Jste zde

Mobilní roboty se senzory SICK pro různé provozy

Antonín Vojáček, 5. Březen 2023 - 21:32

Jednou ze základních komponent každého mobilního robota jsou senzory pro sledování svého okolí a detekci všech reálných i potencionálních překážek. V tomto směru je jedním z lídrů společnost SICK, jejíž stánek bude možné navštívit i na nadcházejícím veletrhu AMPER 2023.

Autonomně pojíždějící roboty stále více ovlivňují náš každodenní život, od provádění inventury v maloobchodě přes dezinfekční roboty až po automatizované vysokozdvižné minivozíky v intralogistice.

Všechny modely mají společné to, že se pohybují bezpečně díky bezpečnostním laserovým skenerům a 2D-LiDAR senzorům od společnosti SICK, což je předpokladem úspěšné práce a efektivního toku materiálu.

Bezpečný pohyb jednou z hlavních základních položek každého mobilního robota.

Mobilní roboty pro běžné obchody

I moderní obchody již potřebují mobilní roboty pro různé formy rychlého přesunu produktů do regálů nebo přímo jako formy pojíždějících stojanů a regálů. A zde zejména platí, že jejich bezpečný pohyb je základ jejich správné funkce, protože musí být schopny se vyhnout jakékoliv kolizi s jakýmkoliv běžným člověkem či různými okolními předměty.

Příklad z oblasti obchodů s módou: autonomně pojíždějící robotické nosiče, tzv. TORY, si samostatně najdou cestu mezi věšáky s oděvy v obchodě s módou a umožňují tak samostatně přemisťovat objednávky či mobilně nabízet zboží v jakémkoliv místě, kde je aktuálně potřeba. Pohyb veřejnosti, hrající si děti nebo předměty, jako jsou nákupní tašky nebo krabice, mu tak v jeho práci nesmí překážet. To umožňují bezpečnostní laserové skenery SICK řady S300 a TiM7xx. Ty kombinují inteligentní vyhodnocování terénu a výstup měřených dat v jednom přístroji a tak mohou zajišťovat snímání dat o přítomnosti objektu v definované oblasti a výstup přesných měřených dat skenované plochy. Bezpečnostní laserové skenery tak splňují dva nejdůležitější požadavky současně, a to zabezpečení jízdního pohybu z hlediska ochrany osob a současně snímání okolí prostřednictvím nezabezpečených měřených dat pro lokalizaci vozidla. Po první instalaci a vybavení odpovídajícím mapováním pak mohou TORY provádět i automatizované inventury pomocí RFID detekce a mohou být také propojeny s příslušným systémem hospodaření se zbožím, aby bylo možné například automaticky iniciovat objednávky.

Podobná situace je u aktuálně nově vznikajícího mobilního zásobovacího robota SUitee společnosti SUitee Cobotics. Ten musí být schopen pracovat ve dvou režimech: na jedné straně se musí pohybovat autonomně (samostatná jízda vpřed mezi skladem a prodejním prostorem), na druhé straně musí podporovat personál při doplňování zboží (jízda za osobou). Vzhledem k tomu, že se robot má pohybovat ve stísněném prostoru často i současně s mnoha zákazníky, je třeba dosáhnout velmi vysoké úrovně bezpečnosti, aby nedošlo ke kolizím a nehodám. Navíc nasazení takového robota má proběhnout například v supermarketech bez stavebních změn, tedy například bez dodatečného značení na podlaze, montáže nějakých GPS antén nebo komunikačních bran. Robot proto musí vybaven extrémně přesnou senzorikou, aby byl schopen autonomně dosáhnout přesně definovaného cíle a zároveň bezpečně sledovat člověka. Mobilní asistenční robot SUitee je proto vybavený různými 2D-LiDARovými senzory a bezpečnostními laserovými skenery. Mezi ně patří tři bezpečnostní laserové skenery SICK S300 a TiM-S pro oblast bezpečnosti, jedna 3D infračervená kamera, on-board AI jednotka, bezpečnostní jednotka Flexi Soft, inkrementální enkodéry s bezpečnostními funkcemi DFS60S Pro, vše ze sortimentu společnosti SICK. Řídicí software je pak přímo vyvinutý společností SUitee Cobotics.

LiDAR senzory SICK se zde používají k bodovému mapování interiéru budovy. Nezpracovaná data se poté zobrazí a inženýři z nich vytvoří mapu supermarketu, která se uloží v systému. 2D-LiDARový senzor TiM510 a i bezpečnostní laserový skener TiM-S, oba speciálně vyvinuté pro mobilní aplikace, se vyznačují vysokou spolehlivostí při detekci překážek nebo měření okolí. Díky těmto senzorům se mobilní robot může autonomně pohybovat z bodu A do bodu B, dokáže určit svou trasu, proplétat se mezi stojícími překážkami (vysokozdvižnými vozíky, krabicemi), zpomalit nebo zastavit, když narazí na lidi, a dokonce vypočítat novou trasu, pokud je cesta neprůjezdná. Je také schopen sledovat a doprovázet osobu v příslušném režimu. Testy již přinesly požadovaný výsledek a proto již byly první autonomní asistenční roboty expedovány.

LiDARové senzory SICK řady TiM byly speciálně vyvinuté pro detekci překážek nebo měření okolí v mobilních aplikacích.

Mobilní roboty BS Trayshuttle pro logistiku

Autonomní transportní systémy nabízejí četné různé možnosti použití. Jsou ideální pro odvětví logistiky a dopravy, kde se nakládá mnoho výrobků a připravují se dodávky k expedici. Nakládání a vykládání, to je hlavní náplň práce těchto mobilních robotů. Například společnost Braun Sondermaschinen GmbH vyvinula autonomní transportní systém, který dokáže autonomně vyzvednout stoh přepravek nebo zásobníků z jednoho paletizačního zařízení a umístit ho do jiného paletizačního zařízení. Úkolem systému BS Trayshuttle je zajistit bezpečné snímání pozice, měření vzdálenosti a navigaci. Mobilní robot může zcela nezávisle vyzvednout náklad z jednoho paletizačního zařízení a umístit jej do jiného. Zajišťují a zvyšují produktivitu a efektivitu celé výrobní linky tím, že maximálně zefektivňují interní dopravní logistiku, což je neocenitelná výhoda pro společnosti využívající autonomní transportní systém. Při výběru senzoriky se společnost Braun Sondermaschinen obrátila na společnost SICK. Společnost SICK si vyslechla cíle a požadavky a poté je realizovala na míru svému dlouholetému zákazníkovi. Výsledkem je mobilní robot, jehož software lze naprogramovat tak, aby přesně odpovídal procesům přímo v místě.

K realizaci BS Trayshuttle byl použit autonomní mobilní robot (AMR) od společnosti MiR. Tyto roboty AMR se již osvědčily v různých aplikacích. Technická konstrukce BS Trayshuttle je namontovaná na MiR250. AMR je standardně vybavený bezpečnostní jednotkou FlexiSoft a bezpečnostním laserovým skenerem nanoScan3. Díky malému a kompaktnímu provedení nanoScan3 skenerů bylo možné realizovat prostorově úsporný design právě v rámci MiR250. Dva skenery zabezpečují vozidlo po celém obvodu.

Standardně instalovaná jednotka FlexiSoft pak umožňuje bezpečný provoz i v případě, že jedno z až 128 volně konfigurovatelných ochranných polí laserového skeneru naruší například zaměstnanec. Vedle bezpečného provozu tato kombinace nabízí také maximální flexibilitu při přizpůsobení rychlosti a směru jízdy. Ke zjišťování pozice zásobníků se používá optoelektronický snímač SICK MultiTask PowerProx WTT12L. Kromě toho se pro snímání koncové polohy používá miniaturní optoelektronický snímač W4-3 a poloha ve vozidle se zjišťuje pomocí indukčních senzorů IME2S, které pak kontrolují, zda bylo dosaženo správného stanoviště. I další problémy byly rovněž vyřešeny pomocí senzoriky od společnosti SICK, například zařízení WTT12L měří vzdálenost ve vozidle, aby bylo možné zásobník správně zasunout a vysunout.

Bezpečnostní skenery SICK nanoScan3 jsou svými kompaktními rozměry ideální pro vestavbu do podvozků mobilních robotů.

Celé vozidlo BS Trayshuttle se tak ve výsledku samo bezpečně přesune na správné místo, protože je přesně naprogramované pro použití přímo v daném místě a zná svou cestu. Pro uvedení do pohybu stačí stisknout zelené tlačítko pro spuštění a vozidlo se automaticky rozjede. Opustí svoji stanici a odjede na určené cílové místo, kde naloží nebo vyloží zboží. Za tímto účelem se přepravní systém umístí na přesně definovanou plochu před regálem. Po dosažení cíle vysune BS Trayshuttle svůj zásobník. Jedná se o plochu namontovanou ve vozidle, na kterou lze umístit zboží. Senzory také řídí, jak daleko je třeba zásobník vysunout, aby se optimalizovalo předání zboží. Samotná jednotka je výškově nastavitelná, aby umožňovala předání v různých bodech. Po dokončení výměny se zásobník opětovně zasune. Pro ještě efektivnější uspořádání lze samozřejmě zpracovat také více regálových polic za sebou, tj. BS Trayshuttle nejprve předá výrobek do police, pak se přesune k další polici, aby tam vyzvedl nový výrobek, a ten pak přemístí na další stanoviště. Díky variabilní výšce převzetí zásobníku od 200 mm do 1 200 mm je to možné bez jakýchkoli problémů. Když už není autonomní transportní systém vyžadován, vrátí se do své nabíjecí stanice až do dalšího úkolu.

Mobilní roboty SOTO 2 pro zásobování výroby

Robotická společnost Magazino vyvinula pro dodavatelský řetězec nového mobilního robota SOTO 2, který je určen pro ty oblasti ve výrobě, které dosud nebyly zautomatizovány. Ve spolupráci se společností SICK byl vytvořen mobilní robot pro osazování výrobních linek v automobilovém průmyslu a mnoha dalších odvětví. Robot SOTO 2 je schopen vjezdu do skladu, tam uchopit malé nosiče nákladu, naložit si je na záda a odvézt je na montážní pracoviště, kde je opět odevzdá. Přitom umožňuje uchopení z různých výšek a regálů a současně přepravit až 24 zásobníků.

SOTO 2 jsou pak pro lokalizaci a navigaci vybaveny třemi bezpečnostními laserovými skenery SICK microScan3 umístěnými pod podlahou vozidla. Navíc bezpečnostní světelné závěsy zabraňují tomu, aby lidé zasahovali do dráhy do jedoucího vozidla.

Bezpečnostní skener SICK nanoScan3 vestavěný do podvozku mobilního robota SOTO 2.

3D vision kamera SICK Visionary-T Mini pak sleduje jízdní dráhu shora a podporuje přitom navigaci a detekuje překážky, které nejsou ve výšce bezpečnostních laserových skenerů. Proces záznamu 3D snímků s rychlostí až 30 snímků za sekundu umožňuje detekovat potenciální typy překážek na jízdní dráze, včetně například vidlí vysokozdvižného vozíku nebo velkých šroubů či matic těsně nad úrovní terénu. Stejně tak identifikuje i předměty vyčnívající ze stěn, jako jsou hasicí přístroje nebo monitory, nebo různě v prostoru vyčnívající překážky (např. vyčnívající tyčové nebo paletové zboží) a v neposlední řadě „negativní“ překážky, jako jsou klesající schody nebo rampy.

3D vision kamera SICK Visionary-T Mini namontovaná na střeše robota Magazino SOTO 2.

Mobilní roboty HERO®FAB pro výrobu čipů

Čisté prostory ve výrobě polovodičů jsou jednoznačně oblastí použití pro roboty všeho druhu. Automaticky řízené, stacionární nebo mobilní během výroby, nakládky a vykládky. Mobilní roboty jsou stále důležitější. Na rozdíl od automaticky řízených systémů ve fixní dráze jsou flexibilnější a mohou se volně pohybovat v prostoru. Například pro přepravu křemíkových destiček pro výrobu mikročipů jsou již nedílnou součástí vývoje inteligentních robotických řešení pro specialisty ze společnosti Fabmatics GmbH z Drážďan.

HERO®FAB kombinuje zavedený, čistý a bezpečný robotický systém s inovativní autonomní transportní platformou. Byl vyvinut pro plně automatické plnění a vykládání výrobních zařízení a pro rychlou přepravu mezi jednotlivými procesními kroky a také pro dočasné skladování v čistém prostoru. Konkrétně může přemístit až čtyři zásobníky pro přepravu 25 ks destiček o rozměru 200 mm nebo 300 mm. Ale to není jediné možné použití. Používají se však i speciální verze HERO®FAB s velkými 60 litrovými nádržemi na vodu.

Na základě původně osvědčeného kolejnicového řešení HERO®Rail nabízí další vývoj HERO®FAB možnost volného pohybu v čistém prostoru bez kolejnicových nebo kabelových spojů. Zde tak hrají hlavní roli v oblasti Safety a polohování robotické ruky bezpečnostní laserové skenery a optoelektronické snímače SICK. Bezpečnostní laserové skenery S300 a v budoucnu i microScan3 zde převezmou úkoly horizontálního a vertikálního zabezpečení v prostoru. Díky bezpečnostním laserovým skenerům splňuje mobilní robot kromě bezpečnosti objektů i nejnáročnější bezpečnostní požadavky na interakci člověka a stroje ve stejném pracovním prostoru. V závislosti na úrovni interakce a místních požadavcích je bezpečnost osob zajištěna na různých úrovních.

Dalším typech bezpečnostního laserového skeneru v nabídce společnosti SICK je Sick S300 a jeho zmenšená verze S300mini.

Miniaturní optoelektronické snímače řady W2S-2 představují inteligentní řešení senzorů při nakládání a vykládání pomocí robotické ruky. Ultraploché senzory G2-Flat pak lze integrovat do miniaturních systémů a velmi úzkých instalačních prostor. Kromě toho zaujmou vynikající detekcí díky výkonnému potlačení pozadí. Bez problémů jsou detekovány i velmi malé předměty již ze vzdálenosti 8 mm a spolehlivě jsou rozpoznány i hluboce černé, reflexní, transparentní a lesklé předměty.

Síťová technologie SICK EFI-pro pak umožňuje inteligentní zabezpečení mobilního robota. Je založená na průmyslovém Ethernetu a přenáší zabezpečená i nezabezpečená data na všech komunikačních úrovních. Centrální součástí je komunikační brána EFI-pro. Zajišťuje rychlé a bezpečné síťové propojení a přímou integraci řídicích jednotek robotů prostřednictvím EtherNet / IPTM CIP Safety do bezpečnostní jednotky Flexi Soft.

Komunikační a propojovací technologie SICK EFI-pro pro digitální propojení bezpečnostních komponent.

Závěr

Společnost SICK představí svá řešení také také na letošním veletrhu Amper 2023.

29. mezinárodní veletrh elektrotechniky, energetiky, automatizace, komunikace, osvětlení a zabezpečení se koná v Brně 21. - 23.3.2023 - viz www.amper.cz.