Речник по роботика: обяснение на AMR, SLAM, LiDAR

Q: Каква е разликата между AMR и AGV?

AGV-тата следват фиксирани пътища (магнити, линии) и са ограничени в гъвкавостта си. AMR-тата се движат свободно, използвайки карти и сензори, адаптират се към промените в околната среда и динамично избягват препятствия. AMR-тата са по-сложни за настройване, но значително по-гъвкави в работата си.

Всеки, който оценява или внедрява автономни роботи в своите операции, бързо ще се сблъска с технически речник, извлечен от изследвания, който често е лошо обяснен. Този речник по роботика обобщава най-важните термини – по начин, разбираем за оперативни мениджъри, мениджъри на съоръжения и агенти по покупките, които не са инженери по роботика.

Термините са групирани тематично: Навигация и технологии, управление и експлоатация на автопарка, хардуерни компоненти, концепции за внедряване.

Навигация и технологии

AMR — Автономен мобилен робот
AMR се движи автономно в своята среда, без да разчита на фиксирани направляващи релси или магнити. Той създава карта на обкръжението си, планира маршрути и динамично избягва препятствия. Терминът отличава AMR от традиционните AGV/FTS системи.

AGV / FTS — Автоматизирана управляема транспортна система / система за безпилотно управление на превозни средства
Класическа транспортна система, която се движи по физически насочващи системи: магнитни ленти в пода, направляващи проводници или оптични линии. AGV-тата са по-малко гъвкави от AMR-тата, защото промените в маршрутите на движение изискват физически модификации. Все още се използва широко в много логистични операции.

SLAM — Едновременна локализация и картографиране
SLAM е методът, чрез който робот едновременно създава карта на средата си и се локализира в нея. Първоначално роботът не знае нито как изглежда средата, нито точното си местоположение – той прави заключения и за двете в реално време от данни от сензори. SLAM формира основата за автономна навигация без предварително инсталирана инфраструктура.

LiDAR — Светлинно откриване и определяне на разстояние
LiDAR е лазерен скенер, който измерва разстоянието до препятствия чрез излъчване и приемане на лазерни импулси. Резултатът е прецизен 2D или 3D облак от точки на околната среда. В автономните роботи LiDAR е основният сензор за откриване на препятствия и навигация. Повечето търговски AMR използват 2D LiDAR за основна навигация.

Картографиране
Преди един робот да може да се движи автономно, той трябва да създаде дигитална карта на заобикалящата го среда. Тази стъпка се нарича картографиране. Интеграторът ръчно прекарва робота през зоната веднъж, създавайки картата. Последващи промени в сградата (нови рафтове, променено разположение на помещенията) изискват актуализация на картата.

Автономна навигация
Автономната навигация описва способността на робота самостоятелно да изчислява и изпълнява целевата си позиция, маршрут и избягва препятствия. Тя се основава на SLAM, LiDAR и алгоритми за планиране на пътя (напр. A*). Автономната навигация се различава от дистанционното управление.

Избягване на препятствия (откриване и избягване на препятствия)
Робот с функция за избягване на препятствия открива движещи се и неподвижни препятствия (хора, палети, врати) и ги заобикаля или изчаква, докато пътят се освободи. Това е от съществено значение за безопасната работа в пешеходни зони. Типичните сензори включват LiDAR, ултразвук и дълбочинни камери (3D/дълбочинни камери).

геозониране
Геозонирането определя виртуални граници на картата, които роботът няма да пресича – например врати, зони с висок трафик или зони с ограничен достъп. Настройките на геозонирането се конфигурират чрез софтуер и са част от процеса на настройка от интегратора.

Управление и експлоатация на автопарка

Управление на флота
Управлението на автопарка се отнася до централизирания контрол, наблюдение и координация на множество роботи едновременно. Софтуерът за управление на автопарка показва състоянието на всички устройства (позиция, заряд на батерията, задача, грешки) в реално време и разпределя задачи. Управлението на автопарка се препоръчва за два или повече робота, работещи в една и съща зона, за да се предотвратят сблъсъци и блокажи. Например, един търговски център може да използва два робота Gausium Phantas за различни зони – без управление на автопарка, и двата биха планирали работа в един и същ коридор едновременно и биха се блокирали взаимно.

Координация на множество роботи
Когато множество роботи работят в една и съща зона, те трябва да се „виждат“ един друг и да координират маршрутите си. Те комуникират чрез платформата за управление на автопарка или директно чрез Wi-Fi. Без координация роботите ще се блокират взаимно или ще правят ненужни отклонения.

OTA актуализация — Актуализация по въздуха
Актуализациите по въздух (OTA) позволяват софтуерът и фърмуерът на робота да се актуализират чрез мрежова връзка, без физически достъп до устройството. За операторите на автопаркове това означава, че корекции за сигурност, нови функции или актуализации на карти могат да се внедряват централизирано. Необходима е стабилна Wi-Fi връзка на мястото на внедряване.

RaaS — Робот като услуга
RaaS е оперативен модел, при който не купувате робот, а наемате такъв чрез месечен абонамент. Това обикновено включва устройството, поддръжката, софтуера и поддръжката. Моделът запазва паричния поток, избягва рисковете от амортизация и прехвърля техническата отговорност на доставчика. SEBOTICS RaaS се предлага чрез модела SERC.

SLA – Споразумение за ниво на обслужване
Споразумението за ниво на обслужване (SLA) договорно определя времето за реакция и ремонт в случай на повреда на робот, планираните интервали за поддръжка и гарантираната доставка на резервни части. Ясното SLA е от съществено значение за приложения, критични за производството.

Uptime
Времето на работа описва пропорцията от времето, през което роботът е работещ и готов за употреба. Почистващ робот с 90% време на работа е активен през 90% от планираните си работни часове. Спецификациите на производителя често се отнасят до идеални условия – реалните стойности за добре поддържани устройства обикновено са по-ниски.

Хардуер и компоненти

Докинг станция (станция за зареждане)
Докинг станцията зарежда батерията на робота. Съвременните роботи автоматично се връщат към станцията, когато батерията им е изтощена, зареждат се и след това се връщат към работа. Разположението и достъпността на зарядната станция са част от планирането на инсталацията.

полезен товар
Полезният товар показва максималния товар, който един транспортен робот може да премести. Juno AX6113, например, е проектиран за транспорт на маса, докато T300 може да превозва до приблизително 300 кг в интралогистиката. Спецификациите на производителя за полезен товар се прилагат при идеални условия – действителният товар може да е по-нисък при наклони, неравни повърхности или при често ускорение/спиране. Следователно логистична компания с тежък подвижен състав вероятно би използвала Juno Lift или T300, докато по-лекият транспорт в сектора на хотелиерството и ресторантьорството би бил по-подходящ. JunoBot AX6113 поема контрола.

3D камера / дълбочинна камера (сензор за дълбочина)
Дълбочинните камери измерват не само цвета, но и разстоянието до всеки пиксел. Те помагат на роботите да откриват препятствия на различна височина – включително обекти, които 2D LiDAR скенер (който сканира само хоризонтална равнина) би пропуснал. Стъклените панели и отразяващите повърхности могат да претоварят дълбочинните камери.

IMU — Инерционна измервателна единица
IMU измерва ускорението и въртенето на робота по всички оси. Той допълва LiDAR и одометрията при определяне на позицията, особено когато роботът временно няма добри сензорни данни (напр. при остри завои или по време на вибрации).

Одометрия
Одометрията е оценка на изминатото разстояние въз основа на въртенето на колелата. Тя е проста и бърза, но с течение на времето натрупва грешки (приплъзване на колелата, променящи се пътни настилки). Следователно, одометрията в съвременните AMR винаги се комбинира с други сензори (LiDAR, IMU).

Концепции и процеси на внедряване

Проучване на обекта
Преди инсталирането на робота, интеграторът провежда оглед на обекта. Той оценява пригодността на работната среда, като разглежда фактори като подова настилка, Wi-Fi покритие, височина на праговете, тесни проходи и условия на осветление. Резултатите след това се включват в препоръката за подходящ модел робот и плана за инсталиране.

Пилотен проект (пилотна фаза)
По време на пилотната фаза един или повече роботи се тестват в реални условия, преди да се вземе решение за по-голямо внедряване. Целта е да се валидира сценарият за внедряване, да се оптимизира конфигурацията и да се оцени приемането от екипа. SEBOTICS Пилотната фаза е неразделна част от процеса на внедряване.

Разточвам, разстилам
Внедряването се отнася до мащабиране след успешен пилотен проект – тоест въвеждането на множество роботи на едно или повече места. Структурираното внедряване включва обучение на служителите, документация, договори за ниво на обслужване (SLA) и настройка на управлението на автопарка.

ROI — Възвръщаемост на инвестициите
Възвръщаемостта на инвестициите (ROI) показва кога инвестицията в робот се е изплатила. Изчислението взема предвид разходите за придобиване или наем, спестените часове за персонал, оперативните разходи и разходите за поддръжка. Като правило, действителното покритие на площта на почистващите роботи е приблизително 60–70% от стойностите в информационния лист – това трябва да се вземе предвид при изчисляването на ROI.

Използвайте делото
Случаят на употреба описва конкретното приложение: кой робот, в коя зона, за коя задача. Различните области на приложение (почистване, транспорт, грижи, хотелиерство и ресторантьорство) имат различни изисквания за модел, конфигурация и интеграция на робота. Ясният случай на употреба преди покупката спестява разходи за адаптация по-късно.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между AMR и AGV?
AGV следват фиксирани пътища (магнити, линии) и са ограничени в гъвкавостта си. AMR се движат свободно, използвайки карти и сензори, адаптират се към промените в околната среда и динамично избягват препятствия. AMR са по-сложни за настройване, но значително по-гъвкави в експлоатация.

Може ли който и да е робот да използва SLAM?
SLAM е стандартен в съвременните AMR. По-евтините или по-стари модели обаче използват опростени методи за навигация без пълен SLAM. При покупка си струва да се запитате как се създава картата и колко стабилна е навигацията при промяна на средата.

Какво ми е необходимо за управление на автопарка?
Необходими са стабилна Wi-Fi инфраструктура в оперативната зона, софтуер за управление на автопарка (често предоставян от производителя) и дефиниран процес за разпределение на задачите. За малки автопаркове (1-2 робота) често е достатъчен вграденият софтуер на производителя. За по-големи автопаркове или операции на множество обекти е целесъобразно да се използва специализирана платформа.

Каква е цената на RaaS в сравнение с покупката му?
Това зависи от модела, срока на договора и включените услуги. RaaS е особено подходящ, когато е необходимо да се запази ликвидността, случаят на употреба все още се тества или пълната отговорност за поддръжката трябва да остане на доставчика. Директно сравнение с покупката може да се направи по време на първоначалната консултация.

Колко време отнема едно проучване на обекта?
За едно място с управляема площ, проучването на обекта обикновено отнема от половин до цял ден. Усилията се увеличават с броя на етажите, сложността на сградата и броя на планираните роботи.

Допълнителни теми

За специфични приложения с реални модели:

Ако планирате конкретен случай на употреба и искате да знаете кой робот е подходящ: Това Първоначална консултация с SEBOTICS Отнема 30 минути и предоставя ясна оценка на модела, неговото използване и инвестиционната рамка.

Речник на роботиката: AMR, SLAM, LiDAR и управление на автопарка, обяснени просто