Robotiikka ja lisävalmistus vuonna 2023

Vuosi on ollut loistava teknologisen kehityksen osalta, kun kvanttilaskennassa, 5G:ssä, AR/VR:ssä, suurissa kielimalleissa ja tekoälyssä (AI) on saavutettu läpimurtoja. Nämä mullistavat innovaatiot ovat muuttaneet teknologia-maisemaa dramaattisesti.

Tänään käsittelemme kahta merkittävää alaa, robotiikkaa ja lisävalmistusta, nähdäksimme, mihin suuntaan olemme menossa.

Robotiikka nautti erityisen jännittävästä vuodesta 2023 uusien teknologioiden nousun myötä, kun kehittäjät jatkoivat robottien mahdollisuuksien rajoja työntämistä. Kaikki nämä alan edistysaskeleet viittaavat siihen, että robotiikka on hallitseva teknologia alati muuttuvassa teknologia-maisemassa, sillä se mullistaa tapamme työskennellä, elää ja leikkiä ja tulee oleelliseksi osaksi elämäämme.

Sitten on lisävalmistus (AM) tai lisäkerrospohjainen valmistus (ALM), joka käsittelee 3D-tulostusta. Se on tietokoneohjattu prosessi, jossa materiaaleja kerrostetaan, yleensä kerroksittain, kolmiulotteisesta mallidatasta luoden esineitä.

Katsotaanpa, mitkä merkittävimmät kehitykset näissä kahdessa teollisuudessa on tapahtunut vuonna 2023!

Humanoidirobotit johtavat robotiikkaa 

Robotiikka on ala, joka käsittelee robottien suunnittelua, suunnittelua, rakentamista ja käyttöä tehtävissä, jotka tavallisesti suorittavat ihmiset. Tässä robotit ovat automaattisesti toimivia koneita, jotka usein suorittavat yksinkertaisia, toistuvia tehtäviä itsenäisesti.

Tänä vuonna näimme useita ihmisen kaltaisia robotteja, joita kutsutaan humanoidiroboteiksi, nousseen esille. Niitä kutsutaan humanoidiroboteiksi, koska ne muistuttavat ihmisen kehon muotoa ja niillä on tyypillisesti vartalo, pää, kädet ja kaksi jalkaa. Pääasiassa nämä robotit on rakennettu vuorovaikuttamaan ihmistyökalujen kanssa ja niitä käytetään myös tarkastuksiin ja ylläpitoon. Näiden robottien uusimmat versiot voivat puhua, kävellä ja työskennellä kuin ihmiset.

Joitakin suosittuja humanoidirobotteja ovat Nadine japanilaiselta yritykseltä Kokoro, joka on empaattinen robotti, jolla on persoonallisuus, mieliala ja tunteet, tekee silmäkontaktin ja vastaa tervehdysten jälkeen. Geminoid DK on toinen ultra-realistinen humanoidi, joka näyttää ihmiseltä. Humanoid Junco Chihira on Toshiba:n luoma, toimii matkailutietokeskuksessa ja omaa puheentunnistuskyvyt. Sitten on Jia Jia, joka pystyy käymään normaalia keskustelua mikrobien kasvoilmeiden avulla puheentuottavaisten algoritmien ja kasvojentunnistusteknologian avulla.

Emme voi unohtaa Sophiaa, jota pidetään kehittyneimpänä humanoidirobotina. Se esiteltiin vuonna 2016 ja sen on suunnitellut Hanson Robotics. Sophia on maailman ensimmäinen robotkansalainen ja myös YK:n kehitysohjelman robotinnovaatioiden suurlähettiläs. Se luotiin tavoitteena tehdä robotti, joka pystyy hankkimaan sosiaalisia taitoja, ja siksi se on varustettu neuroverkostoilla ja tekoälyllä, jotka tunnistavat ihmisten kasvot ja ymmärtävät heidän eleensä ja tunteensa.

Avaruushallinto NASA on myös kehittänyt oman humanoidirobotin nimeltä Valkyrie, joka on 6 jalkaa 2 tuumaa (190 cm) pitkä ja painaa 300 paunaa (136 kg). Tämä kaksijalkainen humanoidi on nyt siirtynyt testauksen viimeisiin vaiheisiin NASA:n Johnsonin avaruuskeskuksessa Texasissa. Robotti on suunniteltu toimimaan vahingoittuneissa tai heikentyneissä ympäristöissä, kuten luonnonkatastrofien kohteina olevilla alueilla.

Valkyrien kaltaiset robotit voivat myös toimia avaruudessa jonain päivänä, kun NASA:n Dexterous Robotics -tiimin johtaja Shaun Azimi sanoi, että avaruudessa humanoidirobotit voisivat mahdollisesti hoitaa riskialttiita tehtäviä, jotta astronautit voivat keskittyä tutkimukseen ja löytöihin. Tavoitteena ei ole korvata ihmisiä, vaan antaa humanoidirobotille ‘tylsä, likainen ja vaarallinen’ työ, kuten aurinkopaneelien puhdistus tai avaruusaluksen viallisten laitteiden tarkastus, kun ihmiset keskittyvät ‘korkeamman tason’ tehtäviin.

Tämän vuoksi NASA on tehnyt yhteistyötä robotiikkayritysten, kuten Texasissa sijaitsevan Apptronikin, kanssa, joka kehittää Apolloa, jonka kapasiteettina on olla ‘online 22 tuntia päivässä’ suorittaakseen toimitusketjuun liittyviä tehtäviä varastoissa ja valmistuslaitoksissa ja tulevaisuudessa siirtyäkseen vähittäiskauppaan, toimituksiin ja sitten avaruuteen. Apptronik aikoo alkaa toimittaa näitä robotteja yrityksille vuoden kuluttua.

Näiden lisäksi tänä vuonna esiin nousseita muita humanoidirobotteja olivat Teslan Optimus, Unitreen H1, Sanctuary AI:n kuudennen sukupolven Phoenix ja Figure AI:n Figure 01. Itse asiassa Kiina ilmoitti äskettäin suunnitelmistaan massatuottaa humanoidirobotteja vuoteen 2025 mennessä. Samaan aikaan Agility Robotics rakentaa tehdasta, ‘RoboFab’, joka tuottaa jopa 10 000 robottia vuodessa. Verkkokauppajätti Amazon (AMZN ) on myös aloittanut humanoidirobotin ensimmäisen kaupallisen testauksen.

Boston Dynamics tekee erinomaista työtä tällä alalla. Tutustutaanpa heihin.

1. Boston Dynamics 

Humanoidirobottien maailmassa Boston Dynamics on tunnetuin nimi, joka julkaisi aikaisemmin tänä vuonna videoita Atlas-robotistaan juoksemassa, poimimassa lankoja ja heittämässä työkalupakkia simuloidussa rakennustyömaassa. Atlasin ohjauksen johtajan Ben Stephensin mukaan bipedaalirobottien on vielä ‘pitkä matka’ ennen kuin ne voivat työskennellä ihmisten rinnalla luotettavasti, mutta ‘tämä on robotiikan tulevaisuus’.

Vuonna 1992 MIT:n spin-offina perustettu Boston Dynamics on robotiikkasuunnitteluyritys, joka kehittää myös ohjelmistoja ihmisen simulointiin ja koulutukseen. Yrityksen missio on suunnitella ja luoda poikkeuksellisia robotteja, jotka vähentävät työn vaarallisuutta ja fyysistä rasitusta sekä rikastuttavat ihmisten elämää.

Sen humanoidirobotti Atlas, jonka se määrittelee ‘maailman dynaamisimmaksi humanoidirobotiksi’, antaa Boston Dynamicsille mahdollisuuden viedä koko kehon liikkuvuuden ja kaksikäden manipuloinnin rajoja. Atlasia käytetään humanoidimuodon potentiaalin tutkimiseen ja se osoittaa yrityksen pyrkimyksen kehittää seuraavan sukupolven robotteja, joilla on liikkuvuus, havaintokyky ja älykkyys.

Tekoäly ihmisen ja robotin vuorovaikutuksessa

Tekoäly, eli AI, joka on koneiden tai ohjelmistojen älykkyys, on tänä vuonna kokenut valtavan edistymisen ja siitä on tullut keskeinen voima monien alojen, myös robotiikan, muuttamisessa. Koneoppimisen avulla AI mahdollistaa robottien oppimisen ja tiettyjen tehtävien suorittamisen.

AI-tekniikat ovat itse asiassa välttämättömiä, jotta robotit voivat ymmärtää ihmisen käyttäytymistä, eleitä ja kehon kieltä sekä ilmaista tunteita. Tutkijat käyttävät tekniikoita, kuten tunteentunnistusta, puheentunnistusta ja ennustavia kielimalleja, parantaakseen robotin viestintää ja jopa vuorovaikutusta tunteellisesti älykkäämmällä tavalla.

AI:n edistys antaa roboteille kognitiivisia kykyjä, jotka eivät aiemmin olleet mahdollisia, tehden AI-pohjaisista roboteista korvaamattomia monilla toimialoilla. Tämä robotiikan ja AI:n leikkauspiste synnyttää myös uusia teollisuudenaloja, ja AI-robotiikan markkinoiden koko on juuri yli 15 miljardia dollaria, ja sen odotetaan nousevan 36,78 miljardiin dollariin tämän vuosikymmenen loppuun mennessä.

AI:ta sovelletaan robotiikassa monin tavoin, alkaen koneoppimisesta. Oppimalla datasta ja kokemuksista, mikä on olennaista tehtäviin, jotka vaativat mallintamista, robotin suorituskykyä voidaan parantaa. Robotit käyttävät myös AI-pohjaista konenäköä visuaalisen tiedon analysointiin, mikä on välttämätöntä esineiden, ihmisten ja esteiden tunnistamisessa, auttaen niitä navigoimaan.

AI-algoritmit tukevat robotteja myös parhaiden reittien suunnittelussa monimutkaisten ympäristöjen läpikäymiseksi, parantaen niiden hienostuneisuutta mahdollistamalla tarkat käsien ja tarttujien ohjaukset sekä itsenäiset päätökset mukautua dynaamisiin tilanteisiin ilman jatkuvaa ihmisen puuttumista.

Luonnollisen kielen prosessoinnin (NLP) integrointi antaa roboteille kyvyn ymmärtää ihmisen komentoja ja vastata niihin paremmin, parantaen niiden arvoa ihmisen ja robotin vuorovaikutuksessa ja tehden niistä käyttäjäystävällisempiä. Tässä kentässä OpenAI:n ChatGPT, vuoden suurin tarina robotiikassa, automaatiossa ja AI:ssa, merkitsi uutta aikakautta ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksessa.

ChatGPT on NLP-työkalu, jota ohjaa AI-teknologia ja jonka avulla voit käydä ihmisen kaltaisia keskusteluja chatbotin kanssa. Muutamassa kuukaudessa ChatGPT saavutti 100 miljoonaa käyttäjää, mikä johti lukuisten yritysten oman generatiivisen AI‑ohjelmiston julkaisuun. Muita suuria kielimalleja (LLM) — jotka tekevät generatiivista AI:ta tai keskustelurobottia — ovat Googlen Gemini LLM, joka ohjaa Bardia, Amazonin Olympus ja Metan Llama 2.

Tämä kehitys generatiivisessa AI:ssa avasi uusia mahdollisuuksia robotiikka-alalla. Esimerkiksi aiemmin tänä vuonna Microsoft (MSFT ) paransi ChatGPT:tä ohjaamaan robottikäsi ja navigoimaan ilmaista dronea. Yritys ilmoitti myös suunnitelmistaan kehittää GPT‑pohjaisia robotteja ja käyttää generatiivista AI:ta robotin luomisessa. Samanaikaisesti Sveitsin ja Alankomaiden tutkijat hyödynsivät ChatGPT:n näkemyksiä kehittääkseen tomaatinpoimintarobotin. Sitten on Agility Robotics, joka tutki LLM:ien käyttöä mobiilimanipulaatiorobotin Digitin ohjaamiseen.

Kuten näimme, AI auttaa nostamaan robottien kykyjä tekemään niistä joustavampia, älykkäämpiä ja taitavampia monenlaisissa tehtävissä. Se myös mahdollistaa robottien tunnistaa ihmisen eleitä, ymmärtää aikomuksia ja tehdä sopivia vastauksia, mikä mahdollistaa tehokkaamman ja turvallisemman yhteistyön ihmisten ja robottien välillä.

Klikkaa tästä saadaksesi listan parhaista robotiikkakirurgian osakkeista.

2. Hanson Robotics

Tämä AI- ja robotiikkayritys luo sosiaalisesti älykkäitä koneita ja on tunnettu Sophia-robotistaan. Hanson Robotics on mukana materiaalitieteessä, robotiikassa, AI:n tutkimus- ja kehitystyössä sekä kokemuksellisessa suunnittelussa, jonka tavoitteena on ‘tuoda robotit eloon’ ei vain hyödyllisinä tuotteina, vaan myös mukaansatempaavina hahmoina.

Syyskuussa 2023 Hongkongissa toimiva robotiikkayritys kehitti maailman ensimmäisen AI‑humanoidirobotin, Mika, yhteistyössä luksusbrändi Dictadorin kanssa. Mika liittyi Dictadoriin toimitusjohtajakseen ollakseen ‘vastuussa Arthouse Spirits DAO -projektista ja viestinnästä DAO‑yhteisön kanssa’ yrityksen puolesta.

Tämä ei ole kaikki. Mika sai myös arvonimen kunniatohtori vuoden 2023/24 Collegium Humanum -yliopiston avajaisissa ja piti puheen korostaen AI‑alan edistysaskeleita. David Hanson, Hanson Roboticsin toimitusjohtaja, on korostanut AI‑teknologian ‘inhimillistämisen’ tärkeyttä ja että AI:n on opittava ‘välittämään ihmisistä’.

Edistyneet 3D-tulostimet

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

Kun yritykset alkoivat tarjota edullisia kuluttajatasoisia 3D-tulostimia 2010‑luvun aikana median hurmoksen myötä, jättiläiset kuten General Electric (GE.TO ) ja Hewlett Packard astuivat alalle, ja nyt teollisuus näkee todellisia sovelluksia alueilla kuten:

• Prototypointi ja tuotekehitys
• Valmistus
• Lääketiede
• Avaruusteollisuus
• Rakentaminen
• Autoteollisuus
• Koulutus
• Tutkimus ja muuta

Näin se häiritsee perinteisiä markkinoita auttaen muita yrityksiä nopeuttamaan suunnittelun viimeistelyä, tuottamaan enemmän ja innovoimaan nopeammin.

Lisävalmistuksen tai 3D‑tulostuksen maailmassa yritykset työskentelevät parantaakseen 3D‑tulostimien suorituskykyä mahdollistamaan erityisiä prosesseja ja käyttötapauksia. Edistysaskeleet tässä kentässä vähentävät energian tarvetta lisävalmistusprosesseissa ja parantavat tulostimen liikettä. Nämä edistykset johtavat 3D‑tulostuksen kustannusten alenemiseen ja auttavat teknologiaa saavuttamaan laajemman saavutettavuuden.

Koska 3D‑tulostimet ovat suosittuja ja innovaatiot ovat standardi lisävalmistuksessa, monet startupit työskentelevät teknologian parantamiseksi. Esimerkiksi suomalainen startup Brinter on luonut modulaarisen biotulostimen lääketieteen ja elintieteiden aloille. Heidän biotulostimensa tukee erilaisia biomusteita ja siinä on sisäänrakennettu UV‑valo desinfiointia varten, mikä mahdollistaa tutkijoiden tulostaa elimiä, syöpämalleja ja räätälöityjä lääkkeitä.

Yhdysvalloissa startup Verde Mantis on kehittänyt pöytätason 3D‑tulostimen, joka on helppokäyttöinen ja tarjoaa plug‑and‑print‑tilan. Tämä tulostin sisältää myös sisäänrakennetun kameran, itse tasoittuvan alustan ja Raspberry Pi‑moduulin.

Muita edistysaskeleita 3D‑tulostimissa ovat Hybrid PhotoSynthesis (HPS) -teknologia, joka yhdistää SLA (laser) ja DLP‑tekniikat hyödyntäen niiden resoluutiota ja nopeutta, auttaen saavuttamaan parempia tuloksia hartsitulostuksessa. Tulostimen itsensä kehittämisen lisäksi yritykset kehittävät myös uusia materiaaleja.

UpNano on yksi tällainen yritys, joka loi UpFlow:n ensimmäisenlaiseksi mikro‑3D‑tulostuslaitteeksi mikrofluidisia laitteita tulostimessaan, mahdollistaen medtech‑startup Fertilisin kehittää solukulttuurilaitteen IVF‑markkinoille.

Automaatio, ohjelmistojen edistysaskeleet, metallinen 3D‑tulostus ja digitaalisen toimitusketjun nousu ovat muita trendejä tällä alalla. Kuitenkin haasteita on edelleen skaalautuvuuden vaikeus, teknologiset rajoitukset sekä laitteiden, materiaalien ja esiprosessoinnin sekä jälkikäsittelyn kustannukset.

3D‑tulostus saa vihdoin ansaitsemaansa huomiota pitkän varjon jälkeen, ja sen puolustajien mukaan se voi lopulta massatuottaa kaiken lentokoneteollisuuden komponentista lääketieteellisiin laitteisiin.

3. Stratasys

Vuonna 1989 perustettu Stratasys on tunnettu erilaisten toimialojen ratkaisujen tuottamisesta ja sen perustaja loi yhden ensimmäisistä 3D‑tulostimista. Julkisesti noteerattu yritys omaa markkina‑arvon 1 miljardi dollaria, sillä sen osakkeet käyvät 14,51 dollaria, mikä on 22,34 % nousu tänä vuonna. Yrityksen 12 kuukauden (TTM) liikevaihto on 630,579 miljoonaa dollaria, EPS (TTM) –1,61, P/E (TTM) –9,03 ja ROE (TTM) –4,82 %.

Äskettäin yritys sai tahattoman yritysoston tarjouksen Nano Dimension Ltd. (NNDM ):ltä kaikista osakkeista, joita se ei tällä hetkellä omista, 16,50 dollaria per osake käteisenä, mikä antaa yritykselle arvostuksen 1,1 miljardia dollaria. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun Stratasys lopetti 1,8 miljardin dollarin ehdotetun fuusion Desktop Metalin kanssa, koska suurin osa osakkeenomistajista hylkäsi kaupan. Nano Dimension omistaa noin 14 % yrityksen osakkeista ja on tehnyt useita yritysostoyrityksiä tänä vuonna.

Kun tarkastellaan yrityksen uusinta Fusion Deposition Modeling (FDM) -tulostinta, F3300:ta, joka on suunniteltu skaalautuvuuteen, Stratasys teki yhteistyötä ATI:n kanssa rakentaakseen räätälöidyn työkalunvaihtajan, jonka avulla käyttäjä voi käyttää yhtä neljästä suulakkeesta kerrallaan. Tämä antaa käyttäjälle enemmän joustavuutta suulakkeen redundanssin suhteen sekä mahdollisuuden tulostaa useita värejä yhdessä osassa ja sisällyttää kaksi erilaista resoluutiota. Yritys on ilmoittanut, että Toyota on sen ensimmäinen asiakas, joka ostaa uuden Stratasys F3300 3D‑tulostimen.

Klikkaa tästä saadaksesi listan parhaista 3D‑tulostus- ja lisävalmistusosakkeista.

Yhteenveto

Maailma muuttuu nopeasti, ja sen myötä lisävalmistusyritykset jatkavat räätälöityjen materiaalien kehittämistä ja 3D‑tulostimien suorituskyvyn parantamista, kun taas robotiikan maailma näkee läpimurtoja, jotka tekevät niistä älykkäämpiä ja mahdollistavat tehokkaamman vuorovaikutuksen ihmisten kanssa.

Voimme odottaa tulevaisuudessa entistä kehittyneempiä tuotteita, sillä näiden alojen edistysaskeleet voivat muuttaa monia teollisuudenaloja, tarjota uusia työllisyys‑ ja koulutusmahdollisuuksia sekä parantaa päivittäistä elämäämme.