1 Introducció
Els robots mòbils industrials són equips intel·ligents utilitzats en entorns de logística i fabricació industrials. Aquests robots solen estar equipats amb sistemes de navegació i estan controlats centralment per sistemes de control a bord. Adopten principalment estructures de mobilitat amb rodes i integren sistemes de potència o mecanismes de transmissió d'energia per realitzar tasques com ara la manipulació de materials, la col·laboració de producció i el lliurament automatitzat.
Des de la perspectiva de l'arquitectura del sistema, els robots mòbils industrials generalment consisteixen en diversos mòduls, incloent l'estructura de la carrosseria del vehicle, el sistema d'accionament, el mecanisme d'execució, el sistema de protecció de seguretat, el sistema de control, el sistema d'alimentació, el sistema de navegació, el sistema de comunicació i el sistema d'interacció home-màquina. L'alt nivell d'integració entre aquests subsistemes permet que els robots funcionin de manera estable, segura i eficient en entorns industrials complexos.
Amb el ràpid desenvolupament de l'automatització industrial i la fabricació intel·ligent, els robots mòbils industrials han evolucionat cap a diverses rutes tecnològiques. Pel que fa als mètodes de navegació, les tecnologies més utilitzades inclouen la navegació electromagnètica, la navegació per banda magnètica, la navegació amb ungles magnètiques, la navegació amb codis QR, la navegació òptica, la navegació làser, la navegació per visió, la navegació inercial, la navegació RFID i la navegació per fusió multi-sensor. Pel que fa als mètodes de tracció, els sistemes es poden classificar en estructures de tracció única-, tracció doble- i estructures de tracció múltiple{-. Des de la perspectiva de l'arquitectura del xassís, les configuracions inclouen estructures d'accionament diferencials, estructures d'accionament de direcció, estructures de rodes mecàniques, estructures de pista i estructures de tipus d'eix-.
A més, segons diferents funcions d'aplicació, els robots mòbils industrials també es poden classificar en robots de manipulació, robots de remolc, robots de muntatge, robots d'inspecció, robots de classificació i robots híbrids. A mesura que els escenaris d'aplicació continuen expandint-se, diversos tipus de robots mòbils han anat formant sistemes tècnics representatius i models d'aplicació.
2 robots mòbils autònoms (AMR)
2.1 Visió general de la tecnologia AMR
Els robots mòbils autònoms (AMR) representen una de les categories{0}}de robots mòbils industrials de més ràpid creixement en els últims anys. A diferència dels AGV tradicionals que es basen en rutes fixes, els AMR tenen capacitats de percepció ambiental, localització autònoma i planificació de camins dinàmics-, cosa que els permet funcionar de manera flexible en entorns complexos.
Actualment, els AMR s'apliquen principalment en escenaris de fabricació industrial i logística intel·ligent. Els seus enfocaments tecnològics bàsics inclouen principalment SLAM làser i SLAM visual. Mitjançant-algoritmes de localització i mapes ambientals en temps real, els robots poden aconseguir una navegació i una planificació de rutes autònomes fins i tot en entorns desconeguts.
En aplicacions pràctiques, els entorns de fabricació sovint canvien amb freqüència i requereixen una gran flexibilitat del sistema. Com a resultat, els AMR s'estan convertint gradualment en el tipus de robot mòbil principal utilitzat en escenaris de fabricació intel·ligent.
2.2 Tendències de desenvolupament tecnològic
Actualment, la majoria d'AMR industrials encara es basen principalment en la tecnologia làser SLAM. Això es deu principalment a que el LiDAR funciona bé en termes d'estabilitat, adaptabilitat ambiental i precisió de posicionament. Tot i que el SLAM visual ofereix avantatges de costos i pot extreure més informació semàntica, encara s'enfronta a reptes en entorns d'il·luminació complexos i escenaris amb textura visual insuficient.
Les tendències de desenvolupament futur es reflecteixen principalment en diversos aspectes.
En primer lloc, la fusió multi-sensor es convertirà en l'enfocament tecnològic principal. Un únic sensor no pot complir totalment els requisits de fiabilitat dels entorns industrials. Per tant, el LiDAR, els sistemes de visió, la navegació inercial i les tecnologies de posicionament d'alta-precisió s'integraran gradualment per formar sistemes de navegació més estables.
En segon lloc, les capacitats de percepció -tridimensionals continuaran millorant. Amb l'avenç de la tecnologia LiDAR 3D, els robots mòbils no només realitzaran una navegació bi-dimensional, sinó que també aconseguiran una percepció ambiental tridimensional, proporcionant la base per evitar obstacles, col·laborar i prendre decisions-intel·ligents en escenaris complexos.
A més, els robots mòbils s'expandiran gradualment des d'entorns interiors fins a aplicacions exteriors i semi{0}}exteriors, jugant un paper important en escenaris com els campus intel·ligents, les mines intel·ligents i els aeroports intel·ligents.
3 Fork-Tipus Robots mòbils
3.1 Característiques tècniques
Els robots mòbils de tipus fork-són equips de manipulació de materials-automatitzats desenvolupats mitjançant la integració de sistemes de navegació, tecnologia de control automàtic i sistemes de seguretat a les plataformes tradicionals de carretons elevadors. Mitjançant l'aplicació de la tecnologia de conducció autònoma a les plataformes de carretons elevadors, aquests robots poden realitzar operacions automatitzades com ara la manipulació de càrrega, l'apilament i el transport.
En els darrers anys, amb la creixent demanda de logística automatitzada a les empreses, els carretons elevadors no tripulats s'han convertit gradualment en un segment important del mercat de robots mòbils industrials.
3.2 Tendències de desenvolupament
Pel que fa a la tecnologia de navegació, la navegació SLAM s'està convertint gradualment en la solució principal per a carretons elevadors autònoms. En comparació amb la navegació tradicional amb reflector làser, la navegació SLAM ofereix avantatges significatius en l'eficiència del desplegament i la flexibilitat del sistema.
Pel que fa al disseny del producte, algunes empreses comencen a anar més enllà de les estructures tradicionals de carretons elevadors desenvolupant dissenys innovadors de xassís i forquilla. Alguns exemples inclouen estructures en forma d'U-, estructures de-forques laterals i estructures de manipulació de palets-duals, totes elles per millorar l'eficiència operativa i la utilització de l'espai.
Al mateix temps, la miniaturització i el disseny lleuger també són direccions de desenvolupament importants per als robots mòbils de tipus fork-. Aquests productes són compactes, molt flexibles i fàcils d'implementar, la qual cosa els fa especialment adequats per al transport de material a curta-distància a les fàbriques.
4 robots d'emmagatzematge de contenidors
4.1 Visió general de la tecnologia
Els sistemes robotitzats d'emmagatzematge de contenidors (CTU, Container Transfer Unit) són sistemes de recollida automatitzats utilitzats en la logística del magatzem. Aquests sistemes solen consistir en robots mòbils, sistemes de prestatgeries, sistemes de càrrega, estacions de treball i sistemes de programació intel·ligents.
Els robots utilitzen bosses o cartrons originals com a unitats de manipulació i es mouen de manera autònoma per completar tasques com ara l'accés a la prestatgeria i la recollida de comandes.
4.2 Tendències de desenvolupament tecnològic
Pel que fa a la tecnologia de navegació, la navegació per codi QR segueix sent la solució principal per als robots d'emmagatzematge de contenidors. Com que els entorns de magatzem són relativament fixos i requereixen menys flexibilitat de camí, la navegació per codi QR ofereix avantatges clars en termes de cost i estabilitat.
Des de la perspectiva de la innovació tecnològica, el mercat dels robots d'emmagatzematge de contenidors ja ha format un sistema de producte relativament madur. La innovació del sector se centra principalment en diversos aspectes.
El primer és l'optimització contínua del rendiment del maquinari, com ara la millora de la velocitat del robot, la capacitat de càrrega i la resistència de la bateria.
El segon és l'actualització contínua dels sistemes de programari, on s'utilitzen algorismes de programació intel·ligents per optimitzar l'eficiència global dels sistemes de magatzem.
En tercer lloc, la innovació de solucions de sistemes, per exemple, permetent la col·laboració entre diferents tipus de robots per millorar encara més l'eficiència logística global.
5 robots mòbils híbrids
5.1 Visió general de la tecnologia
Els robots mòbils híbrids són sistemes robòtics intel·ligents que combinen una plataforma mòbil amb un braç robòtic. Aquests sistemes solen consistir en un xassís mòbil, un braç robòtic, un sistema de visió i un-efector final, que els permet realitzar tasques operatives mentre es mouen.
En combinar la mobilitat amb les capacitats de manipulació, aquests robots poden executar tasques de producció més complexes, com ara el muntatge automatitzat, la classificació de materials i la inspecció de qualitat.
5.2 Tendències de desenvolupament
En les primeres etapes, els robots mòbils híbrids sovint confiaven en la navegació magnètica i necessitaven dispositius de posicionament addicionals per aconseguir operacions d'alta-precisió. Amb el desenvolupament de la tecnologia AMR, les plataformes mòbils de navegació autònoma s'estan convertint gradualment en la plataforma principal per a robots híbrids.
Les tendències de desenvolupament futur inclouen principalment diversos aspectes.
En primer lloc, els sistemes de control s'integraran més. El control coordinat entre robots mòbils i braços robòtics es convertirà en una tecnologia clau, i els controladors unificats poden permetre eventualment un funcionament totalment coordinat.
En segon lloc, la tecnologia de posicionament de fusió multi-sensor millorarà encara més les capacitats de percepció espacial dels robots, millorant així la precisió i l'estabilitat generals del sistema.
A més, amb el desenvolupament de la intel·ligència artificial, l'Internet de les coses i la tecnologia 5G, els robots mòbils híbrids aconseguiran capacitats intel·ligents més fortes i permetran una producció automatitzada més flexible i eficient.
6 robots mòbils -pesats
6.1 Característiques tècniques
Els robots mòbils-pesants es refereixen generalment a equips mòbils industrials amb capacitats de càrrega superiors a les 10 tones. S'utilitzen principalment en la fabricació pesada, el transport ferroviari, l'aeroespacial i les indústries de fabricació d'equips a gran-escala.
En comparació amb els robots mòbils convencionals, els -robots pesats imposen requisits tècnics més alts en el disseny estructural, els sistemes d'alimentació i el control de seguretat.
6.2 Tendències de desenvolupament
A mesura que el nivell d'automatització industrial continua augmentant, la demanda del mercat de robots mòbils -resistents està creixent constantment. El desenvolupament tecnològic futur es reflectirà principalment en diversos aspectes.
El primer és el desenvolupament cap a capacitats de càrrega més altes, amb alguns robots-pesants que ja es mouen cap a capacitats de càrrega de diversos centenars de tones.
El segon és l'avenç de les tecnologies de navegació més intel·ligents, on la navegació natural està substituint gradualment els mètodes tradicionals de navegació per banda magnètica o codi QR.
El tercer és la tecnologia de transport cooperatiu de diversos-vehicles, on la coordinació de la flota permet el transport eficient d'equips grans.
7 robots mòbils semi-exteriors
7.1 Escenaris d'aplicació
A mesura que la tecnologia dels robots mòbils continua madurant, el seu àmbit d'aplicació s'ha ampliat gradualment des d'entorns interiors fins a entorns semi-exteriors i fins i tot totalment exteriors.
En escenaris com la logística del parc industrial, les terminals portuàries, el transport a l'aeroport i la inspecció de mines, els robots mòbils estan substituint gradualment els equips de transport manual tradicionals.
7.2 Tendències de desenvolupament tecnològic
Tecnològicament, els robots mòbils semi-exteriors són molt semblants als vehicles autònoms-de baixa velocitat. Les seves tecnologies bàsiques inclouen la percepció ambiental, el posicionament i la navegació, la planificació de rutes i el control del moviment.
En el futur, els robots mòbils s'integraran encara més amb la tecnologia de conducció autònoma. Mitjançant el posicionament d'alta-precisió, la percepció visual i la tecnologia LiDAR, els robots aconseguiran capacitats d'operació a l'aire lliure més estables i segures.
Al mateix temps, amb el desenvolupament de la intel·ligència artificial i les tecnologies de comunicació, els robots mòbils formaran gradualment xarxes logístiques més intel·ligents, permetent sistemes de transport no tripulat més eficients.
Conclusió
En general, els robots mòbils industrials estan evolucionant de dispositius automatitzats únics a sistemes col·laboratius intel·ligents. Amb els continus avenços en tecnologia de navegació, intel·ligència artificial i tecnologia de conducció autònoma, els robots mòbils industrials tindran un paper cada cop més important en la fabricació intel·ligent, la logística intel·ligent i les ciutats intel·ligents, convertint-se en un motor clau per a l'actualització de l'automatització industrial.
