Zweiarmige, radgetriebene humanoide Roboter, deren Kern die Kombination aus Radantrieb und Zweiarmkollaboration bildet, werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter die Montage in industriellen Produktionslinien, die Inspektion von Hochspannungsanlagen, der Warenumschlag in Lagerhallen und die Kundenbetreuung in Einkaufszentren. Ihr Betrieb erfordert eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung, und für Lasten tragende Operationen mit beiden Armen (wie Greifen und Montieren) wird kurzzeitig Spitzenleistung benötigt. Da der Platz im Roboter begrenzt ist, stellen die Langlebigkeit, die Leistungsfähigkeit, das geringe Gewicht und die Integration von Lithiumbatterien eine große Herausforderung dar.
Kernanforderungen an Batterien für humanoide Roboter: Unterstützung von 6-10 Stunden Dauerbetrieb, Bewältigung einer Dauerentladung von 2C-4C und einer Spitzenentladung von 12-22C (angepasst an die Belastung beider Arme und die Bedingungen schneller Bewegungen), Erreichen eines stabilen Betriebs über einen weiten Temperaturbereich von -20℃ bis 60℃, Erfüllung der Sicherheitsanforderungen in verschiedenen industriellen und kommerziellen Szenarien und ein leichtes, integriertes Design, das sich an die Rumpfform des Roboters anpasst, ohne den Arbeitsbereich beider Arme zu beeinträchtigen, und einen 24-stündigen ununterbrochenen Betrieb gewährleistet.
Basierend auf den unterschiedlichen Einsatzszenarien (industrieller Schwerlastbetrieb, kommerzieller Leichtlastbetrieb und High-End-Forschung & Entwicklung) und Budgetvorgaben für humanoide Roboter haben wir bei LEAD-WIN drei gängige Batteriezellentechnologien ausgewählt. Alle drei wurden bereits in Kundenrobotern eingesetzt und sind optimal auf deren häufige Start-Stopp-Zyklen und Spitzenleistungsanforderungen abgestimmt. Gleichzeitig halten wir uns über die technologischen Entwicklungen der Branche auf dem Laufenden und führen innovative Technologien wie (derzeit in der Entwicklung befindliche) Festkörperbatterien ein, um langlebige Lösungen für High-End-Zweiarmroboter anzubieten.
Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO4): Sie sind eine zentrale Wahl für robuste humanoide Industrieroboter und zeichnen sich durch hohe Sicherheit, lange Lebensdauer und Stoßfestigkeit aus. Sie eignen sich für anspruchsvolle industrielle Anwendungen wie die Montage in Produktionslinien, die Inspektion von Hochspannungsanlagen und die Handhabung schwerer Lasten. Mit einer thermischen Zersetzungstemperatur von über 600 °C zeigen sie bei Nadelpenetrationstests weder Brand- noch Explosionsgefahr. Der Temperaturanstieg wird unter 30 °C gehalten, wodurch die Gefahr eines thermischen Durchgehens in industriellen Umgebungen praktisch ausgeschlossen wird. Ihre Energiedichte erreicht 200–240 Wh/kg und ermöglicht eine kontinuierliche Entladung mit 8C und eine Spitzenentladung mit 20C. Mit einer Lebensdauer von über 3000 Zyklen eignen sie sich ideal für zweiarmige, radgetriebene Industrieroboter mit Tragfähigkeiten von 10–22 kg, häufigem Start-Stopp und hoher Stoßfestigkeit.
Ternäre Lithiumbatterien (NCM/NCA): Die bevorzugte Wahl für universell einsetzbare humanoide Roboter, die in kommerziellen Dienstleistungen und leichten Industrieanwendungen wie Einkaufszentren und leichten Materialtransportsystemen weit verbreitet sind. Die Energiedichte erreicht 260–360 Wh/kg, unterstützt eine Dauerentladung von 6C und eine Spitzenentladung von 22C bei einer Zyklenlebensdauer von über 1800 Zyklen. Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis von langer Laufzeit und sofortiger Leistungsabgabe, angemessener Kostenkontrolle und eignen sich für Anwendungen mit Lasten von bis zu 8 kg an beiden Armen und einem täglichen mobilen Betrieb von mehr als 8 Stunden.
Halbfest-/Vollfestkörper-Batteriezellen (in Entwicklung): Hochwertige, ausdauernde humanoide Roboterlösungen, geeignet für anspruchsvolle Forschung und Entwicklung, Inspektionen in komplexem Gelände und den Dauerbetrieb, wie beispielsweise die Batteriezellentechnologie des zweiarmigen Radroboters GAC GoMate. Halbfestkörper-Batteriezellen erreichen eine Energiedichte von 360–460 Wh/kg, Vollfestkörper-Batteriezellen sogar über 490 Wh/kg. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus reduziert sich das Volumen um 38 %, das Gewicht um 18 %, die Laufzeit verdoppelt sich und die Sicherheit wird deutlich verbessert. Dadurch eignen sie sich ideal für hochpräzise Zweiarm-Operationen und den Dauerbetrieb auf Rädern.
Wir statten humanoide Roboter mit einem dedizierten Batteriemanagementsystem (BMS) aus und brechen damit mit dem traditionellen statischen BMS-Managementmodell. Es ist speziell auf die Anforderungen der kontinuierlichen Stromversorgung bei Radbewegungen und den Spitzenleistungsbedarf im Zweiarmbetrieb abgestimmt und ermöglicht Echtzeitüberwachung, präzise Steuerung und intelligente Optimierung des Batteriestatus. Dies verlängert die Batterielebensdauer, gewährleistet eine stabile Stromversorgung und arbeitet nahtlos mit dem Hauptsteuerungssystem des Roboters zusammen, um die Arbeitseffizienz zu steigern.
Um den Anforderungen humanoider Roboter gerecht zu werden, die lange Arbeitszeiten haben und bei denen manuelles Laden unpraktisch ist, bieten wir verschiedene Ladelösungen an. Diese überwinden die Nachteile herkömmlicher Lademethoden, wie lange Ladezeiten und reduzierte Arbeitseffizienz, und sind gleichzeitig an die autonomen Bewegungseigenschaften humanoider Roboter angepasst. Unsere drahtlose Ladetechnologie mit magnetischer Resonanzkopplung erreicht eine Übertragungseffizienz von 93 % über eine Distanz von 5 cm. Dadurch kann sich der Roboter selbstständig zum Ladebereich bewegen und den Ladevorgang ohne menschliches Eingreifen abschließen.
Aufgrund der branchenspezifischen Unterschiede, der Arbeitsbelastung und der Anforderungen an die Akkulaufzeit humanoider Roboter haben wir drei standardisierte Lösungen entwickelt und bieten umfassende Anpassungsdienstleistungen an. Wir fertigen maßgeschneiderte Lithium-Batterielösungen, die Parameter wie die Spezifikationen des Radfahrgestells, die Tragfähigkeit der beiden Roboterarme, die Körpergröße und die Arbeitsumgebung berücksichtigen. So stellen wir sicher, dass jede Lösung die Anforderungen präzise erfüllt, die F&E- und Beschaffungskosten unserer Kunden senkt und sich an die Einsatzszenarien verschiedener Arten von Radrobotern mit zwei Armen anpasst.
Geeignete Anwendungsbereiche: Geeignet für Anwendungen mit geringer Last, wie z. B. als Einkaufsführer in Einkaufszentren, an Hotelrezeptionen, in Behörden und im Bildungsbereich. Entspricht einer Laufgeschwindigkeit von 90 m/min und einer Einarmlast von ≤ 6 kg. Geringes Gewicht, Effizienz und Wirtschaftlichkeit sind die Kernanforderungen, ähnlich wie bei verschiedenen kommerziellen Servicerobotern mit zwei Armen.
Kernkonfiguration: Energiedichte des Akkupacks von 230 Wh/kg, unterstützt 4C Dauerentladung und 12C Spitzenentladung; Flüssigkeitskühlung + PCM-Verbund-Wärmemanagement, dreistufiger Sicherheitsschutz, Schutzart IP67; kompatibel mit CTC-integriertem Design, leichtes Design, passt auf das mobile Chassis des Roboters und beeinträchtigt die Radmobilität nicht.
Hauptvorteile: Akkulaufzeit von 8-16 Stunden bei geringer Last, kontrollierbare Kosten, sicher und stabil, geeignet für langfristige mobile Serviceanforderungen in kommerziellen Szenarien, unterstützt drahtloses autonomes Laden, breit anwendbar auf verschiedene kommerzielle radgetriebene Zweiarm-Serviceroboter, einfach zu bedienen und geringe Wartungskosten.
Geeignete Anwendungsbereiche: Geeignet für die Montage in Produktionslinien, die Werksinspektion, den Hotelservice und weitere Anwendungsbereiche. Die maximale Bewegungsgeschwindigkeit beträgt 2 m/s, die Tragfähigkeit beider Arme 12 kg. In Kombination mit einer 48-V-Plattform wird eine höhere Gesamtleistung erzielt, was die Stabilität bei schnellen Bewegungen und die Hochgeschwindigkeitskontrolle deutlich verbessert.
Kernkonfiguration: Unterstützt 30 A Dauerentladung und 50 A Spitzenentladung; explosionsgeschütztes Design + Hochspannungsverriegelung, Schutzart IP67, Vergussverfahren nach Militärstandard, geeignet für raue Industrieumgebungen und kompatibel mit industriellen Roboterkommunikationsprotokollen.
Hauptvorteile: 6-12 Stunden Akkulaufzeit, extrem hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, Vibrationen und Ölverschmutzung, häufiges Starten/Stoppen ohne Dämpfung, tägliche Arbeitsbelastung kann das 3,5-fache der manuellen Arbeit erreichen, wodurch manuelle Arbeit bei hochintensiven Aufgaben effektiv ersetzt werden kann.
Geeignete Anwendungsbereiche: Der Roboter eignet sich für anspruchsvolle F&E-Tests, Inspektionen in komplexem Gelände und den langfristigen, unterbrechungsfreien Betrieb. Seine Radfahrgeschwindigkeit beträgt ≤ 1,8 m/s, die Tragfähigkeit beider Arme liegt bei 15 kg. Lange Lebensdauer, geringes Gewicht und hohe Sicherheit sind zentrale Anforderungen.
Kernkonfiguration: Intelligentes Verbundtemperaturregelungssystem für stabilen Betrieb über einen weiten Temperaturbereich; vollständig abgedichtetes explosionsgeschütztes Design; ausgestattet mit einem autonomen Batteriewechselmodul für 24-Stunden-Unterbrechungsbetrieb; auch kompatibel mit drahtlosem Laden für flexible und vielfältige Energieauflademethoden.
Hauptvorteile: 10–15 Stunden Akkulaufzeit; kompakte Bauweise und geringes Gewicht; geeignet für anspruchsvolles Gelände (Hänge, enge Passagen) und Langzeitbetrieb. Erfüllt die Anforderungen von High-End-Anwendungen wie wissenschaftlichen Forschungstests, High-End-Industrie und Inspektionen im Außenbereich. Muster wurden an führende Kunden von Radrobotern mit zwei Armen zum Testen versandt, und die Kompatibilität wurde vollständig bestätigt.
LEAD-WIN bietet einen Komplettservice, der den gesamten Prozess von der Anforderungsanalyse über Lösungsdesign, Musterentwicklung, Tests und Verifizierung bis hin zu Serienproduktion, Lieferung und Kundendienst abdeckt. Dank eines professionellen Forschungs- und Entwicklungsteams und modernster Testausrüstung optimieren wir den Lösungsentwicklungs- und Testprozess speziell für die besonderen Eigenschaften von humanoiden Radrobotern mit zwei Armen. So gewährleisten wir eine schnelle, stabile und zuverlässige Implementierung der Lösung. Darüber hinaus bieten wir lebenslangen technischen Support, um alle auftretenden Probleme im späteren Einsatz zu lösen und unseren Kunden zu einem schnellen Markterfolg zu verhelfen.
Auch in Zukunft werden wir uns auf den Bereich der Lithiumbatterien für humanoide Roboter konzentrieren, mit den neuesten Technologietrends wie Festkörperbatterien und Natrium-Lithium-Hybridbatterien Schritt halten, die Produktleistung optimieren, szenariobasierte Lösungen verbessern, die Verbreitung von Energieaufladetechnologien wie drahtlosem Laden und autonomem Batteriewechsel fördern, uns an die Entwicklungsbedürfnisse von Robotern in Richtung hoher Präzision, langer Ausdauer und vielfältiger Szenarien anpassen, der humanoiden Roboterindustrie zu einer großflächigen und qualitativ hochwertigen Entwicklung verhelfen und eine stabile, effiziente und sichere Energieversorgung für die breite Anwendung humanoider Roboter gewährleisten.
