3 kierunki rozwoju samojezdnych pojazdów transportowych
Jednym z najważniejszych trendów we współczesnej intralogistyce jest dynamiczny rozwój automatycznie sterowanych pojazdów (AGV), które zwiększają poziom zautomatyzowania procesów transportu towarów i przyczyniają się do zwiększenia wydajności zakładów produkcyjnych, magazynów czy też centrów logistycznych. A jakie trendy w największym stopniu napędzają obecnie rozwój w obszarze pojazdów AGV?
- Założeniem samojezdych pojazdów transportowych jest poprawa ogólnego stanu bezpieczeństwa w hali produkcyjnej lub magazynowej.
- Rozwój dostępnych systemów zasilania zmierza w kierunku zwiększenia ich wydajności oraz skrócenia czasu ładowania.
- Istnieje wiele sposobów sterowania i nawigowania pojazdami AGV. W bardziej tradycyjnych metodach wykorzystuje się różne formy oznakowania trasy przejazdu, która jest niezmienna.
Choć powszechne stosowanie pojazdów AGV (automated guided vehicle) to kwestia co najwyżej kilkunastu ostatnich lat, to mało kto wie, że pierwsze zautomatyzowane systemy transportowe można było spotkać w fabrykach znacznie wcześniej. Naturalnie ich poziom zaawansowania mocno odbiegał od współczesnych samojezdnych platform, które w dobie Przemysłu 4.0 i powstawania inteligentnych fabryk znajdują szerokie zastosowanie w automatyzacji różnych procesów i przekładają się na wzrost wydajności procesów produkcyjnych, optymalizacji transportu oraz całego łańcucha dostaw. Niewątpliwie też ich rola w transporcie wewnątrzzakładowym będzie w dalszym ciągu rosła, co będzie pociągać ich dalszy rozwój technologiczny.
Bezpieczeństwo na 1. miejscu
Transport wewnętrzny w oparciu o samojezdne pojazdy transportowe z założenia ma poprawić ogólny stan bezpieczeństwa w hali produkcyjnej lub magazynowej. Założeniem jest oczywiście dobrze zaprogramowany system transportowy, który jest obsługiwany przez odpowiednio przeszkolony personel. W przeciwnym wypadku o ograniczenie liczby wypadków w strefach, w których porusza się dużo tego typu pojazdów lub dopuszczony jest także ruch ludzi, może być bardzo ciężko.
Dlatego też wraz z dalszą ewolucją bezobsługowych pojazdów ma miejsce ciągły rozwój systemów bezpieczeństwa, w które wyposażane są takie pojazdy. Obecnie standardem są systemy, które stale obserwują otoczenie. I to nie tylko przed poruszającym się pojazdem, ale również po jego bokach i z tyłu. Skanowany obszar można podzielić na dwie strefy: ochronną (bliżej AGV) i ostrzegawczą (obejmującą większy obszar). Ta pierwsza zmienia się wraz ze zmianą prędkości i kierunku jazdy wózka (przy wyższej prędkości strefa ta się wydłuża). Wykrycie jakiegokolwiek obiektu w strefie powoduje odpowiednią reakcję pojazdu (od emisji sygnału świetlnego i/lub dźwiękowego, po zwolnienie, a nawet zatrzymanie się).
W skład systemów bezpieczeństwa wchodzą przede wszystkim różnego rodzaju systemy wizyjne, których zadaniem jest wykrywanie obiektów lub ludzi i zapobieganie kolizji z nimi. Najnowsze rozwiązania wykorzystują m.in. laserowe skanery bezpieczeństwa, kamery 2D i 3D oraz odpowiednio dobrane sensory. W najbliższym czasie możemy spodziewać się dalszego rozwoju w tym obszarze, zwłaszcza w kierunku większej niezawodności i dokładności ich działania, a także szybkości reakcji.
Ładowanie w ruchu
Kolejnym obszarem, o kluczowym znaczeniu dla rozwoju samoobsługowych wózków AGV, jest kwestia ich zasilania. Rozwój dostępnych systemów zasilania zmierza przede wszystkim w kierunku zwiększenia ich wydajności, skrócenia czasu ładowania, a wręcz wyeliminowania konieczności przerywania ich pracy w celu przeprowadzenia ładowania. Samojezdne wózki AGV mogą być zasilane w różny sposób, jednak obecnie na rynku dominuje kilka podstawowych metod.
Klasycznym rozwiązaniem jest zasilanie akumulatorowe. W obecnych rozwiązaniach ładowanie odbywa się coraz częściej w sposób bezkontaktowy, po najechaniu wózka na specjalną ładowarkę. Stosowane są także manualnie wymieniane baterie. Metoda ta nie wymaga wprawdzie dłuższej przerwy w pracy pojazdu AGV, ale za to niezbędna jest ingerencja obsługi.
Bardziej zaawansowaną technologią jest system zasilania za pomocą pętli indukcyjnej, która jest zatopiona w podłodze wzdłuż trasy przejazdu wózka. Rozwiązanie to pozwala na bezkontaktowe ładowanie podczas jazdy, dzięki czemu zwiększa się dostępność pojazdów AGV. Jest to jednocześnie metoda skuteczna i niezawodna. Ma jednak dość istotną wadę, którą jest stosunkowo niska odporność na uszkodzenia mechaniczne.
Innym popularnym rozwiązaniem są superkondensatory, które mogą być ładowane indukcyjnie podczas jazdy lub w stacjach zasilających. W przeciwieństwie do ładowania za pomocą pętli indukcyjnej w metodzie tej pojazd AGV nie wymaga stałego ładowania, niektóre odcinki może pokonywać, wykorzystując energię zgromadzoną w superkondensatorach.
System zarządzania energią, w jaki jest wyposażony dany układ zasilania, automatycznie doładowuje superkondensatory w razie potrzeby. Czas ich doładowania jest dużo krótszy niż naładowania standardowych akumulatorów.
Po ustalonej ścieżce lub przy użyciu nawigacji
Różne są także sposoby sterowania i nawigowania pojazdami AGV. W bardziej tradycyjnych metodach wykorzystuje się różne formy oznakowania trasy przejazdu, która jest niezmienna. Jeśli konieczna będzie jednak zmiana jej przebiegu, niezbędna będzie także odpowiednia modyfikacja tego oznakowania. W niektórych przypadkach wytyczenie nowej trasy przejazdu będzie więc czasochłonne i będzie się wiązać z całkiem sporymi kosztami.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Do tej grupy zaliczamy m.in. metody releksyjną i optyczną, które wykorzystują do nawigowania pojazdem AGV naklejoną lub namalowaną na posadzce linię o kolorze odróżniającym się od pozostałej części podłogi. Czujniki światła odbitego lub kamery stale monitorują przebieg takiej linii i dostosowują względem niej pozycję pojazdu AGV.
Analogicznie wygląda sterowanie samojezdnym pojazdem w metodzie wykorzystującej pętlę magnetyczną lub indukcyjną. W tym pierwszym przypadku czujniki magnetyczne na wózku śledzą naklejoną na posadzce taśmę z namagnesowanego materiału. W drugim w podłodze wtopiony jest przewód, który wytwarza pole magnetyczne. Sensory pojazdu AGV wykrywają natężenie tego pola i na tej podstawie sterują ruchem wózka.
Inna z metod wykorzystuje różne znaczniki umieszczone w różnych miejscach hali. Skaner laserowy lub inny system wizyjny pojazdu AGV odnajduje te punkty, a następnie na tej podstawie układ sterujący ustala na bieżąco aktualną pozycję wózka. Metoda laserowa, zwłaszcza przy dużej liczbie znaczników umieszczonych w hali, umożliwia bardzo dokładne pozycjonowaniu pojazdu.
Nowoczesne wózki coraz częściej wykorzystują jednak metody nawigacyjne. Nie ma wówczas potrzeby wytyczania fizycznej ścieżki przejazdu, a jedynie trzeba wgrać do układu sterowania z pojazdu odpowiednią trasę. Zaletą tej metody jest prosta i szybka możliwość zmiany wytyczonej trasy zgodnie z bieżącymi potrzebami.
W kierunku pełnej autonomii
Najprawdopodobniej przyszłość samojezdnych pojazdów transportowych będzie w dużym stopniu autonomiczna. Najbardziej zaawansowaną odmianą wózków AGV są obecnie pojazdy AMR (autonomous mobile robots). Do poruszania się nie tylko nie wymagają wytyczonych wcześniej fizycznych ścieżek, ale potrafią szybko dostosowywać się do zmieniającego się otoczenia. W przypadku standardowych pojazdów AGV niespodziewane pojawienie się przeszkody na ich drodze spowoduje zatrzymanie się takiego pojazdu. Z kolei AMR będzie w stanie wyminąć taką przeszkodę (jeśli będzie taka fizyczna możliwość) i kontynuować jazdę do wytyczonego celu.
Autonomiczne wózki transportowe do nawigowania wykorzystują wgraną wcześniej mapę danego pomieszczenia albo tzw. nawigację naturalną (podczas przejazdu kontrolnego układ sterujący pojazdu wykonuje dokładne mapowanie otoczenia). Dzięki takiej dokładnej mapie AMR może każdorazowo wytyczać inną, najbardziej optymalną drogę do celu. Dzięki kombinacji kamer, laserów, a nawet technologii LiDAR cały czas skanowane jest otoczenie przed pojazdem i porównywane z mapą obiektu. W przypadku wykrycia przeszkody układ sterujący wyszuka inną drogę do celu. Jeśli jazda nie będzie mogła być kontynuowana, zatrzyma pojazd i poczeka, aż droga ponownie się odblokuje.
Jeśli rzeczywiście w przyszłości dominować mają inteligentne fabryki, w których rola ludzi będzie ograniczona do absolutnego minimum, transport wewnętrzny będzie w dużej mierze (jeśli nie w całości) opierać się na pojazdach autonomicznych. Istotnym wyzwaniem jest więc obecnie taki rozwój technologii, żeby wewnętrzny system transportowy możliwie jak najbardziej uniezależnić od ingerencji człowieka. A do tego niezbędna jest niezawodność systemów bezpieczeństwa, zasilania i sterowania.
