1 Ievads
Rūpnieciskie mobilie roboti ir inteliģentas iekārtas, ko izmanto rūpnieciskajā loģistikā un ražošanas vidē. Šie roboti parasti ir aprīkoti ar navigācijas sistēmām, un tos centralizēti kontrolē borta vadības sistēmas. Tie galvenokārt izmanto riteņu mobilitātes struktūras un integrē energosistēmas vai enerģijas pārvades mehānismus, lai veiktu tādus uzdevumus kā materiālu apstrāde, sadarbība ražošanā un automatizēta piegāde.
No sistēmas arhitektūras viedokļa rūpnieciskie mobilie roboti parasti sastāv no vairākiem moduļiem, tostarp transportlīdzekļa virsbūves, piedziņas sistēmas, izpildmehānisma, drošības aizsardzības sistēmas, vadības sistēmas, barošanas sistēmas, navigācijas sistēmas, sakaru sistēmas un cilvēka un mašīnas mijiedarbības sistēmas. Augstais integrācijas līmenis starp šīm apakšsistēmām ļauj robotiem darboties stabili, droši un efektīvi sarežģītās rūpnieciskās vidēs.
Strauji attīstoties rūpnieciskajai automatizācijai un inteliģentai ražošanai, industriālie mobilie roboti ir kļuvuši par dažādiem tehnoloģiskiem maršrutiem. Runājot par navigācijas metodēm, plaši izmantotās tehnoloģijas ietver elektromagnētisko navigāciju, magnētisko joslu navigāciju, magnētisko naglu navigāciju, QR koda navigāciju, optisko navigāciju, lāzernavigāciju, redzes navigāciju, inerciālo navigāciju, RFID navigāciju un vairāku-sensoru saplūšanas navigāciju. Piedziņas metožu ziņā sistēmas var iedalīt viena -riteņu, divu-piedziņas un vairāku{5}} riteņu piedziņas struktūrās. No šasijas arhitektūras viedokļa konfigurācijas ietver diferenciālās piedziņas struktūras, stūres piedziņas struktūras, Mecanum riteņu konstrukcijas, kāpurķēžu konstrukcijas un ass{7}}tipa konstrukcijas.
Turklāt atbilstoši dažādām lietojumprogrammu funkcijām industriālos mobilos robotus var klasificēt arī apstrādes robotos, vilkšanas robotos, montāžas robotos, pārbaudes robotos, šķirošanas robotos un hibrīdrobotos. Lietojumprogrammu scenārijiem turpinot paplašināties, dažāda veida mobilie roboti pakāpeniski ir veidojuši reprezentatīvas tehniskās sistēmas un lietojumprogrammu modeļus.
2 autonomi mobilie roboti (AMR)
2.1. AMR tehnoloģijas pārskats
Autonomie mobilie roboti (AMR) ir viena no pēdējos gados{0}}straujāk augošajām industriālo mobilo robotu kategorijām. Atšķirībā no tradicionālajiem AGV, kas paļaujas uz fiksētiem maršrutiem, AMR piemīt vides uztvere, autonoma lokalizācija un dinamiskas ceļa-plānošanas iespējas, kas ļauj tiem elastīgi darboties sarežģītās vidēs.
Pašlaik AMR galvenokārt izmanto rūpnieciskajā ražošanā un viedās loģistikas scenārijos. To galvenās tehnoloģiskās pieejas galvenokārt ietver lāzera SLAM un vizuālo SLAM. Izmantojot reāllaika-vides kartēšanas un lokalizācijas algoritmus, roboti var nodrošināt autonomu navigāciju un ceļu plānošanu pat nezināmā vidē.
Praktiskajos lietojumos ražošanas vide bieži mainās un prasa augstu sistēmas elastību. Tā rezultātā AMR pakāpeniski kļūst par galveno mobilo robotu veidu, ko izmanto viedās ražošanas scenārijos.
2.2 Tehnoloģiju attīstības tendences
Pašlaik lielākā daļa rūpniecisko AMR joprojām galvenokārt balstās uz lāzera SLAM tehnoloģiju. Tas galvenokārt ir tāpēc, ka LiDAR labi darbojas stabilitātes, vides pielāgošanās spējas un pozicionēšanas precizitātes ziņā. Lai gan vizuālais SLAM piedāvā izmaksu priekšrocības un var iegūt vairāk semantiskās informācijas, tas joprojām saskaras ar problēmām sarežģītās apgaismojuma vidēs un scenārijos ar nepietiekamu vizuālo tekstūru.
Nākotnes attīstības tendences galvenokārt atspoguļojas vairākos aspektos.
Pirmkārt, vairāku-sensoru saplūšana kļūs par galveno tehnoloģisko pieeju. Viens sensors nevar pilnībā izpildīt rūpnieciskās vides uzticamības prasības. Tāpēc LiDAR, redzes sistēmas, inerciālā navigācija un augstas-precīzas pozicionēšanas tehnoloģijas tiks pakāpeniski integrētas, lai izveidotu stabilākas navigācijas sistēmas.
Otrkārt, trīs{0}}dimensiju uztveres iespējas turpinās uzlaboties. Pateicoties 3D LiDAR tehnoloģijas attīstībai, mobilie roboti veiks ne tikai divu-dimensiju navigāciju, bet arī panāks trīs-dimensiju vides uztveri, nodrošinot pamatu šķēršļu novēršanai, sadarbībai un saprātīgai lēmumu-pieņemšanai sarežģītos scenārijos.
Turklāt mobilie roboti pakāpeniski paplašināsies no iekštelpu vides līdz āra un daļēji{0}}āra lietojumprogrammām, spēlējot svarīgu lomu tādos scenārijos kā viedās pilsētiņas, viedās raktuves un viedās lidostas.
3 Fork-Type Mobile Robots
3.1 Tehniskie parametri
Dakšu{0}}tipa mobilie roboti ir automatizētas materiālu-apstrādes iekārtas, kas izstrādātas, integrējot navigācijas sistēmas, automātiskās vadības tehnoloģijas un drošības sistēmas tradicionālajās iekrāvēju platformās. Izmantojot autonomas braukšanas tehnoloģiju iekrāvēju platformām, šie roboti var veikt automatizētas darbības, piemēram, kravas apstrādi, sakraušanu un transportēšanu.
Pēdējos gados, pieaugot pieprasījumam pēc automatizētas loģistikas uzņēmumos, bezpilota autoiekrāvēji pakāpeniski ir kļuvuši par svarīgu industriālo mobilo robotu tirgus segmentu.
3.2. Attīstības tendences
Runājot par navigācijas tehnoloģiju, SLAM navigācija pakāpeniski kļūst par galveno risinājumu autonomajiem iekrāvējiem. Salīdzinot ar tradicionālo lāzera reflektora navigāciju, SLAM navigācija piedāvā ievērojamas priekšrocības izvietošanas efektivitātē un sistēmas elastībā.
Runājot par produktu dizainu, daži uzņēmumi sāk virzīties tālāk par tradicionālajām iekrāvēju konstrukcijām, izstrādājot novatoriskus šasijas un dakšu dizainus. Piemēri ir U-formas konstrukcijas, sānu-dakšu konstrukcijas un dubultās-palešu apstrādes struktūras, kuru mērķis ir uzlabot darbības efektivitāti un telpas izmantošanu.
Tajā pašā laikā miniaturizācija un viegls dizains ir arī svarīgi attīstības virzieni fork{0}}tipa mobilajiem robotiem. Šie produkti ir kompakti, ļoti elastīgi un viegli izvietojami, tādēļ tie ir īpaši piemēroti materiālu pārvadāšanai nelielos attālumos rūpnīcās.
4 tvertņu uzglabāšanas roboti
4.1 Tehnoloģiju pārskats
Bin uzglabāšanas robotu sistēmas (CTU, Container Transfer Unit) ir automatizētas komplektēšanas sistēmas, ko izmanto noliktavu loģistikā. Šīs sistēmas parasti sastāv no mobilajiem robotiem, plauktu sistēmām, uzlādes sistēmām, darbstacijām un viedām plānošanas sistēmām.
Roboti izmanto kastes vai oriģinālās kartona kastes kā apstrādes vienības un autonomi pārvietojas, lai veiktu tādus uzdevumus kā piekļuve plauktiem un pasūtījumu komplektēšana.
4.2. Tehnoloģiju attīstības tendences
Attiecībā uz navigācijas tehnoloģiju QR koda navigācija joprojām ir galvenais risinājums atkritumu glabāšanas robotiem. Tā kā noliktavas vide ir relatīvi fiksēta un prasa mazāku ceļa elastību, QR koda navigācija piedāvā nepārprotamas priekšrocības izmaksu un stabilitātes ziņā.
No tehnoloģisko jauninājumu viedokļa tvertņu uzglabāšanas robotu tirgus jau ir izveidojis salīdzinoši nobriedušu produktu sistēmu. Nozares inovācija galvenokārt ir vērsta uz vairākiem aspektiem.
Pirmkārt, tā ir nepārtraukta aparatūras veiktspējas optimizācija, piemēram, robota ātruma, kravnesības un akumulatora izturības uzlabošana.
Otrkārt, notiek programmatūras sistēmu jaunināšana, kurā tiek izmantoti viedie plānošanas algoritmi, lai optimizētu noliktavas sistēmu kopējo efektivitāti.
Trešais ir sistēmu risinājumu jauninājumi, piemēram, ļaujot sadarboties dažādu veidu robotiem, lai vēl vairāk uzlabotu vispārējo loģistikas efektivitāti.
5 hibrīdi mobilie roboti
5.1 Tehnoloģiju pārskats
Hibrīdie mobilie roboti ir inteliģentas robotu sistēmas, kas apvieno mobilo platformu ar robotu roku. Šādas sistēmas parasti sastāv no mobilās šasijas, robotizētās rokas, redzes sistēmas un gala{1}}efektora, kas ļauj tām veikt darbības uzdevumus kustības laikā.
Apvienojot mobilitāti ar manipulācijas iespējām, šie roboti var veikt sarežģītākus ražošanas uzdevumus, piemēram, automatizētu montāžu, materiālu šķirošanu un kvalitātes pārbaudi.
5.2. Attīstības tendences
Agrīnās stadijās hibrīdie mobilie roboti bieži izmantoja magnētisko navigāciju un prasīja papildu pozicionēšanas ierīces, lai nodrošinātu augstas{0}}precizitātes darbības. Attīstoties AMR tehnoloģijai, autonomās navigācijas mobilās platformas pakāpeniski kļūst par galveno hibrīdrobotu platformu.
Nākotnes attīstības tendences galvenokārt ietver vairākus aspektus.
Pirmkārt, kontroles sistēmas tiks vēl vairāk integrētas. Koordinēta kontrole starp mobilajiem robotiem un robotu rokām kļūs par galveno tehnoloģiju, un vienoti kontrolieri galu galā var nodrošināt pilnībā koordinētu darbību.
Otrkārt, vairāku-sensoru saplūšanas pozicionēšanas tehnoloģija vēl vairāk uzlabos robotu telpiskās uztveres iespējas, tādējādi uzlabojot sistēmas vispārējo precizitāti un stabilitāti.
Turklāt, attīstoties mākslīgajam intelektam, lietiskajam internetam un 5G tehnoloģijai, hibrīdie mobilie roboti sasniegs spēcīgākas viedās iespējas un nodrošinās elastīgāku un efektīvāku automatizētu ražošanu.
6 smagie{1}}mobilie roboti
6.1. Tehniskie parametri
Lieljaudas{0}}mobilie roboti parasti attiecas uz rūpnieciskām mobilajām iekārtām, kuru kravnesība pārsniedz 10 tonnas. Tos galvenokārt izmanto smagajā ražošanā, dzelzceļa transportā, kosmosa un liela mēroga iekārtu ražošanas nozarēs.
Salīdzinot ar parastajiem mobilajiem robotiem, lieljaudas{0}}robotiem ir augstākas tehniskās prasības konstrukcijas projektēšanai, energosistēmām un drošības kontrolei.
6.2. Attīstības tendences
Rūpnieciskās automatizācijas līmenim turpinot pieaugt, tirgus pieprasījums pēc lieljaudas{0}}mobilajiem robotiem nepārtraukti pieaug. Nākotnes tehnoloģiju attīstība galvenokārt tiks atspoguļota vairākos aspektos.
Pirmkārt, tā ir attīstība uz lielāku kravnesību, jo daži lieljaudas{0}}roboti jau virzās uz vairāku simtu tonnu kravnesību.
Otrais ir viedāku navigācijas tehnoloģiju attīstība, kur dabiskā navigācija pakāpeniski aizstāj tradicionālās magnētiskās joslas vai QR koda navigācijas metodes.
Trešais ir vairāku{0}}automobiļu kooperatīvā transporta tehnoloģija, kurā autoparka koordinācija ļauj efektīvi transportēt lielu aprīkojumu.
7 daļēji{1}}mobilie āra roboti
7.1. Lietošanas scenāriji
Tā kā mobilo robotu tehnoloģija turpina attīstīties, tās pielietojuma joma pakāpeniski ir paplašinājusies no iekštelpu vides līdz daļēji{0}}āra un pat pilnībā āra vidēm.
Tādos scenārijos kā industriālā parka loģistika, ostu termināļi, lidostu transportēšana un raktuvju pārbaude, mobilie roboti pakāpeniski aizstāj tradicionālās manuālās transportēšanas iekārtas.
7.2. Tehnoloģiju attīstības tendences
Tehnoloģiski daļēji{0}}āra mobilie roboti ir ļoti līdzīgi zema ātruma{1}}autonomiem transportlīdzekļiem. To pamattehnoloģijas ietver vides uztveri, pozicionēšanu un navigāciju, ceļa plānošanu un kustību kontroli.
Nākotnē mobilie roboti vēl vairāk integrēsies ar autonomās braukšanas tehnoloģiju. Pateicoties augstas-precizitātes pozicionēšanai, vizuālajai uztverei un LiDAR tehnoloģijai, roboti sasniegs stabilākas un drošākas darbības iespējas ārpus telpām.
Tajā pašā laikā, attīstoties mākslīgajam intelektam un komunikāciju tehnoloģijām, mobilie roboti pakāpeniski veidos viedākus loģistikas tīklus, ļaujot izveidot efektīvākas bezpilota transporta sistēmas.
Secinājums
Kopumā industriālie mobilie roboti attīstās no atsevišķām automatizētām ierīcēm par viedām sadarbības sistēmām. Nepārtraukti attīstoties navigācijas tehnoloģijām, mākslīgajam intelektam un autonomās braukšanas tehnoloģijām, industriālie mobilie roboti ieņems arvien lielāku lomu viedajā ražošanā, viedajā loģistikā un viedajās pilsētās, kļūstot par galveno virzītājspēku rūpnieciskās automatizācijas modernizācijai.
