1 Úvod

Priemyselné mobilné roboty sú inteligentné zariadenia používané v priemyselných logistických a výrobných prostrediach. Tieto roboty sú zvyčajne vybavené navigačnými systémami a sú centrálne riadené palubnými riadiacimi systémami. Používajú hlavne štruktúry mobility s kolesami a integrujú energetické systémy alebo mechanizmy prenosu energie na vykonávanie úloh, ako je manipulácia s materiálom, výrobná spolupráca a automatizované dodávky.

Z hľadiska architektúry systému sa priemyselné mobilné roboty vo všeobecnosti skladajú z viacerých modulov vrátane konštrukcie karosérie vozidla, pohonného systému, vykonávacieho mechanizmu, bezpečnostného ochranného systému, riadiaceho systému, systému napájania, navigačného systému, komunikačného systému a systému interakcie človek-stroj. Vysoká úroveň integrácie medzi týmito subsystémami umožňuje robotom pracovať stabilne, bezpečne a efektívne v zložitých priemyselných prostrediach.

S rýchlym rozvojom priemyselnej automatizácie a inteligentnej výroby sa priemyselné mobilné roboty vyvinuli do rôznych technologických ciest. Pokiaľ ide o metódy navigácie, medzi bežne používané technológie patrí elektromagnetická navigácia, navigácia pomocou magnetických pásikov, navigácia pomocou magnetických klincov, navigácia pomocou QR kódu, optická navigácia, laserová navigácia, vizuálna navigácia, inerciálna navigácia, navigácia RFID a navigácia pomocou fúzie s viacerými senzormi. Pokiaľ ide o spôsoby pohonu, systémy možno kategorizovať do štruktúr s pohonom jedného-kolesa, dvoch{4}}pohonov kolies a viacerých{5}}kolesových systémov. Z hľadiska architektúry podvozku konfigurácie zahŕňajú diferenciálne hnacie štruktúry, riadiace štruktúry, konštrukcie kolies mecanum, pásové konštrukcie a konštrukcie typu nápravy.

Okrem toho možno priemyselné mobilné roboty podľa rôznych aplikačných funkcií rozdeliť aj na manipulačné roboty, ťažné roboty, montážne roboty, kontrolné roboty, triediace roboty a hybridné roboty. Ako sa aplikačné scenáre neustále rozširujú, rôzne typy mobilných robotov postupne vytvorili reprezentatívne technické systémy a aplikačné modely.

2 autonómne mobilné roboty (AMR)

2.1 Prehľad technológie AMR

Autonómne mobilné roboty (AMR) predstavujú jednu z najrýchlejšie{0}}rastúcich kategórií priemyselných mobilných robotov v posledných rokoch. Na rozdiel od tradičných AGV, ktoré sa spoliehajú na pevné trasy, AMR disponujú schopnosťami vnímania prostredia, autonómnej lokalizácie a{2}}plánovania dynamickej cesty, čo im umožňuje flexibilne fungovať v zložitých prostrediach.

V súčasnosti sa AMR používajú najmä v scenároch priemyselnej výroby a inteligentnej logistiky. Ich hlavné technologické prístupy zahŕňajú predovšetkým laserový SLAM a vizuálny SLAM. Prostredníctvom-environmentálneho mapovania a algoritmov lokalizácie v reálnom čase môžu roboty dosiahnuť autonómnu navigáciu a plánovanie ciest aj v neznámych prostrediach.

V praktických aplikáciách sa výrobné prostredia často často menia a vyžadujú si vysokú flexibilitu systému. Výsledkom je, že AMR sa postupne stávajú hlavným typom mobilných robotov používaných v inteligentných výrobných scenároch.

2.2 Trendy vývoja technológií

V súčasnosti je väčšina priemyselných AMR stále založená predovšetkým na laserovej technológii SLAM. Je to hlavne preto, že LiDAR funguje dobre, pokiaľ ide o stabilitu, prispôsobivosť prostredia a presnosť polohovania. Hoci vizuálny SLAM ponúka cenové výhody a dokáže extrahovať viac sémantických informácií, stále čelí výzvam v zložitých svetelných prostrediach a scenároch s nedostatočnou vizuálnou textúrou.

Trendy budúceho vývoja sa odrážajú najmä vo viacerých aspektoch.

Po prvé, fúzia viacerých{0}}senzorov sa stane hlavným technologickým prístupom. Jediný snímač nemôže plne spĺňať požiadavky na spoľahlivosť priemyselných prostredí. Preto sa postupne integrujú technológie LiDAR, systémy videnia, inerciálna navigácia a vysoko presné{3}} určovanie polohy, aby sa vytvorili stabilnejšie navigačné systémy.

Po druhé, možnosti trojrozmerného vnímania sa budú naďalej zlepšovať. S pokrokom v technológii 3D LiDAR budú mobilné roboty vykonávať nielen dvojrozmernú navigáciu, ale aj trojrozmerné{4}}vnímanie prostredia, čím poskytujú základ pre vyhýbanie sa prekážkam, spoluprácu a inteligentné rozhodovanie-v zložitých scenároch.

Okrem toho sa mobilné roboty postupne rozšíria z vnútorných prostredí na vonkajšie a polo{0}}vonkajšie aplikácie, pričom budú zohrávať dôležitú úlohu v scenároch, ako sú inteligentné kampusy, inteligentné bane a inteligentné letiská.

3 vidlicové-mobilné roboty

3.1 Technické vlastnosti

Mobilné roboty -vidlového typu sú automatizované zariadenia na{1}}manipuláciu s materiálom vyvinuté integráciou navigačných systémov, technológie automatického riadenia a bezpečnostných systémov do tradičných platforiem vysokozdvižných vozíkov. Aplikáciou technológie autonómneho riadenia na vysokozdvižné plošiny môžu tieto roboty vykonávať automatizované operácie, ako je manipulácia s nákladom, stohovanie a preprava.

V posledných rokoch, s rastúcim dopytom po automatizovanej logistike v podnikoch, sa bezpilotné vysokozdvižné vozíky postupne stali dôležitým segmentom trhu priemyselných mobilných robotov.

3.2 Vývojové trendy

Z hľadiska navigačnej technológie sa navigácia SLAM postupne stáva hlavným riešením pre autonómne vysokozdvižné vozíky. V porovnaní s tradičnou navigáciou s laserovým reflektorom ponúka navigácia SLAM významné výhody v efektivite nasadenia a flexibilite systému.

Pokiaľ ide o dizajn produktov, niektoré spoločnosti sa začínajú posúvať za hranice tradičných konštrukcií vysokozdvižných vozíkov vývojom inovatívnych dizajnov podvozkov a vidlíc. Príklady zahŕňajú štruktúry v tvare U-, bočné-konštrukcie vidlíc a dvojité-konštrukcie na manipuláciu s paletami, pričom všetky majú za cieľ zlepšiť prevádzkovú efektivitu a využitie priestoru.

Miniaturizácia a ľahký dizajn sú zároveň dôležitými smermi vývoja pre mobilné roboty vidlicového -typu. Tieto produkty sú kompaktné, vysoko flexibilné a ľahko sa nasadzujú, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné na prepravu materiálu na krátke-vzdialenosti v rámci tovární.

Roboty so 4 zásobníkmi

4.1 Prehľad technológie

Robotické systémy skladovania zásobníkov (CTU, Container Transfer Unit) sú automatizované vychystávacie systémy používané v skladovej logistike. Tieto systémy zvyčajne pozostávajú z mobilných robotov, regálových systémov, nabíjacích systémov, pracovných staníc a inteligentných systémov plánovania.

Roboty používajú prepravky alebo originálne kartóny ako manipulačné jednotky a autonómne sa pohybujú, aby dokončili úlohy, ako je prístup k regálom a vychystávanie objednávok.

4.2 Trendy vývoja technológií

Pokiaľ ide o navigačnú technológiu, navigácia pomocou QR kódu zostáva hlavným riešením pre roboty na skladovanie kontajnerov. Pretože skladové prostredia sú relatívne fixné a vyžadujú menšiu flexibilitu ciest, navigácia pomocou QR kódu ponúka jasné výhody z hľadiska nákladov a stability.

Z hľadiska technologickej inovácie už trh robotov na skladovanie zásobníkov vytvoril relatívne vyspelý produktový systém. Priemyselné inovácie sa zameriavajú najmä na niekoľko aspektov.

Prvým je nepretržitá optimalizácia výkonu hardvéru, ako je zlepšenie rýchlosti robota, kapacity zaťaženia a výdrže batérie.

Druhým je pokračujúci upgrade softvérových systémov, kde sa využívajú inteligentné plánovacie algoritmy na optimalizáciu celkovej efektivity skladových systémov.

Treťou je inovácia systémových riešení, napríklad umožnenie spolupráce medzi rôznymi typmi robotov na ďalšie zlepšenie celkovej efektivity logistiky.

5 hybridných mobilných robotov

5.1 Prehľad technológie

Hybridné mobilné roboty sú inteligentné robotické systémy, ktoré kombinujú mobilnú platformu s robotickým ramenom. Takéto systémy zvyčajne pozostávajú z mobilného podvozku, robotického ramena, systému videnia a koncového-efektora, ktorý im umožňuje vykonávať operačné úlohy počas pohybu.

Spojením mobility s možnosťami manipulácie môžu tieto roboty vykonávať zložitejšie výrobné úlohy, ako je automatizovaná montáž, triedenie materiálov a kontrola kvality.

5.2 Trendy vývoja

Hybridné mobilné roboty sa v počiatočných fázach často spoliehali na magnetickú navigáciu a na dosiahnutie vysokej{0}}presnosti operácií potrebovali ďalšie zariadenia na určovanie polohy. S rozvojom technológie AMR sa autonómne navigačné mobilné platformy postupne stávajú hlavnou platformou pre hybridné roboty.

Trendy budúceho vývoja zahŕňajú najmä niekoľko aspektov.

Po prvé, riadiace systémy budú ďalej integrované. Koordinované riadenie medzi mobilnými robotmi a robotickými ramenami sa stane kľúčovou technológiou a jednotné riadiace jednotky môžu časom umožniť plne koordinovanú prevádzku.

Po druhé, multi{0}}technológia fúzneho určovania polohy senzorov ďalej zlepší schopnosti priestorového vnímania robotov, čím sa zvýši celková presnosť a stabilita systému.

Navyše s rozvojom umelej inteligencie, internetu vecí a technológie 5G dosiahnu hybridné mobilné roboty silnejšie inteligentné schopnosti a umožnia flexibilnejšiu a efektívnejšiu automatizovanú výrobu.

6 ťažkých-mobilných robotov

6.1 Technické vlastnosti

Ťažké-mobilné roboty vo všeobecnosti označujú priemyselné mobilné zariadenia s nosnosťou presahujúcou 10 ton. Používajú sa najmä v ťažkej výrobe, železničnej doprave, leteckom a kozmickom priemysle a vo veľkých-odvetviach výroby zariadení.

V porovnaní s bežnými mobilnými robotmi kladú roboty na veľké zaťaženie- vyššie technické požiadavky na konštrukčný návrh, energetické systémy a bezpečnostné riadenie.

6.2 Trendy vývoja

Keďže úroveň priemyselnej automatizácie sa neustále zvyšuje, dopyt na trhu po -výkonných mobilných robotoch neustále rastie. Budúci technologický vývoj sa bude odrážať najmä v niekoľkých aspektoch.

Prvým je vývoj smerom k vyšším nosnostiam, pričom niektoré-ťažké roboty sa už pohybujú smerom k nosnostiam niekoľko stoviek ton.

Druhým je pokrok v inteligentnejších navigačných technológiách, kde prirodzená navigácia postupne nahrádza tradičné metódy navigácie pomocou magnetického pruhu alebo QR kódu.

Treťou je technológia kooperatívnej prepravy viacerých vozidiel{0}}, kde koordinácia vozového parku umožňuje efektívnu prepravu veľkého vybavenia.

7 semi-vonkajších mobilných robotov

7.1 Aplikačné scenáre

Ako technológia mobilných robotov neustále dospieva, rozsah jej aplikácií sa postupne rozšíril z vnútorného prostredia na polo{0}}vonkajšie a dokonca úplne vonkajšie prostredie.

V scenároch, ako je logistika priemyselných parkov, prístavné terminály, letisková doprava a inšpekcia baní, mobilné roboty postupne nahrádzajú tradičné manuálne prepravné zariadenia.

7.2 Trendy vývoja technológií

Technologicky sú polo{0}}vonkajšie mobilné roboty veľmi podobné nízkorýchlostným autonómnym vozidlám-. Ich kľúčové technológie zahŕňajú vnímanie prostredia, určovanie polohy a navigáciu, plánovanie ciest a riadenie pohybu.

V budúcnosti sa budú mobilné roboty ďalej integrovať s technológiou autonómneho riadenia. Vďaka vysoko{1}}presnému určovaniu polohy, vizuálnemu vnímaniu a technológii LiDAR budú roboty dosahovať stabilnejšie a bezpečnejšie možnosti vonkajšej prevádzky.

Zároveň s rozvojom umelej inteligencie a komunikačných technológií budú mobilné roboty postupne vytvárať inteligentnejšie logistické siete umožňujúce efektívnejšie systémy bezpilotnej dopravy.

Záver

Celkovo sa priemyselné mobilné roboty vyvíjajú z jednotlivých automatizovaných zariadení na inteligentné kolaboratívne systémy. S neustálym pokrokom v navigačných technológiách, umelej inteligencii a technológii autonómneho riadenia budú priemyselné mobilné roboty hrať čoraz dôležitejšiu úlohu v inteligentnej výrobe, inteligentnej logistike a inteligentných mestách a stanú sa kľúčovou hybnou silou modernizácie priemyselnej automatizácie.