Agility Robotics stellt mit Digit 5 eine neue Generation seines humanoiden Industrieroboters vor. Laut Hersteller kann er Behälter mit 23 kg heben. Zudem verfügt er über neu gestaltete Beine, eine Schnellladefunktion und ein Sicherheitssystem für die Arbeit in der Nähe von Menschen.
Mit Digit 5 richtet der US-Hersteller Agility Robotics seinen humanoiden Roboter stärker auf die Anforderungen von Lagern und Fabriken aus. Jonathan Hurst, Mitgründer des Unternehmens und dort für die Robotik verantwortlich, beschreibt eine Maschine, die massiver ist als die früheren Generationen. Bei der Konstruktion stehen nun das Handhaben von Lasten, Ausdauer und Sicherheit im Vordergrund, nicht mehr Geschwindigkeit oder Wendigkeit.
Neue Bauweise für das Heben von 23-kg-Behältern
Die auffälligste Änderung betrifft die Beine. Frühere Digit-Generationen nutzten eine von Vögeln inspirierte Bauweise mit nach hinten gerichteten Gelenken. Digit 5 erhält Beine, deren Aufbau eher dem eines Menschen ähnelt.
Die Änderung reagiert auf ein Problem beim Umschlag von Lasten: Bei der alten Bauweise konnte der Knöchel den Boden berühren, wenn der Roboter in die Hocke ging. Durch die neue Anordnung können die Motoren in Knien und Hüften gemeinsam dazu beitragen, den Roboter wieder aufzurichten, nachdem er eine Last vom Boden aufgenommen hat.
Laut Jonathan Hurst wiegt Digit 5 mehr als 120 kg und wurde dafür ausgelegt, wiederholt Behälter mit 23 kg zu heben, unter anderem um sie in bis zu 1,75 m hohe Regale zu stellen. Diese Entwicklungsziele stützen sich auf die Empfehlungen des US-amerikanischen National Institute for Occupational Safety and Health zum Heben und Tragen von Lasten durch Menschen.
Die Motoren müssen ein hohes Drehmoment liefern, um die Lasten zu heben, und zugleich die Kräfte präzise regeln, die der Roboter bei Kontakt mit seiner Umgebung ausübt. Das erfordert eine voluminösere Struktur und leistungsstärkere Aktoren.
Im Gegenzug verzichtet Digit 5 auf einige dynamische Fähigkeiten seiner Vorgänger: Laut Hurst kann diese Generation nicht mehr wie die früheren rennen oder springen.
Laden in 9 Minuten: Ziel sind 20 Arbeitsstunden pro Tag
Agility Robotics hat zudem die Stromversorgung überarbeitet, um den Anforderungen industrieller Betriebe gerecht zu werden. Der Hersteller gibt eine Laufzeit von 90 Minuten an, gefolgt von einer vollständigen Ladung in 9 Minuten.
Die vorgesehene Ladestation soll 240 A bei 48 V liefern. Der Roboter soll diese Station selbstständig anfahren können, um seinen Akku in Arbeitspausen aufzuladen.
Laut Jonathan Hurst nehmen Akku und Kühlsystem rund 75 % des Rumpfvolumens ein. Lüfter lassen die Luft durch interne Kanäle zirkulieren, um die Erwärmung beim Schnellladen zu begrenzen.
Agility Robotics strebt damit einen Betrieb von bis zu 20 Stunden pro Tag mit regelmäßigen Ladepausen an. Dabei handelt es sich um ein angekündigtes Ziel für Digit 5, nicht um das Ergebnis eines Dauerbetriebs, das bereits im Praxiseinsatz bestätigt worden wäre.
Digit 5 soll anhalten und die Motoren abschalten, wenn sich ein Mensch nähert
Die Sicherheit ist die zweite große Neuerung. Bei den bisherigen kommerziellen Einsätzen von Digit 4 waren physische Absperrungen zwischen Robotern und Beschäftigten nötig, vor allem um regulatorische Vorgaben und Anforderungen der Versicherer zu erfüllen.
Für Digit 5 hat Agility Robotics zwei Jahre in die Entwicklung einer Architektur investiert, die das Arbeiten in der Nähe von Menschen ermöglichen soll.
Das vorgesehene System beruht auf Sicherheitssensoren, physischen Schutzvorrichtungen und eigenen Rechnern für die Schutzfunktionen. Nähert sich eine Person, ist der Roboter darauf programmiert, einen festgelegten Ablauf einzuhalten:
- Den laufenden Vorgang unterbrechen.
- Die getragene Last abstellen.
- Sich bis auf den Boden absenken.
- Die Stromversorgung der Motoren abschalten, bevor die Person ihn berühren kann.
Diese Strategie soll das Risiko eines Kontakts mit einer schweren, motorisierten Maschine verringern. Sie bedeutet zugleich, dass der Roboter seine Tätigkeit unterbrechen muss, sobald eine Person seinen Sicherheitsbereich betritt.
Jonathan Hurst bezeichnet diese Architektur als ersten Schritt hin zu einem Miteinander von humanoiden Robotern und Bedienpersonal. In die Konstruktion flossen unter anderem die Anforderungen der europäischen CE-Konformität, die UL-Zertifizierungen für elektrische Sicherheit in Nordamerika sowie die Grenzwerte der US-amerikanischen Federal Communications Commission für elektromagnetische Emissionen ein. Diese Normen stehen für die bei der Entwicklung berücksichtigten Anforderungen, nicht für eine bereits erteilte Zertifizierung von Digit 5.
Von kommerziellen Einsätzen mit Digit 4 zur neuen Generation Digit 5
Digit 5 baut auf mehreren Jahren industrieller Erprobung auf. 2019 hatte Agility Robotics gemeinsam mit Ford eine Demonstration gezeigt, in der Digit 1 Pakete von einem autonomen Fahrzeug zu einem Wohnhaus trug.
Die folgenden Generationen wurden schrittweise auf die Logistik ausgerichtet. Agility Robotics arbeitete unter anderem am Bewegen und Sortieren von Kartons, während Amazon Digit 4 für den Transport und das Stapeln von Behältern testete.
Digit 4 wurde außerdem kommerziell beim Logistikdienstleister GXO eingesetzt. Dadurch konnte der Hersteller die Anforderungen an Wartung, Verfügbarkeit und Betrieb ermitteln, die mit einem realen Industrieeinsatz verbunden sind.
Digit 5 markiert eine weitere Stufe dieser Industrialisierung. Agility Robotics bezeichnet ihn als seine erste humanoide Plattform, die von Anfang an auf die betrieblichen Anforderungen der Kunden hin entwickelt wurde. Die Markteinführung ist angekündigt, der verlängerte Betrieb und das Arbeiten neben Bedienpersonal sind dagegen die technischen Ziele dieser Generation.
Modulare Plattform für weitere Aufgaben in Lager und Produktion
Das Handhaben von Behältern bleibt die erste Zielanwendung. Agility Robotics will die Einsatzmöglichkeiten von Digit 5 jedoch schrittweise auf weitere Tätigkeiten in Lagern und Produktionsstätten ausweiten.
Die von Jonathan Hurst beschriebene Roadmap umfasst das Greifen einzelner Objekte, die Beschickung von Maschinen, die Bereitstellung von Teilen für Montage und Versand und anschließend Montagearbeiten.
Um diese Entwicklung zu unterstützen, verfügt Digit 5 über eine modulare Architektur und Schnittstellen für den Werkzeugwechsel. So will Agility Robotics einzelne Teilsysteme weiterentwickeln, ohne die gesamte Plattform neu aufbauen zu müssen.
Zudem betreibt der Hersteller mit RoboFab eine eigene Fertigungsanlage in Salem, Oregon. Laut Agility Robotics hat das 70.000 Quadratfuß große Werk eine Produktionskapazität von mehr als 10.000 Digit-5-Robotern pro Jahr. Diese angegebene Kapazität entspricht nicht der Zahl tatsächlich produzierter oder ausgelieferter Roboter.
Künftige Digit-Versionen sollen unter anderem von den Daten aus dem industriellen Betrieb profitieren, um ihr Verhalten zu verbessern und neue Fähigkeiten zur Manipulation zu entwickeln.