De toekomst loopt op twee benen: de aankoopgids voor humanoïde robots in de industrie, het onderwijs en het onderzoek

Humanoïde robots openen een nieuwe dimensie van flexibiliteit in de automatisering: ze kunnen zich aanpassen aan uiteenlopende taken, naadloos met mensen samenwerken en autonoom functioneren in ongestructureerde omgevingen. Door hun bijzondere bouwvorm met twee armen, twee benen en een beweegbaar bovenlichaam onderscheiden ze zich duidelijk van de klassieke industriële robots.

Maar de ene humanoïde robot is de andere niet. Afhankelijk van de vereisten – of het nu gaat om onderzoek en ontwikkeling, het prototypen van nieuwe toepassingen of productief continu gebruik – hebben bedrijven en onderzoeksinstellingen verschillende platforms nodig. Deze gids toont de verschillende toepassingsgebieden en wijst de weg naar het juiste humanoïde platform voor elke behoefte.

Basisprincipes: definitie, technologie en verschillen

Wat is een humanoïde robot precies? Kort gezegd zijn het robots waarvan de fysieke vorm en bewegingsmogelijkheden zijn gebaseerd op het menselijk lichaam. Uitgerust met kunstmatige intelligentie (AI) kunnen ze zich autonoom verplaatsen en handelen in een voor mensen gebouwde omgeving.

Dit artikel in het reichelt-magazine biedt meer diepgaande informatie:

Is een humanoïde robot de moeite waard voor mijn project?

Humanoïde robots bieden voor bepaalde scenario’s aanzienlijke voordelen ten opzichte van klassieke industriële robots. Hun grootste pluspunt is de eenvoudige integratie in voor mensen ontworpen werkruimtes: ze zijn niet star op één plek gemonteerd en kunnen dankzij de door kunstmatige intelligentie (AI) aangestuurde sensoren en camera’s hun omgeving analyseren en zich daarin bewegen. Dure aanpassingen aan de infrastructuur zijn daardoor niet nodig.

Op termijn komt daar nog een voordeel bij: hun flexibiliteit. Klassieke industriële robots zijn meestal geprogrammeerd voor één enkele taak. Humanoïde robots hebben daarentegen het potentieel om meerdere en uiteenlopende soorten taken op één werkstation uit te voeren en frequente productwisselingen of de productie van varianten aan te kunnen zonder uitgebreide herprogrammering. Ook bestaat de mogelijkheid om via AI voortdurend te leren van ervaringen en eenmaal aangeleerde taken eenvoudig over te dragen naar andere humanoïde robots.

De technologie bevindt zich echter nog in een vroege industriële fase. Op dit moment zijn humanoïde robots vooral geschikt voor duidelijk gedefinieerde en terugkerende taken. Bij volledig ongestructureerde taken of hoge snelheden stuiten ze momenteel nog op hun grenzen.

Het juiste platform kiezen

De markt voor humanoïde robots groeit razendsnel en daarmee ook de verscheidenheid aan beschikbare systemen. Veel fabrikanten bieden binnen hun modelseries verschillende uitrustingsvarianten aan. Zo varieert het aanbod van Unitree, afhankelijk van het model en de configuratie, van instapsystemen en veelzijdig inzetbare universele robots tot krachtige onderzoeksplatforms. De volgende indeling dient daarom als oriëntatie. Bepalend voor de keuze van het juiste humanoïde platform zijn de betreffende uitrusting, prestaties en de specifieke eisen van het toepassingsgebied.

Instapsystemen

Instapsystemen, zoals die onder andere door AgiBot of LimX Dynamics worden aangeboden, zijn bij uitstek geschikt voor de ontwikkeling en het testen van ML-modellen, evenals voor demonstratiedoeleinden op het gebied van robotica. Deze systemen beschikken doorgaans over 20 tot 30 vrijheidsgraden, wat voldoende bewegingsflexibiliteit biedt voor illustratie en demonstratie.

De AI-prestaties maken eenvoudig reinforcement learning en elementaire autonome navigatie mogelijk. Dankzij een goede prijs-kwaliteitverhouding kunnen hogescholen, onderzoeksgroepen of start-ups zo eerste praktische ervaringen opdoen zonder enorme investeringen te hoeven doen.

Universele robots

Universele robots – bijvoorbeeld van Unitree – vormen het midden tussen kostenefficiëntie en prestaties: met 40 tot 45 vrijheidsgraden, meestal een draagvermogen van 5 tot 7 kg per arm en intelligente sensortechnologie zijn ze geschikt voor fundamentele, duidelijk gedefinieerde taken zoals materiaalbehandeling en pick-and-place-processen.

Dankzij AI zijn adaptieve taakherkenning en autonome besluitvorming mogelijk. Tot nu toe zijn de meeste toepassingen echter alleen mogelijk met professionele systeemintegrators en aanzienlijke engineeringinspanningen. Een voorbereide omgeving en nauwkeurig gedefinieerde taken zijn een voorwaarde; vaak is ook nog menselijke ondersteuning nodig.

Voor bedrijven geldt: universele robots kunnen een instapmogelijkheid zijn, maar vereisen realistische planning, gespecialiseerde ondersteuning en duidelijk afgebakende taken.

Krachtige platforms

Krachtige platforms, zoals die van Booster Robotics, Unitree oder PNDbotics, zijn daarentegen ontworpen voor veeleisende en complexe taken: ze beschikken over meer dan 50 vrijheidsgraden, een continu draagvermogen van 7 kg per arm, een uiterst nauwkeurige besturing en geavanceerde haptische feedback voor fijne montage. AI-systemen maken bovendien realtime aanpassing aan complexe scenario’s mogelijk.

In de toekomst zullen ze worden ingezet wanneer hoogprecisieproductie of extreme eisen aan kracht en nauwkeurigheid vereist zijn – bijvoorbeeld in de elektronica-industrie, de precisiemechanica en de lucht- en ruimtevaart. Eerste proefprojecten op deze gebieden laten veelbelovende resultaten zien.

Onderzoeksinstituten investeren vaak gericht in deze platforms om maximale mogelijkheden te hebben bij de ontwikkeling van nieuwe toepassingen en in fundamenteel onderzoek. Voor bedrijven is een investering hier alleen de moeite waard als de daadwerkelijke eisen dit prestatieniveau vereisen.

Belangrijk om op te merken is ook dat, in ieder geval op dit moment, een niet onaanzienlijk aantal humanoïde robots voornamelijk in de entertainmentbranche wordt ingezet, bijvoorbeeld op beurzen en showcases. Deze systemen zijn deels nog niet ontworpen of getest voor productief industrieel gebruik.

Checklist voor de aankoopbeslissing

Voordat u een keuze maakt voor een humanoïde platform, dient u zich enkele fundamentele vragen te stellen. De volgende checklist helpt u om alle relevante factoren in overweging te nemen en de juiste keuze te maken:

• Welke specifieke taken moeten worden uitgevoerd?
  Allereerst moet nauwkeurig worden gedefinieerd welke activiteiten de robot moet uitvoeren. Hoe duidelijker de eisen, hoe beter het geschikte platform kan worden geïdentificeerd.
  
  
• Welk budget is beschikbaar?
  Bij het budget moet niet alleen rekening worden gehouden met de aanschafkosten, maar ook met de installatie, integratie, training en het lopende onderhoud. Vaak is een goedkoper instapplatform zinvoller dan een duurder hoogwaardig systeem dat niet volledig kan worden benut.
  
   
• Hoeveel technische knowhow is er intern aanwezig?
  Wenn intern die Fähigkeiten für Integration und Wartung vorhanden sind, ist kein umfassender Support des Herstellers notwendig.
  
  
• Hoe belangrijk zijn ondersteuning door de fabrikant en onderhoud?
  Betrouwbare ondersteuning is cruciaal voor de beschikbaarheid van de oplossing. Reactietijden, de beschikbaarheid van reserveonderdelen en technische service moeten worden gecontroleerd.
  
  
• Zijn er veiligheids- of nalevingsvereisten?
  Vóór de aankoop moet altijd worden gecontroleerd of het gewenste platform ook voldoet aan de voorschriften van de betreffende industrie of branche.
  
  
• Moet het platform later worden uitgebreid?
  Dan moet het platform de mogelijkheid bieden om extra modules, sensoren of functies toe te voegen.

Typische verkeerde beslissingen vermijden

Ondoordachte aankopen kunnen al snel tot onnodige kosten leiden. Vaak wordt er bijvoorbeeld te veel geïnvesteerd in prestaties: veel bedrijven kiezen voor een krachtig platform, terwijl een goedkopere instapoplossing volstrekt voldoende zou zijn. Dit leidt tot overbodige kapitaaluitgaven en onnodig complexe bediening. Even vaak wordt de inspanning voor training en integratie onderschat, die de aanschafkosten al snel kan overstijgen.

Een ander kritiek punt is het gebrek aan aandacht voor ondersteuning en de beschikbaarheid van de fabrikant. Een ogenschijnlijk voordelig systeem met slechte ondersteuning kan een dure fout blijken te zijn, omdat uitval en een gebrek aan reserveonderdelen de productiviteit aanzienlijk beïnvloeden.

Niet in de laatste plaats moeten onrealistische verwachtingen ten aanzien van autonomie en AI-mogelijkheden worden vermeden. Humanoïde robots zijn geen volledig autonome systemen die zelfstandig complexe problemen oplossen, maar hebben duidelijke instructies en programmering nodig.

Conclusie: humanoïde robots als sleuteltechnologie voor de volgende ontwikkelingsfase

Humanoïde robots markeren de overgang naar een nieuw tijdperk van automatisering. Ze zijn inmiddels ook toegankelijk voor middelgrote bedrijven en hogescholen en niet langer voorbehouden aan grote concerns. Door voortdurende vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie en hardware zullen deze systemen de komende jaren nog krachtiger, autonomer en kostenefficiënter worden. Wie nu het juiste platform kiest en de eerste praktische ervaringen opdoet, zal morgen profiteren van de versnelde ontwikkeling en zich een doorslaggevend concurrentievoordeel verzekeren.

Afbeeldingen: Adobe Stock, reichelt elektronik