elektrotechnik AUTOMATYK
Reklama
Reklama

Samojezdne wózki AGV i AMR: sterowanie i nawigacja

MiR
Reklama
Reklama

Na pierwszy rzut oka zautomatyzowane wózki transportowe (AGV) i stanowiące ich rozwinięcie pojazdy autonomiczne (AMR) niczym się nie różnią. Takie same są również stawiane przed nimi zadania. Podstawowa różnica między tymi pojazdami dotyczy sposobu sterowania nimi i nawigowania. Większa elastyczność w tym zakresie pojazdów AMR sprawia, że to one będą stanowić przyszłość transportu w zakładach przemysłowych czy magazynach.

  • Samojezdne wózki transportowe są coraz popularniejsze w zakładach produkcyjnych i magazynach
  • Podstawowe różnice między wózkami AGV a AMR sprowadzają się do sterowania i nawigowania nimi
  • Pojazdy transportowe AGV do poruszania się wpotrzebują dodatkowego oznakowania
  • Wózki AMR są pojazdami autonomicznymi, które samodzielnie wyznaczają optymalną trasę
Reklama

Samojezdne wózki transportowe to ważny element automatyzacji procesów produkcyjnych czy magazynowych, podnoszący ich wydajność. Wykorzystywane są do transportu komponentów, materiałów bądź gotowych produktów w zakładzie przemysłowym, magazynie czy też pomiędzy nimi. Dzięki temu odciążają pracowników w wykonywaniu żmudnej, ciężkiej i powtarzalnej pracy. Zmniejszają tym samym ryzyko wypadku lub uszkodzenia ładunku podczas jego transportu oraz optymalizują logistykę wewnętrzną poprzez m.in. skrócenie czasu dostawy.

Wózki transportowe nie są nowością w zakładach produkcyjnych, jednak wraz z rozwojem zautomatyzowanych rozwiązań również w tym obszarze zaczynają powoli dominować pojazdy z automatycznym napędem. Ostatnie lata to szybki rozwój pojazdów AGV, które początkowo były w stanie przemieszczać się wyłącznie pomiędzy ściśle określonymi punktami po wytyczonej trasie. Obecnie coraz bardziej popularne stają się pojazdy AMR, zwane również mobilnymi robotami transportowymi. Potrafią one nie tylko samodzielnie wytyczyć najbardziej optymalną trasę, ale również ją na bieżąco modyfikować, gdy podczas przemieszczania pojawią się na drodze niespodziewane przeszkody.

Pojazdy AGV a AMR – podstawowe różnice

Zarówno pojazdy AGV (automated guided vehicles), jak i AMR (autonomous mobile robots) są wózkami transportowymi, które do przemieszczania się i transportu ładunku nie potrzebują operatora. Można nawet zaryzykować stwierdzenie, że pojazdy AMR są najnowszą i najbardziej obecnie rozwiniętą formą wózków AGV. Oba realizują podobne zadania, tzn. głównie przewożą określony ładunek z punktu A do punktu B.

Różnica pojawia się w momencie, gdy niezbędna będzie np. zmiana trasy przejazdu wózka albo trzeba będzie dostarczyć ładunek do innego miejsca. W przypadku AGV, które poruszają się po ustalonych trasach, taka zmiana będzie albo niemożliwa, albo będzie bardzo czasochłonna i kosztowna. Konieczne będą bowiem zmiany w zewnętrznej infrastrukturze, która wspomaga przemieszczanie się wózka transportowego. Jest to dość skomplikowany proces, który wymaga odpowiedniej wiedzy i doświadczenia odpowiedzialnego za to pracownika.

Zupełnie inaczej wygląda to w przypadku dużo bardziej elastycznych pojazdów AMR, w których przypadku taka zmiana nie wymaga wyjątkowych umiejętności. Przyjazny i intuicyjny interfejs pozwala łatwo i szybko wytyczyć nowy cel, a także ustalić trasę przejazdu, gdy w danym obiekcie zajdą większe zmiany.

Kolejna istotna różnica dotyczy także reakcji pojazdu, gdy na trasie przejazdu pojawi się nieoczekiwana przeszkoda. Bez względu na to, czy będzie to inny wózek, ładunek, który np. spadnie z innego pojazdu, czy też człowiek, AGV zatrzyma się i będzie czekał, aż przeszkoda zostanie usunięta. Nie ma bowiem możliwości, żeby ten pojazd samoistnie ominął przeszkodę.

W przypadku autonomicznych robotów mobilnych taka przeszkoda nie jest dużym problemem. Jeśli tylko istnieje miejsce, żeby ją ominąć, AMR samodzielnie podejmie taką decyzję, wytyczy nową ścieżkę ruchu i będzie kontynuował jazdę.

Jak poruszają się wózki AGV?

Jak widać, podstawowa różnica między wózkami AGV a AMR dotyczy sposobu ich przemieszczania się, a dokładniej – sterowania i nawigowania. Wózki AGV przemieszczają się stale tą samą trasą, która jest odpowiednio oznakowana. Jeśli potrzebne będą jakiekolwiek modyfikacje w trasie przejazdu (bo zmieni się proces produkcyjny albo pojawią się nowe obiekty w danej hali), konieczne będzie odpowiednie dopasowanie infrastruktury. W zależności od metody nawigowania AGV takie wytyczenie nowej ścieżki może być mniej lub bardziej czasochłonne i może nawet wymagać zmian konstrukcyjnych w danej hali.

samojezdny wózek transportowy AGV
Tradycyjne pojazdy transportowe AGV, aby mogły się samodzielnie poruszać, potrzebują dodatkowej instalacji w postaci linii na posadzce albo specjalnych znaczników; źródło: Etisoft 

Standardowe pojazdy AGV poruszają się po wytyczonej wcześniej ścieżce, przy czym sam sposób jej wytyczenia może być różny. Każda zmiana trasy przejazdu wymaga więc wytyczenia nowej ścieżki przejazdu.

Reklama

Pętla indukcyjna
W tej metodzie w podłodze hali wtapiany jest kabel, przez który płynie prąd elektryczny o określonej częstotliwości. Wytwarza on wówczas pole magnetyczne, które jest wykrywane przez sensory magnetyczne znajdujące się na pojeździe. Dokonując ciągłego pomiaru natężenia pola magnetycznego, AGV porusza się w takim kierunku, aby jego wartość była cały czas jak największa. Co ciekawe, przy pomocy pola magnetycznego, które można modulować, możliwe jest przekazywanie do sterownika AGV określonych poleceń.

Pętla magnetyczna
Dzięki naklejonej na podłodze taśmie magnetycznej (z materiału ferromagnetycznego) czujniki magnetyczne umieszczone na wózku przekazują odpowiednie sygnały do jednostki sterującej pojazdu. Metoda ta jest dość precyzyjna i pozwala np. wykrywać skrzyżowania oraz lepiej pozycjonować AGV. Dzięki temu możliwe jest rozwijanie większych prędkości przejazdu. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo niska trwałość przyklejanej do podłogi namagnesowanej taśmy. Konieczne jest okresowe jej odnawianie.

Linia refleksyjna i optyczna
Również w tej metodzie na posadzce hali nakleja się taśmę albo maluje się linię. Metoda refleksyjna wykorzystuje efekt odbicia światła, które jest emitowane z pojazdu. Po nadaniu i odebraniu światła odbitego wyznaczana jest pozycja wózka w stosunku do namalowanej lub naklejonej linii.

W metodzie optycznej ścieżka jest namalowana kolorem o różnym kontraście niż pozostała część podłogi. Kamera na pokładzie pojazdu stale monitoruje przebieg głównej linii, co pozwala na ustalenie pozycji AGV względem ścieżki. Podobnie jak w przypadku pętli magnetycznej przyklejone lub namalowane na podłodze linie co jakiś czas wymagają odnowienia.

Znaczniki w określonych miejscach
Ta metoda nie bazuje na wytyczonej ścieżce, ale na punktach (znacznikach) umieszczonych w określonych miejscach w hali. System wizyjny pojazdu AGV albo skaner laserowy odnajduje te punkty i na ich podstawie jest w stanie określić obecną pozycję wózka. Metoda ta jest tym dokładniejsza, im więcej znaczników umieszczonych jest na hali. Im większe są odległości pomiędzy tymi punktami, tym większe jest ryzyko błędu pozycjonowania.

Jak poruszają się pojazdy AMR?

Rozwój w obszarze pojazdów AGV sprawia, że wzrasta ich poziom autonomii, dzięki czemu nie potrzebują mieć wytyczonych fizycznie ścieżek. Co więcej, są one w stanie szybko dostosowywać się do zmieniającego się otoczenia i pojawiających się nowych obiektów.

Pojazdy AMR wykorzystują do nawigowania albo wgraną wcześniej mapę danego obiektu, albo tzw. nawigację naturalną. W tym celu przeprowadzany jest najpierw przejazd testowy, w czasie którego wykonywane jest dokładne odwzorowanie terenu (tzw. mapowanie otoczenia). Do tego niezbędnym elementem wyposażenia AMR są czujniki, oprogramowanie, które przetwarza pozyskane dane, a także system wizyjny, który mogą tworzyć kamery, lasery, kombinacja kamer i laserów bądź technologia LiDAR.

Posiadając taką dokładną mapę obiektu, AMR może wytyczać za każdym razem inną, najbardziej optymalną trasę przejazdu. To istotne, jeśli w obiekcie przebywają ludzie, poruszają się inne pojazdy albo mogą pojawić się różne elementy, które staną na wytyczonej drodze. Za każdym razem AMR dokładnie skanuje otoczenie przed sobą i porównuje je w czasie rzeczywistym z wykonaną mapą. Dzięki temu jest w stanie wykryć przeszkodę i uniknąć kolizji, a jednostka sterująca może szybko skorygować swoją trajektorię. Nawet przy dużym zatłoczeniu obiektu, jeśli tylko istnieje jakikolwiek wolny korytarz, AMR jest w stanie go odnaleźć i kontynuować jazdę, manewrując między przeszkodami. Jeśli natomiast droga będzie całkowicie zablokowana, wówczas pojazd się zatrzyma i ponownie ruszy zaraz po jej odblokowaniu.

Jakiekolwiek większe zmiany w obiekcie nie stanowią dużego problemu w przypadku korzystania z autonomicznych pojazdów. Wystarczy jeszcze raz wykonać przejazd testowy, podczas którego AMR wykona ponowne mapowanie przestrzeni. Po tym zabiegu będzie mógł znowu precyzyjnie się poruszać po danej strefie. Co istotne, implementacja każdego nowego pojazdu AMR zajmuje stosunkowo niewiele czasu, a do tego jest bezkosztowa i nie wymaga zmian w infrastrukturze i może być wykonana bez konieczności przerywania produkcji.

Przyszłość samojezdnych wózków transportowych

Autonomiczne wózki transportowe wciąż znajdują się na etapie rozwoju, więc w niedalekiej przyszłości można się spodziewać jeszcze bardziej doskonałych rozwiązań. Szybkie, precyzyjne i bezkonfliktowe wyznaczanie tras pozostanie oczywiście na czele wymagań stawianych pojazdom AMR, jednak coraz bardziej istotna będzie także wysoka przepustowość systemu transportowego w zakładach z dużą flotą tego typu wózków. Z całą pewnością w tym właśnie kierunku będzie zmierzał transport wewnątrzzakładowy. To ważne, ponieważ pojazdy AMR mają stanowić istotny element koncepcji Przemysłu 4.0 i inteligentnych fabryk przyszłości, w których rola człowieka będzie ograniczona do minimum. 

Artykuł ukazał się w czasopiśmie
Reklama

Tagi artykułu

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama