Benchmark voor humanoïde robots

Het Fraunhofer Instituut voor Productietechniek en Automatisering (IPA) heeft een uitgebreide benchmark ontwikkeld voor de gestandaardiseerde beoordeling van humanoïde robots. Voor het eerst kunnen fabrikanten en eindgebruikers de werkelijke mogelijkheden, veiligheid en operationele geschiktheid van deze robots objectief laten evalueren door een onafhankelijke derde partij.

Tussen media-aandacht en praktische toepassingen gaapt bij humanoïde robots een groot gat. “Voor eindgebruikers én fabrikanten is het essentieel om soms achter de façade te kijken die marketingbureaus hebben opgebouwd”, aldus Simon Schmidt, senior manager van de Business Unit Automated Systems bij Fraunhofer IPA. “De markt is te volatiel en ondoorzichtig om een goed onderbouwde en betrouwbare beoordeling te maken van humanoïden voor specifieke toepassingen.”

Wat houdt de benchmark in?

Met de ontwikkelde benchmark moet daar een einde aan komen. De benchmark is een gestandaardiseerde dienst waarbij onderzoeksteams van Fraunhofer IPA humanoïde robots door verschillende applicaties leiden en de resultaten wetenschappelijk evalueren. De benchmark is modulair opgebouwd, zodat fabrikanten, eindgebruikers en softwareleveranciers gericht de voor hun toepassing relevante gebieden kunnen testen. Waar mogelijk is de benchmark gebaseerd op gevestigde industrienormen die internationaal worden erkend, zoals ISO 14644 voor cleanroomgeschiktheid en ISO 10218 en ISO TS 15066 voor functionele veiligheid.

Zes gebieden

De benchmark is verdeeld in zes aandachtsgebieden:

1. Technologieën en basismogelijkheden — Onderzoek naar de aanwezige sensoren, AI-modellen en grijpertypes, aangevuld met tests voor loopsnelheid, grijpkrachten en hanteerbare lasten. Objectieve metingen worden vastgelegd met een 3D-tracking systeem en krachtsensoren.
2. Complexe mogelijkheden — Beoordeling van praktische generieke taken zoals traplopen, hindernisnavigatie, bewegings- en krachtprecisie en reactiesnelheid. De tests zijn bewust veeleisend opgezet om vergelijkbaarheid met toekomstige robotgeneraties te garanderen.
3. Cleanroomgeschiktheid — Evaluatie van deeltjesemissie volgens ISO 14644-14, uitgasgedrag en reinigbaarheid. Dit zijn kritische factoren voor toepassingen in de halfgeleider-, farmaceutische of voedingsindustrie.
4. Functionele veiligheid — Centraal bij mens-robotsamenwerking. Tests omvatten stabiliteit op verschillende ondergronden, krachtbegrenzing bij botsingen, hindernisdetectie en systeemgedrag bij storingen. Botsingstests worden uitgevoerd met dezelfde krachtsensoren als bij collaboratieve industriële robots.
5. Cybersecurity — Vier modules beoordelen kwetsbaarheidsbeheer, veilige levenscyclus, netwerkbeveiliging en penetratiebestendigheid. Dit zijn belangrijke factoren gezien de toenemende regelgevingsvereisten.
6. Energieefficiëntie — Meting van de batterijduur en het stroomverbruik in diverse scenario’s: stilstaan, lopen, heuvelop lopen en lopen met belasting. De resultaten maken realistische inzetplanning en optimalisatie van laadcycli mogelijk.

Test: Unitree G1

De benchmark is de eerste keer toegepast op de Unitree G1 en dan de G1 EDU-4 met Dex3-1 drievinger-handen, geleverd in mei 2025 met firmwareversie 1.04. De robot laat een goede zelfstabilisatie zien en lijkt geschikt voor ISO Klasse 5 cleanrooms. Maar de test bracht ook serieuze beperkingen aan het licht. Bij botsingen kunnen krachten van meer dan 500 N optreden, ruim boven de pijndrempels die de norm toestaat.

Bovendien ontdekten de onderzoekers een kritiek Bluetooth-beveiligingslek in de meegeleverde software. Hiermee kon de volledige controle op afstand worden overgenomen. Dat probleem is inmiddels verholpen. Wat betreft het rendement: de maximale bedrijfstijd op één batterijlading bedroeg 2 uur en 49 minuten in stilstand en 1 uur en 49 minuten in een typisch scenario met afwisselend staan en lopen.

Waarom is deze benchmark relevant voor bedrijven?

“Gebruikers kunnen de resultaten direct interpreteren en zo de juiste humanoïde voor de juiste toepassing vinden”, benadrukt Werner Kraus, hoofd van de onderzoeksafdeling Automatisering en Robotica bij Fraunhofer IPA. De benchmark maakt humanoïden niet alleen onderling vergelijkbaar, maar ook ten opzichte van beproefde automatiseringscomponenten. Dat is van bijzonder belang omdat:

• demografische veranderingen het gebruik van automatisering in voorheen handmatig uitgevoerde werkzaamheden afdwingen;
• grote investeringsbeslissingen goed onderbouwde, objectieve beoordelingscriteria vereisen;
• veiligheidsnormen voor humanoïden pas in 2028 worden verwacht (ISO 25785-1);
• de regelgevingsvereisten voor cybersecurity toenemen;
• gevoelige productieomgevingen betrouwbare gegevens nodig hebben om besmetting te voorkomen.

Verdere ontwikkeling

Fraunhofer IPA is van plan om meer humanoïden te testen en een vergelijkende database op te bouwen. Fabrikanten en gebruikers kunnen nu afzonderlijke benchmarkmodules tot en met uitgebreide evaluaties laten uitvoeren, en zo profiteren van de bestaande infrastructuur en expertise van het instituut.