Roboty humanoidalne w spawalnictwie: Przyszłość czy już teraźniejszość?

Dlaczego humanoidy w przemyśle?

Roboty przemysłowe już od dekad wykonują spawanie z dużą precyzją. Jednak ich ograniczeniem pozostaje sztywna struktura — nieprzystosowana do zmiennych środowisk czy skomplikowanej geometrii elementów. Tu na scenę wchodzą roboty humanoidalne, które swoją budową i zdolnością do adaptacji przypominają człowieka.

Ich potencjał wzrósł w ostatnich latach nie tylko dzięki rozwojowi mechaniki i aktuatorów, ale przede wszystkim dzięki postępom w sztucznej inteligencji i sterowaniu w czasie rzeczywistym (Iwata et al., 2023). Czy zatem humanoidalne roboty spawalnicze to realna alternatywa dla klasycznych ramion przemysłowych?

Co wyróżnia roboty humanoidalne?

Humanoidy, czyli roboty o antropomorficznej budowie, wyposażone są zwykle w:

• dwie ręce z wieloma stopniami swobody,
• systemy wizyjne 3D (czasem stereoskopowe),
• zintegrowane czujniki dotyku i siły,
• dynamiczne stopy umożliwiające przemieszczanie się,
• oraz, co najważniejsze – algorytmy do samouczenia się i adaptacji trajektorii spawania w czasie rzeczywistym (Li et al., 2024).

Ich kluczowa przewaga to elastyczność — mogą wykonywać spawanie w trudno dostępnych miejscach, a także dostosowywać swoją postawę do położenia elementu. Potrafią także „uczyć się” ruchów operatora przez obserwację (Learning from Demonstration) (Iwata et al., 2023).

Przykłady projektów badawczych

🤖 1. DRC-Hubo: pierwszy humanoid spawalnik?

Robot DRC-Hubo, stworzony przez Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), był pierwotnie przeznaczony do zastosowań ratunkowych, jednak jego zdolności manualne i zdalne sterowanie posłużyły jako baza do testów precyzyjnego spawania (IEEE Spectrum, 2023).

🤖 2. Boston Dynamics Spot w przemyśle ciężkim

Choć Spot nie jest humanoidem w klasycznym sensie, jego poruszanie się po nierównych powierzchniach i zintegrowane ramię czynią go zdolnym do inspekcji i precyzyjnych prac — w tym potencjalnie również spawania (Boston Dynamics, 2024).

🤖 3. Arturito H – projekt humanoidalnego spawacza

Według pracy opublikowanej w Sensors and Actuators A (Li et al., 2024), opracowano koncepcyjnego robota humanoidalnego zdolnego do adaptacyjnego planowania trajektorii spawania z użyciem głębokich sieci neuronowych (DDPG). System ten radzi sobie w środowiskach o zmiennej geometrii detali.

Zastosowania i ograniczenia

Zastosowania:

• spawanie w trudnych przestrzeniach (np. statki, tunele),
• prace na wysokości i w warunkach zagrożenia,
• adaptacja do produkcji jednostkowej, gdzie zmienność detali wyklucza klasyczne roboty (BCG, 2024).

Ograniczenia:

• wysokie koszty produkcji i utrzymania,
• duża złożoność sterowania,
• wymagana zaawansowana infrastruktura bezpieczeństwa (BCG, 2024).

Co dalej?

Roboty humanoidalne do zadań spawalniczych nie zastąpią jeszcze typowych robotów ramieniowych w produkcji masowej — ale stanowią obiecujące uzupełnienie dla zadań nietypowych i zmiennych. Obecnie są testowane głównie w środowiskach badawczo-przemysłowych, jednak eksperci przewidują ich wejście do nisz rynkowych w ciągu najbliższych 5–10 lat (Li et al., 2024; Iwata et al., 2023).

Bibliografia

• Boston Consulting Group. (2024). The future of industrial robotics. 
• Boston Dynamics. (2024). Spot robot overview. 
• IEEE Spectrum. (2023). Humanoid robots for field tasks. 
• Iwata, H., Tanaka, Y., & Kato, K. (2023). Deep reinforcement learning-based robotic welding trajectory control. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 84, 102576. 
• Li, P., Wang, S., & Xu, Y. (2024). Adaptive motion planning for humanoid welding robots in irregular industrial environments. Sensors and Actuators A: Physical, 364, 115832.