1 Введение
Промышленные мобильные роботы — это интеллектуальное оборудование, используемое в промышленной логистике и производстве. Эти роботы обычно оснащены навигационными системами и централизованно управляются бортовыми системами управления. В основном они используют колесные мобильные конструкции и интегрируют энергетические системы или механизмы передачи энергии для выполнения таких задач, как погрузочно-разгрузочные работы, производственное сотрудничество и автоматизированная доставка.
С точки зрения системной архитектуры промышленные мобильные роботы обычно состоят из нескольких модулей, включая конструкцию кузова транспортного средства, систему привода, исполнительный механизм, систему защиты безопасности, систему управления, систему электропитания, систему навигации, систему связи и систему взаимодействия человека и машины. Высокий уровень интеграции этих подсистем позволяет роботам работать стабильно, безопасно и эффективно в сложных промышленных условиях.
С быстрым развитием промышленной автоматизации и интеллектуального производства промышленные мобильные роботы превратились в разнообразные технологические направления. Что касается методов навигации, обычно используемые технологии включают электромагнитную навигацию, навигацию по магнитной полосе, навигацию по магнитному гвоздю, навигацию по QR-коду, оптическую навигацию, лазерную навигацию, зрительную навигацию, инерциальную навигацию, RFID-навигацию и мульти-навигацию с использованием нескольких датчиков. С точки зрения методов привода системы можно разделить на одно-колесные, двух-приводные и много-колесные конструкции. С точки зрения архитектуры шасси, конфигурации включают конструкции дифференциального привода, конструкции рулевого привода, конструкции механических колес, гусеничные конструкции и конструкции осевого- типа.
Кроме того, в соответствии с различными функциями применения промышленные мобильные роботы также можно разделить на роботов-манипуляторов, роботов-буксировщиков, сборочных роботов, инспекционных роботов, сортировочных роботов и гибридных роботов. Поскольку сценарии применения продолжают расширяться, различные типы мобильных роботов постепенно формируют репрезентативные технические системы и модели приложений.
2 автономных мобильных робота (AMR)
2.1 Обзор технологии AMR
Автономные мобильные роботы (AMR) представляют собой одну из самых быстрорастущих категорий-промышленных мобильных роботов за последние годы. В отличие от традиционных AGV, которые используют фиксированные маршруты, AMR обладают способностью воспринимать окружающую среду, автономной локализацией и динамическим-планированием пути, что позволяет им гибко работать в сложных средах.
В настоящее время AMR в основном применяются в сценариях промышленного производства и интеллектуальной логистики. Их основные технологические подходы в первую очередь включают лазерную SLAM и визуальную SLAM. Благодаря-алгоритмам картирования окружающей среды и локализации в реальном времени роботы могут осуществлять автономную навигацию и планирование маршрута даже в неизвестных условиях.
В практических приложениях производственная среда часто меняется и требует высокой гибкости системы. В результате AMR постепенно становятся основным типом мобильных роботов, используемых в сценариях интеллектуального производства.
2.2 Тенденции развития технологий
В настоящее время большинство промышленных AMR по-прежнему основаны в основном на лазерной технологии SLAM. Главным образом это связано с тем, что LiDAR хорошо работает с точки зрения стабильности, адаптивности к окружающей среде и точности позиционирования. Хотя визуальный SLAM обеспечивает экономическое преимущество и может извлечь больше семантической информации, он по-прежнему сталкивается с проблемами в сложных условиях освещения и сценариях с недостаточной визуальной текстурой.
Будущие тенденции развития в основном отражаются в нескольких аспектах.
Во-первых, объединение нескольких-сенсоров станет основным технологическим подходом. Один датчик не может полностью удовлетворить требования надежности промышленных сред. Таким образом, LiDAR, системы технического зрения, инерциальная навигация и технологии высокоточного позиционирования будут постепенно интегрироваться для формирования более стабильных навигационных систем.
Во-вторых, возможности трехмерного восприятия будут продолжать улучшаться. Благодаря развитию технологии 3D LiDAR мобильные роботы смогут не только осуществлять двухмерную навигацию, но и достигать трехмерного-восприятия окружающей среды, обеспечивая основу для предотвращения препятствий, совместной работы и интеллектуального принятия решений-в сложных сценариях.
Кроме того, мобильные роботы постепенно будут использоваться не в помещении, а на открытом воздухе и полу--на открытом воздухе, играя важную роль в таких сценариях, как умные кампусы, умные шахты и умные аэропорты.
3 мобильных робота-типа вилки
3.1 Технические характеристики
Мобильные роботы-типа — это автоматизированное оборудование-погрузочно-разгрузочные работы, разработанное путем интеграции навигационных систем, технологий автоматического управления и систем безопасности в традиционные платформы вилочных погрузчиков. Применяя технологию автономного вождения к платформам вилочных погрузчиков, эти роботы могут выполнять автоматизированные операции, такие как погрузка, штабелирование и транспортировка грузов.
В последние годы, с ростом спроса на автоматизированную логистику на предприятиях, беспилотные вилочные погрузчики постепенно стали важным сегментом рынка промышленных мобильных роботов.
3.2 Тенденции развития
Что касается навигационных технологий, навигация SLAM постепенно становится основным решением для автономных вилочных погрузчиков. По сравнению с традиционной навигацией по лазерному отражателю, навигация SLAM предлагает значительные преимущества в эффективности развертывания и гибкости системы.
Что касается дизайна продукции, некоторые компании начинают выходить за рамки традиционных конструкций вилочных погрузчиков, разрабатывая инновационные конструкции шасси и вил. Примерами могут служить U-образные конструкции, боковые-вилочные конструкции и конструкции для перемещения двух-поддонов, каждая из которых направлена на повышение эксплуатационной эффективности и использования пространства.
В то же время миниатюризация и облегченная конструкция также являются важными направлениями разработки мобильных роботов вилочного-типа. Эти продукты компактны, очень гибки и просты в развертывании, что делает их особенно подходящими для транспортировки материалов на короткие-расстояния внутри заводов.
4 робота для хранения контейнеров
4.1 Обзор технологии
Роботизированные системы бункерного хранения (CTU, Container Transfer Unit) — это автоматизированные системы комплектования, используемые в складской логистике. Эти системы обычно состоят из мобильных роботов, стеллажей, зарядных систем, рабочих станций и интеллектуальных систем планирования.
Роботы используют сумки или оригинальные картонные коробки в качестве единиц обработки и автономно перемещаются для выполнения таких задач, как доступ к полкам и сбор заказов.
4.2 Тенденции развития технологий
С точки зрения навигационных технологий, навигация по QR-коду остается основным решением для роботов-складчиков. Поскольку складская среда относительно фиксирована и требует меньшей гибкости пути, навигация по QR-коду предлагает явные преимущества с точки зрения стоимости и стабильности.
С точки зрения технологических инноваций, рынок роботов для хранения контейнеров уже сформировал относительно зрелую систему продуктов. Инновации в отрасли в основном сосредоточены на нескольких аспектах.
Во-первых, это непрерывная оптимизация производительности оборудования, например, повышение скорости робота, грузоподъемности и срока службы батареи.
Во-вторых, это постоянное обновление программных систем, в которых интеллектуальные алгоритмы планирования используются для оптимизации общей эффективности складских систем.
В-третьих, это инновации в системных решениях, например, позволяющие сотрудничать между различными типами роботов для дальнейшего повышения общей эффективности логистики.
5 гибридных мобильных роботов
5.1 Обзор технологии
Гибридные мобильные роботы — это интеллектуальные роботизированные системы, сочетающие в себе мобильную платформу и роботизированную руку. Такие системы обычно состоят из мобильного шасси, роботизированной руки, системы технического зрения и конечного-эффектора, что позволяет им выполнять рабочие задачи во время движения.
Сочетая мобильность с возможностями манипулирования, эти роботы могут выполнять более сложные производственные задачи, такие как автоматическая сборка, сортировка материалов и контроль качества.
5.2 Тенденции развития
На ранних этапах гибридные мобильные роботы часто использовали магнитную навигацию и требовали дополнительных устройств позиционирования для достижения высокой-точности операций. С развитием технологии AMR автономные навигационные мобильные платформы постепенно становятся основной платформой для гибридных роботов.
Тенденции будущего развития в основном включают в себя несколько аспектов.
Во-первых, системы управления станут более интегрированными. Скоординированное управление между мобильными роботами и роботизированными манипуляторами станет ключевой технологией, а унифицированные контроллеры могут в конечном итоге обеспечить полностью скоординированную работу.
Во-вторых, технология мульти-комбинированного позиционирования еще больше улучшит возможности пространственного восприятия роботов, тем самым повысив общую точность и стабильность системы.
Кроме того, благодаря развитию искусственного интеллекта, Интернета вещей и технологии 5G гибридные мобильные роботы приобретут более сильные интеллектуальные возможности и обеспечат более гибкое и эффективное автоматизированное производство.
6 сверхмощных-мобильных роботов
6.1 Технические характеристики
Под тяжелыми-мобильными роботами обычно понимают промышленное мобильное оборудование с грузоподъемностью более 10 тонн. Они в основном используются в тяжелой промышленности, на железнодорожном транспорте, в аэрокосмической отрасли и в производстве крупномасштабного-оборудования.
По сравнению с обычными мобильными роботами, к сверхмощным-роботам предъявляются более высокие технические требования к конструкции, системам электропитания и средствам обеспечения безопасности.
6.2 Тенденции развития
Поскольку уровень промышленной автоматизации продолжает расти, рыночный спрос на сверхмощных мобильных роботов неуклонно растет. Будущее технологическое развитие будет в основном отражаться в нескольких аспектах.
Во-первых, это разработка в сторону более высокой грузоподъемности: некоторые сверхмощные роботы уже переходят на грузоподъемность в несколько сотен тонн.
Во-вторых, это развитие более интеллектуальных навигационных технологий, при которых естественная навигация постепенно заменяет традиционные методы навигации по магнитной полосе или QR-коду.
В-третьих, это технология совместной перевозки-транспортных средств, при которой координация автопарка позволяет эффективно перевозить крупногабаритное оборудование.
7 полу-мобильных роботов для улицы
7.1 Сценарии применения
Поскольку технология мобильных роботов продолжает развиваться, сфера ее применения постепенно расширяется: от внутренних помещений до полу-открытых и даже полностью открытых сред.
В таких сценариях, как логистика промышленных парков, портовые терминалы, перевозки в аэропортах и инспекция шахт, мобильные роботы постепенно заменяют традиционное ручное транспортное оборудование.
7.2 Тенденции развития технологий
Технологически полу-мобильные роботы для улицы очень похожи на тихоходные-автономные транспортные средства. Их основные технологии включают восприятие окружающей среды, позиционирование и навигацию, планирование пути и управление движением.
В будущем мобильные роботы будут и дальше интегрироваться с технологией автономного вождения. Благодаря высокоточному-точному позиционированию, визуальному восприятию и технологии LiDAR роботы смогут работать на открытом воздухе более стабильно и безопасно.
В то же время, с развитием искусственного интеллекта и коммуникационных технологий, мобильные роботы постепенно будут формировать более интеллектуальные логистические сети, что позволит создавать более эффективные беспилотные транспортные системы.
Заключение
В целом, промышленные мобильные роботы превращаются из отдельных автоматизированных устройств в интеллектуальные совместные системы. Благодаря постоянному развитию навигационных технологий, искусственного интеллекта и технологий автономного вождения промышленные мобильные роботы будут играть все более важную роль в интеллектуальном производстве, интеллектуальной логистике и умных городах, становясь ключевой движущей силой модернизации промышленной автоматизации.
