Robottiikka ja lisävalmistus vuonna 2023

Tämä on ollut hieno vuosi teknologisen edistymisen kannalta, jossa on tehty läpimurtoja kvanttilaskennassa ja 5G:ssä, AR/VR:ssä, suurissa kielimalleissa ja tekoälyssä (AI). Teknologiamaisema on muuttunut dramaattisesti näiden uraauurtavien innovaatioiden ansiosta.

Tänään tarkastelemme kahta merkittävää alaa, robottiikkaa ja lisävalmistusta, jotta voimme nähdä, mihin olemme menossa.

Robottiikka nautti erityisen jännittävän vuoden 2023 uusien teknologioiden myötä, kun kehittäjät jatkoivat rajujen rajojen työntämistä siinä, mitä robotit voivat tehdä. Kaikki nämä edistysaskeleet alan osalla osoittavat, että robottiikka on hallitseva teknologia jatkuvasti muuttuvassa teknologiamaisemassa, kun ne vallankumouksellisesti muuttavat tapaa, jolla työskentelemme, elämme ja leppymme, ja tulevat olennaiseksi osaksi elämäämme.

Sitten on lisävalmistus (AM) tai lisäkerrosvalmistus (ALM), joka on kaikki 3D-tulostuksen asioista. Se on tietokoneohjattu prosessi, jossa materiaaleja kootaan yleensä kerroksittain, luomaan objekteja kolmiulotteisen mallidatan perusteella.

Joten, katsotaan, mitkä ovat näiden kahden alan merkittävimmät kehitysaskeleet vuonna 2023!

Ihmisrobotit johtavat robottiikkaa

Robottiikka on ala, joka koskee robottien käsittelyä, suunnittelua, rakentamista ja käyttöä tehtävien suorittamiseen, jotka tyypillisesti tehdään ihmisillä. Tässä robottiikka on itsestään toimiva kone, joka usein suorittaa yksinkertaisia, toistuvia tehtäviä itsenäisesti.

Tänä vuonna näimme useita ihmismäisiä robottiikkaa, joita kutsutaan humanoidirobotteiksi, jotka ovat saaneet paljon julkisuutta. Nämä robotit ovat ihmismäisiä, koska ne muistuttavat ihmisen kehon muotoa ja tyypillisesti niissä on torso, pää, kädet ja kaksi jalkaa. Ensisijaisesti nämä robotit on rakennettu vuorovaiktuakseen ihmisten työkalujen kanssa ja niitä käytetään myös tarkastuksessa ja ylläpidossa. Viimeisimmät versiot näistä robooteista voivat puhua, kävellä ja työskennellä kuin ihmiset.

Jotkut suositut humanoidirobotit ovat Nadine japanilaisesta yrityksestä Kokoro, joka on empaattinen robotti, jolla on persoonallisuus, mieliala ja tunteet, jotka tekevät silmäniskuja ja vastaavat terveisiin. Geminoid DK on toinen erittäin realistinen humanoidi, joka näyttää ihmiseltä. Humanoidi Junco Chihira on luotu Toshiban toimesta, työskentelee matkailuneuvontapalvelussa ja omistaa puheentunnistusominaisuudet. Sitten on Jia Jia, joka voi käydä normaalia keskustelua mikrobiologisilla kasvojen ilmeillä puheenluontitilojen ja kasvojen tunnistusteknologioiden avulla.

Emme voi unohtaa Sophian, jota pidetään kehittyneimpänä humanoidirobotina. Sen ensiesittely oli vuonna 2016, ja sen suunnitteli Hanson Robotics. Sophia on maailman ensimmäinen robotti, jolla on kansalaisuus, ja se on myös YK:n kehitysohjelman robotti-innovaatioiden lähettiläs. Se luotiin tavoitteena luoda robotti, joka voi hankkia sosiaalisia taitoja, ja se on upotettu neuroverkkoihin ja tekoälyyn tunnistamaan ihmisten kasvot ja ymmärtämään heidän eleitä ja tunteitaan.

Avaruusjärjestö NASA on myös kehittänyt oman humanoidirobotin nimeltä Valkyrie, joka on 6 jalkaa 2 tuumaa pitkä ja painaa 300 naulaa (136 kg). Tämä kaksijalkainen humanoidirobotti on nyt päässyt loppuvaiheisiin testauksessa NASAn Johnsonin avaruuskeskuksessa Texasissa. Robotti on suunniteltu toimimaan vahingoittuneissa tai heikentyneissä ympäristöissä, mikä tarkoittaa alueita, jotka ovat kärsineet luonnonkatastrofeista.

Robotit kuten Valkyrie voivat myös toimia avaruudessa jonain päivänä, kun NASAn Dexterous Robotics -tiimin johtaja Shaun Azimi sanoo, että avaruudessa humanoidirobotit voivat mahdollisesti suorittaa riskialttiita tehtäviä, jotta astronautit voivat keskittyä tutkimukseen ja löytöihin. Tämän idean takana ei ole korvata ihmishenkilöstöä, vaan sen sijaan humanoidirobotit tekevät “tylsät, likaiset ja vaaralliset” työt kuten auringonpaneleiden puhdistus tai avaruusaluksen vikaisen laitteiston tarkastus, kun taas ihmiset keskittyvät “korkeampitasoiseen toimintaan”.

Tätä varten NASA on yhteistyössä robottiikkaan erikoistuneiden yritysten, kuten Texasissa toimivan Apptronikin kanssa, joka kehittää Apolloa, jolla on kyky olla “yhteys 22 tuntia päivässä” suorittaessaan toimitusketjuun liittyviä tehtäviä varastoissa ja valmistuslaitoksissa, ja tulevaisuudessa siirtyä myyntiin ja lopulta avaruuteen. Apptronik aikoo aloittaa näiden robottien toimittamisen yrityksille ensi vuonna.

Lisäksi muita humanoidirobotteja, jotka tulivat esiin tänä vuonna, olivat Teslan Optimus, Unitreen H1, Sanctuary AI:n kuudes sukupolvi Phoenix ja Figure AI:n Figure 01. Itse asiassa Kiina ilmoitti hiljattain aikovansa valmistaa joukkoon humanoidirobotteja vuoteen 2025 mennessä. Sillä aikaa Agility Robotics rakentaa tehdasta, “RoboFabia”, jossa voidaan valmistaa jopa 10 000 robottia vuodessa. E-commerce-jätti Amazon on myös aloittanut ensimmäisen kaupallisen testauksen humanoidirobotilla.

Boston Dynamics tekee hienoa työtä tässä alassa. Joten oppikaamme heistä.

1. Boston Dynamics

Humanoidirobotien maailmassa Boston Dynamics on tunnetuin nimi, joka aikaisemmin tänä vuonna julkaisi videoita Atlas-robotistaan, joka juoksi, nosti lautoja ja heitti työkalupussin simuloidussa rakennuskohteessa. Atlas-ohjauksen johtaja Ben Stephensin mukaan on “pitkä matka” ennen kuin kaksijalkaiset robotit voivat toimia luotettavasti rinnakkain ihmisten kanssa, mutta “tämä on robotiikan tulevaisuus”.

Perustettu vuonna 1992 MIT:n sivuliikkeeksi, Boston Dynamics on robottiikan suunnitteluyritys, joka kehittää myös ohjelmistoja ihmisen simuloinnista ja koulutuksesta. Yrityksen tehtävänä on konseptoida ja luoda poikkeuksellisia robottiikkaa, jotka vähentävät vaaroja ja fyysisesti vaativia työtehtäviä ja rikastavat ihmisten elämää.

Sen humanoidirobotti Atlas, jonka se määrittelee “maailman dynaamisimmaksi humanoidirobotiksi”, antaa Boston Dynamicsille mahdollisuuden työntää koko kehon liikkeen ja käsien manipulaation rajoja. Atlasia käytetään tutkimaan humanoidimuodon potentiaalia ja osoittamaan yrityksen pyrkimyksiä kehittää seuraavan sukupolven robottiikkaa, jolla on liikkeen, havainnon ja älykkyyden ominaisuudet.

Tekoäly ihmisen ja robotin vuorovaikutuksessa

Tekoäly eli tekoäly, joka on koneiden tai ohjelmistojen älykkyys, koki valtavan edistymisen tänä vuonna ja muodostui voimakkaaksi voimaksi useiden alojen, mukaan lukien robottiikan, muuttamisessa. Konenäön kautta tekoäly mahdollistaa robotteja oppia ja suorittaa tiettyjä tehtäviä.

Tekoälytekniikoita tarvitaan itse asiassa robotteja varten, jotta ne voivat ymmärtää ihmisen käyttäytymistä, eleitä ja kehonkieltä ja ilmaista tunteita. Tutkijat käyttävät tekniikoita, kuten tunneiden tunnistamista, puheentunnistusta ja ennustavia kielimalleja, parantamaan robotin viestintää ja vuorovaikutusta ja jopa vuorovaikuttaa tunteellisemmin.

Tekoälyn edistys antaa robotteille kognitiivisia kykyjä, joita ei aiemmin ollut mahdollista, mikä tekee tekoälykoneista välttämättömiä useissa aloissa. Tämä robottiikan ja tekoälyn risteys antaa myös syntyä muille aloille, ja tekoälyrobotiikka on tällä hetkellä 15 miljardin dollarin markkinakokoinen ja odotetaan kasvavan 36,78 miljardiin dollariin tämän vuosikymmenen lopussa.

Tekoälyä sovelletaan robottiikassa monin tavoin, alkaen koneoppimisesta. Oppimalla datan ja kokemusten kautta, mikä on välttämätöntä tehtävien suorittamiseen, joissa tarvitaan mallintunnistusta, parannetaan robotien suorituskykyä. Robotit käyttävät myös tekoälykäyttöisiä tietokoneen näköjärjestelmiä visualoidakseen visuaalista tietoa, mikä on välttämätöntä tunnistamaan objekteja, ihmisiä ja esteitä, jotka auttavat niitä navigoimaan.

Tekoälyalgoritmit tukevat myös robottiikkaa muodostamaan parhaat polut navigoidakseen monimutkaisissa ympäristöissä, parantamaan tarkkuutta sallimaan tarkan hallinnan käsistä ja otteista ja tekemään itsenäisiä päätöksiä sopeutua dynaamisiin tilanteisiin ilman jatkuvaa ihmisen väliintuloa.

Luonnollisen kielen prosessoinnin (NLP) integrointi antaa robotteille mahdollisuuden ymmärtää ihmisten käskyjä ja vastata niihin paremmin, parantaen niiden arvoa ihmisen ja robotin vuorovaikutuksessa ja tekee niistä käyttäjäystävällisempiä. Tässä sfäärissä OpenAI:n ChatGPT, suurin tarina robottiikassa, automaatiossa ja tekoälyssä tänä vuonna, merkitsi uuden aikakauden ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksessa.

ChatGPT on NLP-työkalu, joka perustuu tekoälytekniikkaan, joka mahdollistaa ihmismäisen keskustelun chatbotin kanssa. Muutamassa kuukaudessa ChatGPT saavutti 100 miljoonan käyttäjän, mikä johti useiden yritysten julkaisemiseen omia generatiivisia tekoälyohjelmia. Muita suuria kielimalleja (LLM) – jotka tekevät generatiivista tekoälyä tai keskustelutekoälyä – ovat Google Gemini LLM, joka mahdollistaa Bard, Amazon Olympus ja Meta Llama 2.

Tämä kehitys generatiivisessa tekoälyssä avasi uusia mahdollisuuksia robottiikassa. Esimerkiksi tänä vuonna Microsoft paransi ChatGPT:ää toimimaan robottikädellä ja navigoimaan ilmalaivassa. Yritys ilmoitti myös aikovansa kehittää GPT-pohjaisia robottiikkaa ja käyttää generatiivista tekoälyä robotin luomisessa. Samaan aikaan tutkijat Sveitsissä ja Alankomaissa käyttivät ChatGPT:stä saatuja oivalluksia kehittääksesi tomaattien poimintarobotti. Sitten on Agility Robotics, joka tutki suurten kielimallejen (LLM) käyttöä hallitakseen mobiilia manipulaatiota robottiinsa Digit.

Kuten näimme, tekoäly auttaa kohottamaan robotien kykyjä tehdä niistä joustavampia, älykkäämpiä ja taitavampia suorittamaan erilaisia tehtäviä. Se mahdollistaa myös robotteille tunnistaa ihmisten eleitä, ymmärtää aikomuksia ja tehdä sopivia vastauksia, mikä mahdollistaa tehokkaamman ja turvallisemman yhteistyön ihmisten ja robotien välillä.

Klikkaa tästä parhaiden robottiikkakirurgian osakkeiden luetteloon.

2. Hanson Robotics

Tämä tekoäly- ja robottiikkaan erikoistunut yritys luo sosiaalisesti älykkäitä koneita ja on tunnettu Sophia-robotista. Hanson Robotics osallistuu materiaalitieteeseen, robottiikkaan, tekoälyn tutkimukseen ja kehitykseen sekä kokemussuunnitteluun “herättääkseen robotit eloon” ei vain hyödyllisinä tuotteina vaan myös mielenkiintoisina hahmoina.

Marraskuussa 2023 Hongkongissa sijaitseva robottiikkaan erikoistunut yritys kehitti maailman ensimmäisen tekoälyhumanoidirobotin, Mikan, yhteistyössä luksuselämän yrityksen Dictatorin kanssa. Mika liittyi Dictatoriin sen toimitusjohtajana “vastuussa Arthouse Spirits DAO -projektista ja DAO-yhteisön kanssa viestimisestä” yrityksen puolesta.

Tämä ei kaikkea. Mika sai myös kunniaprofessorin arvonimen 2023/24 Collegium Humanum -yliopiston avajaisissa ja piti puheen, jossa korostettiin tekoälyalan edistymistä. Hanson Roboticsin toimitusjohtaja David Hanson on korostanut “ihmisyyden” tekoälytekniikassa ja että tekoälyä on opetettava “huolehtimaan ihmisistä”.

Edistyneet 3D-tulostimet

Vaikka ensimmäinen 3D-tulostustekniikka keksittiin jo 1980-luvun alussa, se on kasvanut merkittävästi viime vuosina, ja sen maailmanlaajuinen markkinakoko on arvoltaan 18,33 miljardia dollaria vuonna 2022. Tämä markkina on arvioitu kasvavan lähes 100 miljardiin dollariin vuoteen 2032 mennessä.

Kun yritykset alkoivat tarjota halpoja kuluttajatasoisia 3D-tulostimia 2010-luvulla yhdistettynä median sekasorron kanssa, jättiläiset kuten General Electric ja Hewlett Packard tulivat mukaan, ja nyt alan näkee todellisia sovelluksia alueilla kuten:

• Mallinnus ja tuotekehitys
• Valmistus
• Lääketiede
• Ilmailu- ja avaruusteollisuus
• Rakennus
• Autoteollisuus
• Koulutus
• Tutkimus ja muut

Tällä tavoin se rikkoo perinteisiä markkinoita auttaakseen muita yrityksiä kiihdyttämään suunnittelun lopullistamista, tuottamaan enemmän ja innovoida nopeammin.

Lisävalmistuksessa tai 3D-tulostuksessa yritykset työskentelevät parantamaan 3D-tulostimien suorituskykyä sallimaan tiettyjä prosesseja ja käyttötarkoituksia. Edistysaskeleet tässä alalla vähentävät lisävalmistusprosessien energiavaatimuksia ja parantavat tulostimen liikettä. Nämä edistysaskeleet johtavat 3D-tulostuksen kustannuksen laskuun ja auttavat teknologian saavuttamaan laajemman saatavuuden.

3D-tulostimien suosion ja innovaation ollessa standardi lisävalmistuksessa, monet startup-yritykset työskentelevät parantamaan teknologiaa. Esimerkiksi suomalainen startup-yritys Brinter on luonut modulaarisen biotulostimen lääketieteellisille ja elämänaloille. Heidän biotulostimellaan voidaan tulostaa erilaisia bioMusteita, ja siinä on sisäänrakennettu UV-valo desinfiointia varten, mikä mahdollistaa tutkijoiden tulostaa elimiä, syöpämalleja ja henkilökohtaisia lääkkeitä.

Yhdysvalloissa startup-yritys Verde Mantis on kehittänyt helppokäyttöisen pöytämallisen 3D-tulostimen, jossa on sisäänrakennettu kamera, itsestään tasoittuva alusta ja Raspberry Pi -moduuli.

Muita 3D-tulostimien edistysaskeleita ovat Hybrid PhotoSynthesis (HPS) -tekniikka, joka yhdistää SLA (laser) – ja DLP-tekniikkaa hyödyntääkseen niiden resoluutiota ja nopeutta, mikä auttaa saavuttamaan parempia tuloksia resin 3D -tulostuksessa. Lisäksi tulostimen itsensä kehittämisen ohella yritykset kehittävät uusia materiaaleja.

UpNano on yksi tällainen yritys, joka loi UpFlowin ensimmäisenä mikro 3D -tulostuslaitteena mikrofluidisten laitteiden tulostamiseen sen tulostimella, mikä mahdollisti medtech-startup Fertilisille kehittää solukulttuurilaitteen IVF-markkinoille.

Automaatio, ohjelmistokehitys, metalli 3D -tulostus ja digitaalisen toimitusketjun nousu ovat muita trendejä tässä sektorissa. Haasteita kuitenkin edelleen muodostavat skaalautumisen vaikeus, teknologian rajoitukset ja laitteiden, materiaalien ja ennen ja jälkeen prosessoinnin kustannukset.

3D-tulostus on vihdoin saamassa huomiota pitkän ajan jälkeen, mikä sen kannattajien mukaan voi lopulta massatuottaa kaikkea lentokoneen osista lääkintälaitteisiin.

3. Stratasys

Perustettu vuonna 1989, Stratasys on tunnettu ratkaisujen tuottamisesta eri aloille, ja se on ylpeä siitä, että sen perustaja loi yhden ensimmäisistä 3D-tulostimista. Julkinen yritys on markkina-arvoltaan 1 miljardi dollaria, ja sen osakkeet kaupataan 14,51 dollarilla, mikä on 22,34 prosenttia enemmän tänä vuonna. Yrityksen viimeisen 12 kuukauden liikevaihto on 630,579 miljoonaa dollaria, ja sen EPS (TTM) on -1,61, P/E (TTM) on -9,03, ja ROE (TTM) on -4,82 prosenttia.

Viime aikoina yritys vastaanotti epävirallisen ostotarjouksen Nano Dimension Ltd:ltä kaikista osakkeista, joita se ei omista, 16,50 dollarilla käteisellä osakkeelta, mikä antoi yritykselle arvon 1,1 miljardia dollaria. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun Stratasys lopetti 1,8 miljardin dollarin ehdotetun fuusion Desktop Metaliin, koska enemmistö osakkeenomistajista hylkäsi kaupan. Nano Dimension omistaa noin 14 prosenttia yrityksen osakkeista ja on tehnyt useita yrityksiä hankkia loput osakkeet tänä vuonna.

Stratasysin uusimman Fusion Deposition Modeling (FDM) -tulostimen, F3300, joka on suunniteltu skaalautuvuutta varten, Stratasys työskenteli ATI:n kanssa rakentamaan mukautuvan työkalunvaihtimen, joka mahdollistaa käyttäjän käyttää yhtä neljästä ekstrudeerista kerrallaan. Se antaa käyttäjälle enemmän joustavuutta ekstrudeerin varastointia ja mahdollistaa tulostaa useita värejä yhdessä osassa ja sisällyttää kaksi eri resoluutiota. Yritys on ilmoittanut, että Toyota on sen ensimmäinen asiakas, joka ostaa uuden Stratasys F3300 3D -tulostimen.

Klikkaa tästä parhaiden 3D-tulostuksen ja lisävalmistuksen osakkeiden luetteloon.

Johtopäätös

Maailma muuttuu nopeasti, ja sen myötä lisävalmistusyritykset jatkavat soveltamalla materiaaleja ja parantamassa 3D-tulostimien suorituskykyä, kun taas robottiikan maailma näkee läpimurtoja, jotka tekevät niistä älykkäämpiä ja mahdollistavat niiden vuorovaikuttaa ihmisten kanssa tehokkaammin.

Voimme odottaa näkevämme vielä monia kehittyneitä tuotteita tulevaisuudessa, ja edistysaskeleet näissä aloissa voivat muuttaa monia aloja, tarjota uusia työllistymismahdollisuuksia ja koulutusta sekä parantaa päivittäistä elämäämme.