Systemy nawigacji i sterowania wózkami samojezdnymi AGV i AMR

Wózki samojezdne AGV i AMR – techniki nawigacji

Roboty transportowe – pojazdy AGV (ang. Automated Guided Vehicles) i AMR (ang. Autonomous Mobile Robots) – coraz częściej znajdują zastosowanie w logistyce magazynowej. Rozwiązania te mogą zautomatyzować większość operacji logistycznych, wpływając na płynność i efektywność procesów produkcyjnych. Wyposażenie obiektu przemysłowego czy magazynowego w wózki samojezdne typu AGV czy AMR wiąże się z doborem optymalnego systemu, który pozwoli na elastyczne zarządzanie ich pracą i głębokie zintegrowanie z całym środowiskiem zakładowym.

W zakresie nawigacji robotów transportowych AGV i AMR wyróżnia się cztery grupy technik:

• techniki śledzenia z wykorzystaniem np. taśm magnetycznych, kolorowych czy stalowych, rozmieszczonych na posadzce;
• techniki lokalizacji w oparciu o znaczniki rozmieszczone w otoczeniu operacyjnym pojazdu AMR/AGV, takie jak lustra i rotujący laser z mechanizmem triangulacji, znaczniki 2D rozpoznawane przez skanery, znaczniki graficzne rozpoznawane przez systemy wizyjne czy beacony BLE;
• systemy nawigacji naturalnej, np. skanowanie otoczenia z wykorzystaniem technologii lidar 2D/3D, technologii skanowania głębi dzięki podczerwieni lub stereowizji;
• techniki działające w oparciu o lokalizację względem kotwic, np. GPS lub kotwic UWB.

Dobór odpowiedniej techniki nawigacji zależy od stopnia złożoności pojazdów, zmienności otoczenia, w którym poruszają się wózki samojezdne AMR lub AGV, dostępności stałych elementów w otoczeniu, dzięki którym pojazd może się lokalizować, czy możliwości ingerencji w infrastrukturę.

Czytaj też: Wózki autonomiczne AMR czy AGV? Porównanie, zastosowanie i trendy w rozwoju

Trendy w stosowaniu technologii sterowania robotami

Większość zaawansowanych rozwiązań intralogistycznych wykorzystuje systemy nawigacji laserowej, wsparte często innymi technologiami. Do głównych trendów należą: ciągłe doskonalenie systemów bezpieczeństwa, poprawa diagnostyki, rozwój technik analizowania otoczenia pracy maszyn czy wykorzystanie dodatkowych mechanizmów poprawiających pracę pojazdów, np. poprzez analizę danych procesowych i pracę nad parametrami mechanicznymi oraz elektrycznymi. Efektem jest ulepszanie ogólnego zachowania pojazdów autonomicznych w dynamicznych środowiskach przemysłowych. Jednym z ważnych trendów w tym zakresie jest również adaptacja w systemach AMR technologii sztucznej inteligencji, celem analizy otoczenia pod kątem budowania świadomości pojazdu i zwiększania zdolności decyzyjnych systemu (metody te wykorzystuje w swoim rozwiązaniu m.in. należąca do AIUT marka AFORMIC). Mogą to być algorytmy wizyjne przetwarzające obrazy lub chmury punktów ze skanowanego otoczenia. Drugim często stosowanym podejściem jest analiza danych procesowych pochodzących z urządzeń pokładowych i systemu zarządzania. Dzięki temu możliwe jest budowanie predykcyjnych algorytmów utrzymania instalacji i oceny jakości pracy pojazdów.

Wózki samojezdne AMR a cyfrowa lokalizacja zasobów

Na coraz większą autonomiczność działania zrobotyzowanych systemów intralogistycznych pozwalają nie tylko zaawansowane technologie nawigacji, dzięki którym wózki samojezdne uczą się otoczenia pracy, ale również inteligentne systemy lokalizacji zasobów w czasie rzeczywistym (ang. Real-Time Locating System, RTLS). Zintegrowany z rozwiązaniem AMR system RTLS umożliwia dokładne monitorowanie pozycji pracowników, urządzeń oraz pojazdów w ruchu – w tym wózków widłowych, jak i samych robotów transportowych AGV i AMR. Wspomaga to zachowanie bezpieczeństwa i wpływa na poprawę organizacji pracy przedsiębiorstwa.

fot. AIUT

Integracja systemów wózków samojezdnych AGV i AMR ze środowiskiem zakładowym

Poziomy interakcji mobilnych robotów transportowych, takich jak wózki samojezdne AMR czy AGV, są różne i typowo można rozróżnić kilka obszarów ich integracji. Dostawcy umożliwiają współpracę systemu intralogistycznego z zakładowymi systemami automatyki, w tym z przenośnikami transportowymi, z których lub na które przekazywane są ładunki. Ponadto ze zrobotyzowanymi systemami służącymi do rozładunku, załadunku lub wykonywania operacji produkcyjnych bezpośrednio na pojeździe AMR. Istotna jest również możliwość integracji rozwiązań AGV i AMR z systemami bezpieczeństwa przy stanowiskach operacyjnych, np. kurtynami bezpieczeństwa czy skanerami monitorującymi obszary niebezpieczne w okolicach stanowisk.

Systemy AMR mogą również współpracować z systemami magazynowymi, np. przenośnikami, windami i systemami automatycznych magazynów, do których i z których przekazywane są ładunki. Kolejna opcja to integracja z systemami logistyki, np. operatorowymi wózkami widłowymi, z którymi wózki samojezdne AMR wymieniają dane o pozycjach i zezwoleniach na przejazd przez skrzyżowania (wymaga to zastosowania systemów informatycznych do zarządzania ruchem i pozycją) oraz z wykorzystaniem których realizowany jest załadunek lub rozładunek pojazdów AMR. Systemy intralogistyczne można też integrować z sygnalizacjami świetlnymi i bramami automatycznymi. Kolejny poziom dotyczy integracji z systemami informatycznymi obecnymi na terenie zakładów produkcyjnych, np. umożliwiającymi pozyskiwanie informacji o planach produkcyjnych, aktualnych zleceniach, obsługującymi diagnostykę i analitykę procesową oraz biznesową.

Wózki samojezdne AMR i AGV – bezpieczeństwo aplikacji

Elementy bezpieczeństwa w rozwiązaniach AGV i AMR można podzielić na reaktywne i prewencyjne, a część z nich została ściśle określona w normach bezpieczeństwa dopuszczających pojazdy do pracy w otoczeniu personelu. Do elementów reaktywnych należą przyciski awaryjnego zatrzymania (wymuszające natychmiastowe przerwanie pracy pojazdu), zderzaki bezpieczeństwa, funkcje zatrzymujące pojazd na wymaganych odległościach czy wymagania związane ze stosowaniem technik skanowania otoczenia w wybranych okolicznościach pracy. Wśród prewencyjnych elementów bezpieczeństwa wymienia się: skanery otoczenia, sprawdzające, czy w strefie pracy pojazdu nie znajdują się przeszkody; ponadto elementy mechaniki zapobiegające ewentualnym urazom, np. odpowiednie prześwity pomiędzy obudową i posadzką czy elementami ruchomymi, elementy sygnalizacyjne, takie jak oświetlenie i sygnalizacja akustyczna pojazdów; środki zapobiegania i budowania świadomości, np. szkolenia i rozmieszczanie sygnalizacji oraz oznakowania w strefach pracy pojazdów.

Bezpieczeństwo pracy systemów intralogistycznych zwiększają również techniki ultradźwiękowe do wykrywania przeszkleń czy dodatkowe urządzenia skanujące zainstalowane na wysokościach i badające płaszczyzny inne niż te sprawdzane przez wymagane normami skanery bezpieczeństwa.