Inteligentne roboty przejmują półki w handlu elektronicznym

To dzięki mikronapędom i sterownikom ruchu FAULHABER roboty podające TORU firmy Magazino są tak wszechstronne.

Biorąc pod uwagę stały rozwój sektora handlu w sieci, logistyka oraz przepływ materiałów stanowią wciąż niezagospodarowany obszar dla postępu technicznego, którego celem ma być wzrost wydajności spowodowany automatyzacją i cyfryzacją. Magazino, młoda firma z Monachium, postawiła sobie za cel inteligentne połączenie autonomicznych napędów i robotyki. Opracowane rozwiązanie nosi nazwę TORU i posiada wszelkie znamiona wynalazku, który pozwoli zrewolucjonizować branżę logistyki. Dla prac transportowych wykorzystujących samobieżnego robota do zadań logistycznych, Magazino stosuje rozwiązania napędowe firmy FAULHABER z wbudowanym sterownikiem ruchu.

Wizja firmy jest jasno określona: Magazino pragnie stworzyć pierwszy na świecie inteligentny i autonomicznie działający magazyn - i jest na dobrej drodze do tego celu. Nowy robot TORU do zadań logistycznych przechodzi obecnie testy praktyczne u głównych dostawców usług przewozowych. Wykorzystują oni głównie inteligentne i samobieżne systemy do odzyskiwania pudełek z butami podczas komisjonowania. W zamyśle konstruktorskim TORU to tak zwany robot sterowany percepcyjnie. Dzięki wykorzystaniu kamer, przetwarzaniu obrazu, zastosowaniu czujników i sztucznej inteligencji może on przewidywać i prawidłowo interpretować otoczenie oraz wykorzystywać te informacje w podejmowaniu decyzji.

Robot tworzy własny obraz otoczenia

Podejmowanie decyzcji? Kiedy TORU otzrymuje polecenie pobrania określonej pary butów, najpierw otrzymuje adres magazynu wraz z kodem kreskowym. Tym samym robot wie, gdzie zlokalizowany jest docelowy pojemnik i kieruje się prosto pod wskazany adres. Kolumna podnosząca z przodu pojazdu obraca się teraz o 90 stopni w stronę półki, chwytak przesuwa się do określonego pojemnika a TORU rozpoczyna samodzielne podejmowanie decyzji. Wykorzystując trójwymiarowe obrazy z kamery, robot najpierw generuje obraz aktualnej sytuacji.

- Czy na półce w ogóle znajduje się pudełko z butami? Czy obecny jest prawidłowy kod kreskowy? Czy mogę chwycić karton: może został on przesunięty o kilka centymetrów w bok i spowoduje zator podczas wyciągania? Tymi pytaniami rzecznik prasowy Magazino Florin Wahl opisuje podstawowe zadania analizy wzrokowej. To odpowiedzi na te pytania czynią system z Monachium tak wyjątkowym. Jeśli pobranie zamówienia jest powiązane z kartonem, który został nieco krzywo umieszczony na półce przez pracownika, robot podejmie próbę dostosowania procesu chwytaka do zaistniałych okoliczności. Kiedy TORU upewni się, że operacja chwycenia nie jest możliwa, zadanie zostaje zwrócone do systemu - teraz pracownik magazynu będzie musiał wykonać pobranie zamówienia ręcznie.

W przypadku, gdy żadne problemy nie zostaną wykryte, to przede wszystkim na napędach FAULHABER spoczywa odpowiedzialność za transport pudełek z butami. Tutaj sterowniki ruchu, miniaturowe silniki DC typu 3242 z komutacją z grafitu, przekładnie planetarne oraz gwintowane śruby napędowe tworzą układ napędu liniowego, który wysuwa i cofa metalowy język. W tym przypadku zadanie polega na zamknięciu odstępu pomiędzy pojazdem a spodem półki. Ścieżka zostaje tym samym wyrównana, co pozwala na wyciąganie kartonów po płaskiej powierzchni w podciśnieniu.

Zachowanie w przypadku dużego przeciążenia

Do pozycjonowania chwytaka z ssawkami wzdłuż zębatki, Magazino stosuje napędy typu 3268 firmy FAULHABER. Bezszczotkowe silniki DC o mocy 62W posiadają znamionowy moment obrotowy do 72 mNm w pracy ciągłej. Dla Magazino ionteresujące są szczytowe momenty obrotowe dochodzące do 96 mNm; wytrzymałość na przeciążenie to decydujący czynnik w przezwyciężaniu momentów zrywających podczas transportu pudełek z butami.
- Potrzebne nam silniki o dużej gęstości mocy. - Wyjaśnia Raphael Vering z działu rozwoju konstrukcji w Magazino. Ponieważ momenty szczytowe występują tylko w bardzo wąskim oknie czasowym, nie ma zagrożenia przegrzaniem silnika.

Mniejsze napędy

Duża wytrzymałość silnika na przeciążenie, biorąc pod uwagę średnicę zaledwie 32mm, daje pionierom logistyki z Monachium szereg możliwości. Konstrukcja zasadniczo umożliwia zastosowanie mniejszych silników dzięki zdolności radzenia sobie z momentami zrywającymi. Mniejsze napędy są z definicji lżejsze.

- Masa chwytaka musi byc jak najmniejsza, ponieważ TORU musi oczywiście przesuwać się wzdłuż osi pionowej. - Wyjaśnia Raphael Vering. Im cięższy układ chwytaka, tym większa wymagana moc silnika na osiach pionowych. Pojawia się także kwestia środka ciężkości, kiedy TORU siega po pudełko znajdujące sie na najwyższym poziomie dwumetrowego regału.

Oczywiście środek ciężkości można z łatwością przesunąć w dół montując grubszą płytę podstawy. Jednak w ten sposób cały układ jezdny staje się cięższy. W wyniku tego wymagany jest mocniejszy silnik napędowy. To z kolei prowadzi do uzyskania większej mocy z akumulatora, co podowuje skrócenie zasięgu. Lekka konstrukcja jest także konieczna, ponieważ TORU pracować ma nie tylko na solidnej betonowej podłodze, ale również na delikatniejszych konstrukcjach wyższych poziomów.

- W szczególności tutaj obciążenie powierzchni podlega znacznym ograniczeniom. Pragniemy, by TORU był jak najbardziej wszechstronny. - Mówi Florin Wahl. Większe silniki negatywnie wpłyną także na operacje transportowe, w szczególności, gdy kartony składowane są zaledwie kilka centymetrów nad podłogą i konieczne jest, by napęd po prostu nie zawadzał w pracy. Dzięki rozwiązaniu FAULHABER Magazino może bardzo powoli przemieszczać się w dół i ponownie w górę.

- Jest to bardzo istotne, gdy weźmiemy pod uwagę pojemność magazynu w odniesieniu do powierzchni podłogi. Każda dodatkowa rpzestrzeń jest na wagę złota. - Dodaje Florin Wahl.

Pomysł stanowiący podstawę konceptu TORU obejmuje wdrożenie złożonego systemu automatyki, robotyki, wizualizacji i autonomicznego ruchu. Podczas oceny napędów firma Magazino poszukiwała zatem rozwiązań o optymalnej gęstości mocy. Te z kolei muszą być idealnie dopasowane do już istniejącego konceptu autmatyki.
- Decydująca dla nas była opcja obsługi komunikacji CANopen. - zwraca uwagę Raphael Vering. Ponieważ firma z Monachium mogła zastosować doskonale dopasowany, kompletny system sterowania ruchu od firmy FAULHABER, dział rozwoju miał więcej swobody w zakresie dalszej optymalizacji tego nowego rozwiązania logistycznego.

- Nie musimy inwestować czasu we własne sterowniki ani w integrację enkoderów. - Podkreśla Vering. Miniaturowe silniki DC wraz ze sterownikami ruchu generacji V2 .5 firmy FAULHABER tworzą niezwykle dynamiczne systemy pozycjonujące. Do sterowania sprzężeniem zwrotnym Magazino wykorzystuje analogowe czujniki Halla, eliminując tym samym konieczność zastosowania osobnego enkodera do sprzężenia zwrotnego. Wbudowane sterowanie prądowe sterowników ruchu ogranicza moment obrotowy, zabezpieczając elektronikę oraz silnik przed przeciążeniem. Magazino, z kolei, wykorzystuje tę funckję do wykrywania błedów w przepływie materiału, takich jak zator pudełek z butami w przedziale półki, powodujący zatrzymanie się układu wyjmującego.

Sedno sprawy

Dzięki TORU, Magazino udało się opracować rozwiązanie transportowe, kóre w prosty i niezawodny sposób poprawia wydajność w obszarze logistyki. Obecna sytuacja na rynku pracy w Niemczech wryaźnie tłumaczy potencjał, jaki niesie zastosowanie tego wynalazku. Na rynku pracy występują braki, w szczególności w nocy i w weekendy. A to wtedy właśnie odbywa się największy ruch w zakupach on-line. Wykorzystanie autonomicznych i pracujących inteligentnie robotów transportowych pozwoliłoby chociażby na przygotowanie zamówień do odbioru na początek tygodnia. W tym celu TORU wyposażono w ruchomą półkę, na którą ładowane są wyjęte pudełka. Układy wyśrodkowujące z napędami FAULHABER pozwalają na pozycjonowanie pudełek w sposób oszczędzający wolną przestrzeń.


Źródło: FAULHABER