Autonóm navigáció milliméteres pontossággal

A Tárgyak Internete (IoT) és az Ipar 4.0 korában egyre fontosabb szerepet játszik az intralogisztika. Az áruk és anyagok pontos mozgatása a hatékony termelés kulcstényezőjévé válik. Az Evocortex mobil szállítórendszerei nem hagyományos eszközökkel látják el ezt a feladatot. Kreatív műszaki koncepciójuk megvalósítása szempontjából is meghatározó a használt FAULHABER motorok teljesítménysűrűsége.

Ma a „termelés” a „komplexitás” szó egyik szinonimája. A termékeket egyre inkább egyedi vevői specifikációk szerint gyártják le; az IoT integrációval akár teljesen automatizált termelés valósítható meg egyetlen darabos gyártásban is. Az ilyen nagy változékonyság szorosan összekapcsolt folyamatokat igényel, amelyek ugyanakkor nagyon rugalmasak is. A megfelelő alkatrészeknek– szinte végtelen számú variációban – a megfelelő időben kell rendelkezésre állniuk az egyes gyártóállomásokon.

Előnyben az AMR-ek

Az anyagszállítást – pl. az ellátási pontok és a termelési rendszerek között – egyre inkább testre szabottan, ugyanakkor a lehető legautomatizáltabban kell végrehajtani. A mobil robotplatformok – amiket az iparban autonóm mobil robotok (AMR) néven ismernek – egyre inkább előtérbe kerülnek a raktárakban és a gyártócsarnokokban.

Erre a piacra fókuszál a nürnbergi székhelyű Evocortex startup, amit 2016-ban alapítottak tapasztalt robotszakértők részvételével. A szomszédos Nuremberg Tech (Technische Hochschule Nürnberg) iskolával és más oktatási és kutatási intézményekkel szoros kapcsolatban álló cég egy teljesen új AMR koncepcióval lépett piacra. Termékeivel a cég kreatív és innovatív megoldásokat kínál a modern logisztika követelményeire.

„Egy hagyományos AMR gyakran az útvonalak térbeli adaptációját vagy akár a folyamatok technikai módosításait igényli – magyarázta Hubert Bauer ügyvezető igazgató. – Optikai jelölésekre például azért van szükség, hogy a járművek tájékozódni tudjanak, az utaknak, kereszteződéseknek a megadott méretűek és ívsugarúaknak kell lenniük. Mi viszont olyan szállítórobotokat szerettünk volna készíteni, amelyek a megrendelő igényeihez alkalmazkodnak és nem fordítva.”

A csarnok padlójának „ujjlenyomata” jelzi a pontos pozíciót

Az Evocortex autonóm mobil robotjai (AMR) egyáltalán nem igényelnek előre telepített irányítórendszert a pozíció meghatározásához és a helyes útvonal megtalálásához. Egyszerűen a csarnok padlójának egyenetlenségeit felhasználva tájékozódnak. Az ilyen egyenetlenségek még a tipikus sima betonpadlókon is megtalálhatók, és a robot nagyfelbontású kamerája regisztrálja azokat. A kamera a jármű alján található, 10 × 10 centiméteres területet rögzít, és a képadatok alapján készít egy, a csarnokpadló ujjlenyomatának megfelelő képanyagot. A zseniális rendszer mögött az Evocortex saját fejlesztésű lokalizációs modulja (ELM) áll.

A kezdeti betanítási folyamat során a robot rácsmintában mozog a csarnok padlóján. Összetett algoritmusok segítségével az egyes pontok mintájából rendkívül pontos térképet állít elő. A jövőben ezt is öntanuló mesterséges intelligencia segítségével végzik majd. A vezérlő ezenkívül érzékeli a jármű saját mozgását is. Az adatok összevonásával – egy négyzetkilométer elméleti területen – milliméteres pontossággal képes pozícionálni. Ehhez mindössze három beazonosított pontra van szükség. Még ha a padló 50%-át fűrészpor borítja is, az ELM zavartalanul működik és robusztus, precíz és pontos navigációt biztosít. A padlón lévő karcok a térképen is megjelennek, de ezek olyan adatok, amelyek egy bizonyos idő után eltűnnek onnan.

Az AMR-ek opcionálisan felszerelhetők további LIDAR érzékelőkkel egy vagy két fronton. Ezek menetirányban pásztázzák a helyiséget, és észlelik az akadályokat – beleértve azokat is, amelyek mozognak, például az utat keresztező embereket. Az alkalmazottak biztonsága érdekében a jármű azonnal leáll.

Korlátlan mobilitás Mecanum kerekekkel

Egy normál kerék csak a tengelyével azonos irányba képes mozogni. Az ilyen kerekekkel rendelkező jármű pontos pozicionálásához ugyanúgy kell manőverezni, mint az autó parkolásakor. Ennek elkerülése érdekében az Evocortex fejlesztői a Mecanum kereket választották, melynek peremére zárt futófelület helyett hordó alakú görgők kerülnek. Ezeket a kerék tengelyéhez képest 45 fokos szögben rögzítik és el tudnak fordulni saját ferde hatásvonalú golyóscsapágyuk körül. A görgők alakját, méretét és távolságát úgy választották meg, hogy a keréknek folyamatos gördülési felülete legyen.

Amikor a Mecanum kerék forog, két erőkomponens lép fel: a teljes kerék forgásirányában, valamint a kerék forgásirányára merőlegesen. A kialakuló mozgási irány tehát a kettő között van: a Mecanum kerék a tengelyirányhoz képest 45 fokos szögben „akar” elmozdulni. A görgők mobilitása miatt viszont nincs iránystabilitása. Ha további erők lépnek fel, akkor a saját mozgási iránya bármely irányba eltéríthető.

A négy Mecanum kerékkel felszerelt járműben a 45 fokos szögek mindegyikét 90 fokos eltolással rendezték el, így minden kerék más-más irányba próbál mozogni. Az egyes kerekek forgásirányának és sebességének változtatásával a jármű álló helyzetből tetszőleges irányba kormányozható vagy helyben forgatható. Vízszintes síkon így olyan szabadon mozoghat, akár egy lebegő autó. A Mecanum kerekek ezáltal lehetővé teszik a robot ügyes, minden irányban történő mozgását.

Méretezhetőség milliméteres lépésekben

Az Evocortex AMR-je a rugalmasság egy újabb dimenzióját kínálja: gyakorlatilag korlátlan méretválasztékot tesz lehetővé. „Igény esetén milliméteres lépésekben igazíthatjuk hozzá robotunkat ügyfeleink igényeihez – hangsúlyozta Hubert Bauer. – Minden 400 × 480 és 800 × 1 200 milliméter közötti külső méret megvalósítható.” Az EvoRobot R&D és EvoRobot Industrial termékcsaláddal ezek megközelítőleg a teherhordó platform külső méreteinek is megfelelnek. Minden technológia – az érzékelő, a vezérlő, az emelőegység és a kerékhajtások – a platform alatt helyezkedik el.

A kerékhajtás modul a méretezhetőség döntő eleme. Közvetlenül a kerék felett helyezkedik el, és a kerékkel együtt szabványos, független funkcióegységet alkot. Ennek eredményeként a kerekek egymástól tetszőleges távolságra szerelhetők fel. Ennek az elrendezésnek a döntő előfeltétele egy erős, nagyon kis méretű motor.

„Nagyon alaposan megvizsgáltuk, hogy a piacon mely motorok alkalmasak ehhez az alkalmazáshoz – emlékezett vissza Hubert Bauer a fejlesztési szakaszra. – Csak a FAULHABER-nél találtuk meg a szükséges teljesítménysűrűséget. A versenytárs motorokbannem maradt hely a szükséges nyomatékhoz.”

FAULHABER