Fraunhofer IPA szabványos elemzéseket fejleszt az alkalmazás szempontjából releváns kritériumokra humanoid robotok esetében

Egy mérőcső segítségével mérik a részecskekibocsátást egy tisztatéri környezetben. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

A tesztek és benchmarkok hat kategóriába vannak sorolva. © Fraunhofer IPA

A tesztek és benchmarkok hat kategóriába vannak osztva. © Fraunhofer IPA

Az ütközés során fellépő erő becsléséhez a robot egy erőérzékelőnek ütközik, amelyet a kollaboratív robotok méréséhez is használnak. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Különböző futási útvonalakkal végzett mozgások révén vizsgálják az önstabilizáció képességét. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Az emberi robotok ipari alkalmazásokban való használatához releváns kritériumokat kell teljesíteni. A Fraunhofer IPA erre egy mércét fejlesztett ki. Ennek segítségével a gyártók és végfelhasználók semleges forrásból elemezhetik az emberi robotokat az energiahatékonyság, tisztatéri alkalmasság, adatbiztonság és más szempontok szerint.

A Fraunhofer Gyártástechnológiai és Automatizálási Intézet (IPA) egy átfogó, szabványosított humanoid robot elemzési mércét dolgozott ki. Ennek segítségével a gyártók és végfelhasználók első ízben objektíven értékelhetik ezen robotok valós képességeit, biztonságát és alkalmazhatóságát semleges forrásból. A moduláris felépítésű mérce hat alkalmazásorientált kritériumot foglal magában, és nemzetközileg elismert ipari szabványokra alapul, például ISO 14644 a tisztatéri alkalmasságról vagy ISO 10218 és ISO TS 15066 a funkcionális biztonságról.

A mérce valódi értékeléshez való átmenete a médiamegjelenéstől

A humanoid robotok médiában mindenhol jelen vannak, és lenyűgözőek emberhez hasonló megjelenésükkel. Ám a látványos bemutatók és a valós képességek között nagy a különbség. „Végfelhasználók és gyártók számára elengedhetetlen, hogy mögé nézzenek a marketingügynökségek által felépített álarcnak” – magyarázza Simon Schmidt, az Automatikus Rendszerek üzletágvezetője a Fraunhofer IPA-nál. „A piac túl volatilis és átláthatatlan ahhoz, hogy a humanoidokat saját alkalmazásokra megalapozottan értékelhessük és megbízhatóan összehasonlíthassuk őket.”

Mi az a mérce?

A mérce egy szabványosított szolgáltatás, mely során a Fraunhofer IPA kutatócsoportjai különböző kihívásokon keresztül vezetik végig a humanoid robotokat, és eredményeiket tudományosan értékelik. Ennek alapját a Baden-Württemberg Gazdasági, Munkaügyi és Turisztikai Minisztérium támogatásával, a „Tanuló rendszerek és kognitív robotika” KI-fejlesztési központ keretében nyert finanszírozás adta.

A mérce moduláris felépítése lehetővé teszi a gyártók, végfelhasználók és szoftverfejlesztők számára, hogy célzottan teszteljék saját alkalmazásuk szempontjából releváns területeket. A mérésnél, ahol lehet, az ipari szabványokhoz igazodik, melyek nemzetközileg elismertek és évtizedek óta alkalmazottak – például ISO 14644 a tisztatéri alkalmasságról vagy ISO 10218 és ISO TS 15066 a funkcionális biztonságról.

A mérce hat fő területre tagolódik:

1. Technológiák és alapvető képességek: A beépített szenzorok, MI-modellek, fogótípusok vizsgálata, valamint a futási sebesség, fogási erők és kezelhető terhelések tesztelése. Objektív mérőértékeket 3D-s nyomkövető rendszer és erőérzékelők segítségével gyűjtenek.

2. Komplex képességek: Gyakorlati szinten értékelik az általános feladatokat, mint lépcsőzés, akadályok leküzdése, mozgás- és erőpontosság, valamint reakcióidő. A tesztek szigorúek, hogy a jövőbeli modellgenerációk összehasonlíthatók legyenek.

3. Tisztatéri alkalmasság: Az ISO 14644-14 szerint a részecskekibocsátás, a kipárolgási viselkedés és a tisztíthatóság értékelése – kulcsfontosságú a félvezető-, gyógyszer- vagy élelmiszeripari alkalmazásokban.

4. Funkcionális biztonság (Safety): Központi szerepet tölt be az ember-robot kollaborációban. Tesztelik a stabilitást különböző felületeken, a kollíziók során alkalmazott erőkorlátokat, az akadályészlelést és a rendszer viselkedését meghibásodás esetén. A kollíziós tesztek ugyanazokkal az erőérzékelőkkel történnek, mint az ipari kollaboratív robotok esetében.

5. Kiberbiztonság (Security): Négy modulban vizsgálják a gyengeségkezelést, a biztonságos életciklust, a hálózati biztonságot és a behatolás elleni ellenállást – különösen a növekvő jogszabályi követelmények fényében.

6. Energiahatékonyság: A különböző forgatókönyvekben (állás, járás, emelkedőn való járás és terhelés mellett) mért akkumulátor-üzemidő és teljesítményfogyasztás. Az eredmények segítenek a reális alkalmazási tervek és a töltési ciklusok optimalizálásában.

A példaként a Unitree G1-et vették, amelyet a Fraunhofer IPA első alkalommal alkalmazott a mércén. A technikai alap egy 2025 májusában szállított Unitree G1 EDU-4 volt, Dex3-1 3-ujjas kézfejekkel és 1.04-es firmware-verzióval.

Amíg a robot jó önstabilizációt mutatott, és alkalmas lehet ISO 5 tisztatér osztályba, egyértelmű korlátokat is észleltek. Ütközéseknél erőhatások elérhetik az 500 newtonot – messze meghaladva a normál szerint megengedett fájdalomküszöböt. Emellett a kutatók egy kritikus Bluetooth-biztonsági rést is azonosítottak, amely a teszt idején elérhető szoftververzióban lehetővé tette a támadók számára a teljes távoli irányítást. Ez a rés ma már javítva van. Az energiahatékonyság tekintetében a maximális működési idő 2 óra 49 perc volt, ha csak állt, és 1 óra 49 perc, ha a tipikus forgatókönyvet, az állás és járás kombinációját vették figyelembe.

A mérce relevanciája a vállalatok számára

„A felhasználók közvetlenül értelmezhetik az eredményeket, így megtalálhatják a megfelelő humanoidot a megfelelő alkalmazáshoz” – hangsúlyozza Werner Kraus, a Fraunhofer IPA kutatási igazgatója. A mérce nemcsak egymással, hanem a bevált automatizálási komponensekkel is összehasonlíthatóvá teszi a humanoidokat. Ez különösen fontos, mivel:

– a demográfiai változások miatt az automatizálás egyre inkább szükségszerű a korábban manuális területeken
– a magas beruházási döntések megalapozott, objektív értékelést igényelnek
– a humanoidokra vonatkozó biztonsági normák csak 2028-ban várhatók (ISO 25785-1)
– a kiberbiztonsági szabályozások szigorodnak
– érzékeny gyártási környezetek megbízható adatokat igényelnek a szennyezés elkerülése érdekében

A mérce átláthatóságot biztosít egy átláthatatlan piacon, és lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy reális elvárásokat alakítsanak ki és minimalizálják a kockázatokat.

A Fraunhofer IPA tervezi, hogy további humanoidokat tesztel és összehasonlító adatbázist épít. A gyártók és felhasználók már most megrendelhetik az egyes mércétételeket vagy teljes körű vizsgálatokat, és élvezhetik a meglévő infrastruktúrát és szakértelmet.