочки поставок.
В то же время Topstar активно интегрирует добывающие и перерабатывающие ресурсы в отраслевой цепочке и совместно создала экологический инновационный альянс гуманоидных роботов с рядом основных компаний-компонентов, научно-исследовательскими институтами и конечными клиентами для ускорения технологических инноваций и трансформации достижений, а также содействия широкомасштабному внедрению гуманоидных роботов в более промышленных сценариях.
В будущем, благодаря непрерывному обновлению встроенных интеллектуальных технологий и постоянному расширению сценариев применения, Topstar продолжит руководствоваться рыночным спросом, углублять технологические исследования и разработки, обогащать матрицу продуктов, расширять сценарии применения, способствовать преобразованию большего количества корпоративных производственных линий в интеллектуальные, выполнять корпоративную миссию «сделать промышленное производство лучше» и вносить вклад в развитие индустрии интеллектуальных роботов в Китае.
