A Tárgyak Internete (IoT) és az Ipar 4.0 korában egyre fontosabb szerepet játszik az intralogisztika. Az áruk és anyagok pontos mozgatása a hatékony termelés kulcstényezőjévé válik. Az Evocortex mobil szállítórendszerei nem hagyományos eszközökkel látják el ezt a feladatot. Kreatív műszaki koncepciójuk megvalósítása szempontjából is meghatározó a használt FAULHABER motorok teljesítménysűrűsége.
Ma a „termelés” a „komplexitás” szó egyik szinonimája. A termékeket egyre inkább egyedi vevői specifikációk szerint gyártják le; az IoT integrációval akár teljesen automatizált termelés valósítható meg egyetlen darabos gyártásban is. Az ilyen nagy változékonyság szorosan összekapcsolt folyamatokat igényel, amelyek ugyanakkor nagyon rugalmasak is. A megfelelő alkatrészeknek– szinte végtelen számú variációban – a megfelelő időben kell rendelkezésre állniuk az egyes gyártóállomásokon.
Előnyben az AMR-ek
Az anyagszállítást – pl. az ellátási pontok és a termelési rendszerek között – egyre inkább testre szabottan, ugyanakkor a lehető legautomatizáltabban kell végrehajtani. A mobil robotplatformok – amiket az iparban autonóm mobil robotok (AMR) néven ismernek – egyre inkább előtérbe kerülnek a raktárakban és a gyártócsarnokokban.
Erre a piacra fókuszál a nürnbergi székhelyű Evocortex startup, amit 2016-ban alapítottak tapasztalt robotszakértők részvételével. A szomszédos Nuremberg Tech (Technische Hochschule Nürnberg) iskolával és más oktatási és kutatási intézményekkel szoros kapcsolatban álló cég egy teljesen új AMR koncepcióval lépett piacra. Termékeivel a cég kreatív és innovatív megoldásokat kínál a modern logisztika követelményeire.
„Egy hagyományos AMR gyakran az útvonalak térbeli adaptációját vagy akár a folyamatok technikai módosításait igényli – magyarázta Hubert Bauer ügyvezető igazgató. – Optikai jelölésekre például azért van szükség, hogy a járművek tájékozódni tudjanak, az utaknak, kereszteződéseknek a megadott méretűek és ívsugarúaknak kell lenniük. Mi viszont olyan szállítórobotokat szerettünk volna készíteni, amelyek a megrendelő igényeihez alkalmazkodnak és nem fordítva.”
A csarnok padlójának „ujjlenyomata” jelzi a pontos pozíciót
Az Evocortex autonóm mobil robotjai (AMR) egyáltalán nem igényelnek előre telepített irányítórendszert a pozíció meghatározásához és a helyes útvonal megtalálásához. Egyszerűen a csarnok padlójának egyenetlenségeit felhasználva tájékozódnak. Az ilyen egyenetlenségek még a tipikus sima betonpadlókon is megtalálhatók, és a robot nagyfelbontású kamerája regisztrálja azokat. A kamera a jármű alján található, 10 × 10 centiméteres területet rögzít, és a képadatok alapján készít egy, a csarnokpadló ujjlenyomatának megfelelő képanyagot. A zseniális rendszer mögött az vocortex saját fejlesztésű lokalizációs modulja (ELM) áll.
A kezdeti betanítási folyamat során a robot rácsmintában mozog a csarnok padlóján. Összetett algoritmusok segítségével az egyes pontok mintájából rendkívül pontos térképet állít elő. A jövőben ezt is öntanuló mesterséges intelligencia segítségével végzik majd. A vezérlő ezenkívül érzékeli a jármű saját mozgását is. Az adatok összevonásával – egy négyzetkilométer elméleti területen – milliméteres pontossággal képes pozícionálni. Ehhez mindössze három beazonosított pontra van szükség. Még ha a padló 50%-át fűrészpor borítja is, az ELM zavartalanul működik és robusztus, precíz és pontos navigációt biztosít. A padlón lévő karcok a térképen is megjelennek, de ezek olyan adatok, amelyek egy bizonyos idő után eltűnnek onnan.
Az AMR-ek opcionálisan felszerelhetők további LIDAR érzékelőkkel egy vagy két fronton. Ezek menetirányban pásztázzák a helyiséget, és észlelik az akadályokat – beleértve azokat is, amelyek mozognak, például az utat keresztező embereket. Az alkalmazottak biztonsága érdekében a jármű azonnal leáll.
Korlátlan mobilitás Mecanum kerekekkel
Egy normál kerék csak a tengelyével azonos irányba képes mozogni. Az ilyen kerekekkel rendelkező jármű pontos pozicionálásához ugyanúgy kell manőverezni, mint az autó parkolásakor. Ennek elkerülése érdekében az Evocortex fejlesztői a Mecanum kereket választották, melynek peremére zárt futófelület helyett hordó alakú görgők kerülnek. Ezeket a kerék tengelyéhez képest 45 fokos szögben rögzítik és el tudnak fordulni saját ferde hatásvonalú golyóscsapágyuk körül. A görgők alakját, méretét és távolságát úgy választották meg, hogy a keréknek folyamatos gördülési felülete legyen.
Amikor a Mecanum kerék forog, két erőkomponens lép fel: a teljes kerék forgásirányában, valamint a kerék forgásirányára merőlegesen. A kialakuló mozgási irány tehát a kettő között van: a Mecanum kerék a tengelyirányhoz képest 45 fokos szögben „akar” elmozdulni. A görgők mobilitása miatt viszont nincs iránystabilitása. Ha további erők lépnek fel, akkor a saját mozgási iránya bármely irányba eltéríthető.
A négy Mecanum kerékkel felszerelt járműben a 45 fokos szögek mindegyikét 90 fokos eltolással rendezték el, így minden kerék más-más irányba próbál mozogni. Az egyes kerekek forgásirányának és sebességének változtatásával a jármű álló helyzetből tetszőleges irányba kormányozható vagy helyben forgatható. Vízszintes síkon így olyan szabadon mozoghat, akár egy lebegő autó. A Mecanum kerekek ezáltal lehetővé teszik a robot ügyes, minden irányban történő mozgását.
Méretezhetőség milliméteres lépésekben
Az Evocortex AMR-je a rugalmasság egy újabb dimenzióját kínálja: gyakorlatilag korlátlan méretválasztékot tesz lehetővé. „Igény esetén milliméteres lépésekben igazíthatjuk hozzá robotunkat ügyfeleink igényeihez – hangsúlyozta Hubert Bauer. – Minden 400 × 480 és 800 × 1 200 milliméter közötti külső méret megvalósítható.” Az EvoRobot R&D és EvoRobot Industrial termékcsaláddal ezek megközelítőleg a teherhordó platform külső méreteinek is megfelelnek. Minden technológia – az érzékelő, a vezérlő, az emelőegység és a kerékhajtások – a platform alatt helyezkedik el.
A kerékhajtás modul a méretezhetőség döntő eleme. Közvetlenül a kerék felett helyezkedik el, és a kerékkel együtt szabványos, független funkcióegységet alkot. Ennek eredményeként a kerekek egymástól tetszőleges távolságra szerelhetők fel. Ennek az elrendezésnek a döntő előfeltétele egy erős, nagyon kis méretű motor.
„Nagyon alaposan megvizsgáltuk, hogy a piacon mely motorok alkalmasak ehhez az alkalmazáshoz – emlékezett vissza Hubert Bauer a fejlesztési szakaszra. – Csak a FAULHABER-nél találtuk meg a szükséges teljesítménysűrűséget. A versenytárs motorokban nem maradt hely a szükséges nyomatékhoz.”
Hatalmas teljesítmény, minimális méret
Az EvoRobot kerékmoduljait 3257…CR vagy 3272…CR sorozatú DC-motorokkal szerelték fel, mindegyiket külön IEF3 útadóval és 38/2 S áttétellel. A gyors megállás érdekében, valamint annak biztosítására, hogy a kerekek a helyükön maradjanak a megállás után, a kerékmotorok féket is tartalmaznak. „A mikromotorok hatalmas erejének köszönhetően az EvoRobot akár 200 kilogrammot is képes szállítani. Hamarosan nagyobb rakományok is mozgathatók lesznek – magyarázta Hubert Bauer. – A szállítás akár öt fokos lejtésű rámpán is megvalósítható másodpercenként egy méteres sebességgel.”
Az EvoCarrier termékcsaládot kis teherhordók szállítására tervezték. Ennek az AMR-nek a belső működésében az alkatrészek még kompaktabbak, mint az EvoRobot esetében. A hasmagassága kevesebb, mint 100 mm, ennekeredményeként rendkívül alacsony nyílásokba is be tud jutni. Két vagy négy EvoCarrier együtt is tud palettákat vagy egy teljes polcegységet szállítani. A fejlesztők egy úgynevezett „lapos rotoros motort” választottak meghajtásnak – a 4221… BXT sorozat szénkefe nélküli motorját, amelynek hossza mindössze 21 milliméter. Ez lehetővé teszi, hogy az EvoCarrier padlógörgőkkel megrakott kis teherhordót (KLT) szállítson, ami össztömege akár 120 kilogramm is lehet. Az ügyvezető igazgató szerint hosszú távon az EvoRobot esetében is át kell állni a kefe nélkülire motorokra és a modulokat tovább kell szabványosítani.
Az AMR-ek működésében a teljesítmény és a méret aránya mellett mindenekelőtt a karbantartásmentesség, valamint a folyamatos üzemelés megbízhatósága játszik fontos szerepet. „Az élettartamra vonatkozó követelményeinket több mint kielégítik a FAULHABER motorok – mondta Hubert Bauer. – Emellett előnyt jelent, hogy a hajtások minden elterjedt ipari vezérléssel kompatibilisek. A FAULHABER szakemberei a sorozatgyártáshoz szükséges optimális paraméterbeállítások megtalálásában is nagy segítséget nyújtottak.”Ma a „termelés” a „komplexitás” szó egyik szinonimája.