Tegyük helyre az AGV-k működését!

A gyártótérben mozgó automata eszközökről, robotokról általában megoszlik a szakemberek véleménye, hiszen telepítésük nagy átalakítást kíván és költséges, a biztonsági előírásoknak megfelelni bonyolult lehet, illetve kevés még az információ róluk. Az AGV-k azonban közkedvelt eszközeivé váltak az intralogisztikának – lássuk, miért!

Az automatizált irányított jármű (automated guided vehicle, rövidítve AGV) egy mobil robot, amely kijelölt vonalak vagy vezetékek mentén halad a padlón, vagy rádióhullámok, kamerák, mágnesek, lézerek segítségével navigál egy adott területen. Leggyakrabban nehéz anyagok szállítására használják nagy alapterületű ipari épületekben, vagy külterületen a gyár vagy raktár körül. Az AGV alkalmazási módjai és helyszínei azonban egyre inkább bővülnek. Az AGV-k a mögöttük lévő tárgyakat pótkocsin is képesek vontatni, amelyekhez önállóan rögzülhetnek. A pótkocsik felhasználhatók nyersanyagok vagy késztermék mozgatására, melyekről a tárgyakat motoros hengerekre (szállítószalagra) lehet helyezni. Az AGV-ket szinte minden iparágban alkalmazzák, de például ételek, ágyneműk vagy gyógyszerek szállítását is végzik a kórházakban.

Az első AGV-t az 1950-es években hozta forgalomba a Barrett Electronics, és akkoriban egyszerűen egy vontatójármű volt, amely a padlón lévő vezetéket követte. Ebből a technológiából egy új típusú AGV jött létre, amely láthatatlan UV-markereket követ a földön, ahelyett, hogy lánccal vontatnák. Az első ilyen rendszert a chicagói Willis-toronyban (korábban Sears Tower) telepítették, hogy az irodákba postai küldeményeket szállítson.

Németországban a technológiát Fahrerlose Transport System (FTS), Svédországban pedig „förarlösa truckar” néven emlegetik. Az AGV-k olcsóbb verzióit gyakran automatizált irányított kocsiknak (AGC) nevezik, és általában mágnesszalag mentén közlekednek. Az AGC-k sokféle modellje kapható, melyek felhasználhatók termékek mozgatására futószalagon, áruk szállítására egy üzemben vagy raktárban és rakományok szállítására.

Az AGV tehát tulajdonképpen egy olyan gyűjtőfogalom, mely a legkülönfélébb, önálló mozgásra képes, logisztikai folyamatokban résztvevő robotokat foglalja magába. Elmondható, hogy az AGV-k a hagyományos anyagmozgatási módokhoz – mint például emberi erő, futószalagok, targoncák, tolóegységek, traktorok stb. – hasonló kategóriát képeznek.

Az AGV-k főbb típusai használat szerint

Ahogyan a bevezetőből is kitűnik, az AGV-knek rendkívül sok fajtája van, melyek rendszerint a feladat, az anyagmozgatás típusa és körülményei szerint más-más funkciókat látnak el. Például a közkedvelt lapos AGV-k különböző tárgyak, akár polcok alá bekúszva képesek a gyáron belül különböző anyagok, eszközök, termékek mozgatására, vagy ismeretesek a raklapmozgató AGV-k. Kifejezetten a keskeny polcok közötti manőverezésre és pakolásra fejlesztették ki az úgynevezett Very Narrow Aisle vagy VNA AGV-t, azaz a „nagyon keskeny folyosós” AGV-t. Léteznek súlyemelésre optimalizált, ellensúlyozott AGV-k is az olyan helyzetekre, amikor nem lehetséges tartószerkezettel megtámogatni az emelővillát (például ha túl kevés a hely az eszköz mögött).

Forgalomirányítás

A forgalomirányítás az AGV-k telepítésének egyik legfontosabb szempontja, hiszen enélkül gyakorlatilag nem használható az eszköz. A forgalomirányítás nemcsak gyakorlati, de munkabiztonsági és jogi szempontból is figyelemre érdemes témakör.

A forgalomirányító rendszer helyben vagy központi számítógépen futó szoftver segítségével a létesítmény más részein is végrehajthatja az AGV-k irányítását, így az üzemben nem feltétlenül szükséges neki dedikált hely kialakítása. Bár ha a rendszer a célterülettől távolabb helyezkedik el, kiemelten fontos a jó infrastruktúra, hogy biztosítva legyen a folyamatos, valós idejű kapcsolat az eszközök és a központ között.

A helyi forgalomirányító módszerek közé tartozik a zónavezérlés, a lézeres érzékelésű vezérlés és a kombinált vezérlés. Mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai.

Bár az irányítórendszerek típusaiból legalább annyi áll rendelkezésre, mint magukból az AGV-kből, megpróbáltuk kiemelni a legnépszerűbbeket.

1. Zónavezérlés

A zónavezérlés egyértelműen a vállalatok egyik nagy kedvence, mivel egyszerűen telepíthető és könnyen bővíthető. A zónavezérlő rendszer vezeték nélküli adóval továbbítja a jelet egy előre kijelölt területen. Minden AGV tartalmaz egy érzékelőeszközt, amely ezt a jelet veszi, és továbbítja az adóhoz. Ha a terület tiszta, a jel „szabad” értékre van állítva, amely lehetővé teszi, hogy az AGV belépjen az adott területre, és áthaladjon rajta. Ha egy másik AGV is van a környéken, akkor „stop” jelet kap minden AGV, amely megpróbál belépni a területre, így megállnak, és várnak. A zónavezérlő forgalomkezelés beállításának másik módja az, ha minden egyes robotot saját kis adóvevővel látnak el. A helyszínen lévő AGV ezután elküldi a saját üzenetét az összes olyan AGV-nek, amely közelít a zónájához.

2. Elektromágneses irányítás

Az elektromágneses irányítás viszonylag régóta ismert, egyszerű megoldás a robotok irányítására. Megvalósításához szükség van egy fémhuzal beágyazására a padlóba, azon az útvonalon, ahol szeretnénk, hogy az AGV közlekedjen. Ezt alacsony frekvenciájú és áramerősségű áram alá helyezve elektromágneses mező jön létre, melyet a fedélzeti elektromágneses érzékelő dolgoz fel. Előnye, hogy mivel a vezeték a föld alatt van, nehezen sérül meg, az AGV-k navigációját pedig semmilyen fényjelenség, hang vagy más külső tényező nem befolyásolja. Hátránya viszont, hogy az útvonal megváltoztatása nehéz, valamint ha mégis sérülés következik be, a javítás is problémába ütközhet.

3. Mágnesszalagos vezérlés

A mágnesszalagos vezérlés működése hasonló az elektromágneses vezérlő elvéhez. Ugyancsak a padlóra helyezett vezérfonal – mágnesszalag – mutatja az utat az automatikus jármű számára, a mágneses mező jelét pedig a fedélzeti elektromágneses érzékelő fogadja. A szalagvezetés fő előnye, hogy a technológia érett és megbízható, alacsony a költsége, és a szalag felhelyezése viszonylag egyszerű. Az elektromágneses irányításhoz képest könnyebb meghosszabbítani vagy megváltoztatni az utat. Hátránya, hogy a mechanikai hatásoknak erősebben ki van téve, mint a korábban említett módszerek.

4. QR-kódos navigáció

A QR-kódos navigáció napjainkban nemzetközi viszonylatban és idehaza is nagyon népszerűnek számít. A módszer lényege, hogy a QR-kódos matricákat sakktáblaszerűen helyezik el a munkaterület padlóján, majd az AGV-k föléjük állva, föld felé néző kamerájukkal beolvassák, beszkennelik azokat. A kód segítségével a robot megkapja és feldolgozza a pontos helyinformációkat, amelyet ismerve tovább mozoghat, vagy befejezi feladatát. Ez a navigációtípus mára igen fejletté vált, mégis nagyon olcsó megoldásnak számít. Hátránya, hogy nagyon sok QR-matrica elhelyezésére van szükség, és a karbantartási költség magas lehet, mivel a matricákat folyamatosan ellenőrizni kell.

5. Szalagvezérlés

Ez a módszer az optikai vezérlési megoldások kategóriájába tartozik. Működéséhez a munkaterületen speciális szalagokat (vagy lakkot) kell az AGV útját körülvevő felületekre illeszteni, amit a fedélzeti optikai érzékelővel dolgoz fel a jármű. A szalagvezérlés előnye hogy gyakorlatilag bármikor megváltoztatható, kiterjeszthető, fejleszthető az útvonal, a karbantartás viszonylag egyszerű, a költségei pedig alacsonyak. Hátránya, hogy ha a jelzés bepiszkolódik vagy takarásban van, akkor a rendszer nem használható. A szalagvezetős navigáció emiatt olyan esetekben alkalmazható, amikor a munkakörnyezet tiszta, a talaj sík, és az AGV használatához nincs szükség nagy pontosságú pozicionálásra.

6. Lézerszkenneres irányítás

A lézernavigációs módszert a hagyományos és a természetes lézerszkenneres megoldások kategóriájára lehet osztani.

A hagyományos lézerszkenneres irányítás során az AGV-re egy lézerszkennert csatlakoztatnak, a munkaterületet pedig speciális visszaverődési pontokkal látják el. A szkennerből kibocsátott sugarak egyidejű visszaverődésének szögeit érzékelve a robot képes meghatározni helyzetét a munkaterületen belül. A lézeres navigáció előnye, hogy a robot bizonyos kereteken belül szabadon mozoghat, a technológia jól alkalmazkodik a gyakorlati kihívásokhoz. A lézerszkenner az AGV egységen viszonylag magasan helyezkedik el, így a mechanikai hatás okozta sérülések igen ritkák. Hátránya, hogy nagyon költséges, és ha a szkennert valamilyen tárgy leárnyékolja, akkor a rendszer funkcionalitását vesztheti.

A természetes lézerszkenneres navigációhoz nincs szükség visszaverődési pontokra, hanem az eszköz a természetes objektumokat érzékelve tájékozódik. Ilyen természetes objektumok lehetnek például a falak, a polcok vagy a tárolóeszközök.  Előnye, hogy a hagyományos lézeres megoldáshoz képest jóval alacsonyabb költségvetésből is kihozható a rendszer felállítása és karbantartása, azonban hátránya, hogy sokkal pontatlanabb is annál.

7. Kombinált vezérlés

A kombinált vezérlés több navigációs mód kombinálását jelenti, amit ütközéselkerülési érzékelőkkel egészítenek ki. Ezzel a módszerrel a költségek és a karbantartás bonyolultsága nőhet, ám sokkal megbízhatóbb és gazdaságosabban működő rendszer építhető ki. Ha például a QR-kódos vezérlést a robot belső helyzetérzékelő szenzorainak képességével kombinálják, akkor sokkal hatékonyabban küszöbölhető ki a robot testének tehetetlenségéből adódó pontatlanság, azaz pontosan ott fog megállni, ahol a program szerint kell. A kombinált vezérlési rendszerek különböző forgatókönyvek esetében is megfelelően működnek, és automata módon képesek kiküszöbölni a problémákat, akadályokat.

Ütközéselhárítás

Napjainkban az összes AGV-t ellátják valamilyen ütközésérzékelővel, amely biztonságossá teszi használatukat. Ezek az érzékelők a következő elveken működnek:

• hangalapú, amelyek úgy működnek, mint egy radar;
• optikai, amely infravörös érzékelőt használ;
• lézeres érzékelő;
• lökhárító, fizikailag érintkező érzékelő.

A hangérzékelők „csipogó” vagy magas frekvenciájú jelet küldnek, majd a válasz megérkezése után az AGV képes megállapítani, hogy van-e előtte vagy éppen rajta valamilyen objektum, és megteszi a szükséges intézkedéseket az ütközés elkerülésére.  Az optikai ütközéselhárítók infravörös adóvevőt használnak az információszerzéshez, de az alapkoncepció hasonló, mint a hangvezérlés esetén. A lézeres érzékelő az egyik legnépszerűbb választás, hiszen ez a legjobban használható, legprecízebb eszköz, amivel elkerülhető az ütközés.

A biztonsági szkennerek azonban – legyen szó bármelyik kategóriáról – nem olcsók. Éppen ezért, ahol a szkenneres megoldás nem alkalmazható, gyakran fizikai érzékelőkkel teszik biztonságossá az AGV-ket. Ehhez a jármű köré szenzorokkal ellátott szalagot erősítenek, ami ha egy hozzá közeledő tárggyal érintkezik, a gép leáll.

Sokféle megoldás, nehéz választás

Az AGV-knek és a hozzájuk rendelhető navigációs rendszereknek a tárháza igen nagy, ami nem könnyíti meg a választást, de cserébe megtalálhatjuk a legmegfelelőbb megoldást a legkülönfélébb méretű, költségvetésű, kiépítettségű gyárak, épületek, intézmények számára is. Az AGV-k elterjedése jelenleg az iparban a legmagasabb, de a technológia további fejlődésének köszönhetően – kiemelten gondolva itt az 5G bevezetésére és a mesterséges intelligencián alapuló adatfeldolgozásra – valószínűleg nem kell sokáig várnunk, hogy más területen is találkozhassunk velük, ahol szükség van erre a rugalmas és népszerű logisztikai megoldásra.

Hegyi Heni, NEW technology magazin