Úvod

Keďže globálne prístavy pokračujú v zavádzaní automatizácie, automatizované navádzané vozidlá (AGV) sa stali kritickou súčasťou kontajnerovej prepravy. Spájajú prístavné žeriavy, kontajneroviská, sklady a logistické systémy, čím umožňujú efektívnu a bezpilotnú manipuláciu s nákladom.

Na rozdiel od vnútorných tovární, vonkajšie AGV fungujú v náročných prostrediach, kde sú bežné dažde, hmla, priame slnečné svetlo, soľná hmla a veľké vzdialenosti. Tieto podmienky kladú oveľa vyššie nároky na presnosť určovania polohy, spoľahlivosť navigácie a stabilitu vozidla.

Dnes sa v automatizovaných portoch používa niekoľko navigačných technológií vrátane laserovej navigácie, vizuálnej navigácie, radaru s milimetrovými{0}}vlnami, diferenciálneho GPS (DGPS), navigácie FROG a integrovanej inerciálnej navigácie. Každé riešenie ponúka rôzne výhody z hľadiska presnosti, nákladov na nasadenie, požiadaviek na infraštruktúru a prispôsobivosti prostredia.

Tento článok porovnáva tieto hlavné technológie a vysvetľuje, prečo sa integrovaná inerciálna navigácia stala jedným z preferovaných riešení pre moderné vonkajšie AGV.

Hlavné navigačné technológie pre vonkajšie AGV

Laserová navigácia

Laserová navigácia je jednou z najuznávanejších technológií určovania polohy používaných v priemyselných AGV. Okolo operačnej oblasti sú nainštalované reflexné terčíky, zatiaľ čo laserový skener-namontovaný na vozidle tieto ciele nepretržite deteguje a pomocou triangulácie vypočítava polohu AGV.

S presnosťou polohovaniado 2 mm, laserová navigácia poskytuje vynikajúcu presnosť a je široko používaná v automatizácii výroby a skladov.

Výhody

Presnosť polohovania do 2 mm

Vyspelá a spoľahlivá technológia

Flexibilná úprava trasy

Stabilný dlhodobý-výkon

Veľké vonkajšie terminály však vyžadujú tisíce reflektorov, čo zvyšuje náklady na inštaláciu a údržbu. Výkon systému môžu znížiť aj poveternostné podmienky, ako je silný dážď, hustá hmla a silné slnečné svetlo.

Vision Navigation

Vision navigácia sa spolieha na priemyselné kamery a -spracovanie obrazu založené na AI, aby rozpoznalo prvky prostredia a určilo polohu vozidla.

Namiesto závislosti od fyzickej infraštruktúry systém identifikuje cestné značenie, kontajnery, budovy a iné orientačné body pomocou vizuálneho SLAM a algoritmov na porovnávanie obrázkov.

Výhody

Presnosť polohovania-na centimetroch

Minimálne požiadavky na infraštruktúru

Súčasná detekcia prekážok

Vynikajúca flexibilita pre zložité prostredia

Hoci vizuálna navigácia predstavuje dôležitý smer budúcnosti, vyžaduje si výkonný výpočtový hardvér a-kvalitné fotoaparáty. Presnosť určovania polohy môžu ovplyvniť aj svetelné podmienky a počasie.

Milimetrová{0}}radarová navigácia

Radar s milimetrovými{0}}vlnami nepretržite skenuje okolité prostredie a identifikuje referenčné objekty, aby odhadol polohu vozidla.

V porovnaní s laserovou navigáciou funguje radar lepšie za dažďa, hmly a prašných podmienok, vďaka čomu je vhodný do drsného vonkajšieho prostredia.

Výhody

Presnosť polohovania do 10 cm

Vynikajúca schopnosť-za každého počasia

Silná odolnosť voči rušeniu prostredia

Spoľahlivá vonkajšia prevádzka

Hlavnou nevýhodou sú relatívne vysoké náklady na radarový hardvér a podpornú infraštruktúru, čo obmedzuje široké nasadenie.

Diferenciálny GPS (DGPS)

Štandardné určovanie polohy GPS nemôže uspokojiť požiadavky na presnosť automatických portov, pretože chyby určovania polohy zvyčajne dosahujú niekoľko metrov.

DGPS výrazne zlepšuje výkon určovania polohy opravou chýb satelitu prostredníctvom lokálnej referenčnej stanice.

Výhody

Presnosť polohovania v rozmedzí 2 až 5 cm

Rýchle nasadenie

Minimálna pozemná infraštruktúra

Vhodné pre veľké vonkajšie terminály

Pretože satelitné signály môžu byť blokované žeriavmi, budovami alebo naskladanými kontajnermi, DGPS sa často kombinuje s inerciálnou navigáciou, aby sa udržalo nepretržité určovanie polohy.

Navigácia FROG

FROG (Free Ranging On Grid) bol špeciálne vyvinutý pre automatizované kontajnerové terminály.

RFID transpondéry sú vložené pod chodník v približne intervaloch2 metre. Zakaždým, keď AGV prejde cez transpondér, jeho poloha sa opraví pomocou uložených informácií o polohe.

Systém bol úspešne nasadený v niekoľkých automatizovaných prístavoch vrátane prístavu Rotterdam.

Výhody

Rozstup uzlov RFID približne 2 m

Presnosť polohovania do 3 cm

Stabilná dlhodobá-prevádzka

Vynikajúca prispôsobivosť k životnému prostrediu

Jeho primárnou nevýhodou je značné množstvo zemnej konštrukcie potrebnej pri inštalácii.

Integrovaná inerciálna navigácia

Inerciálne navigačné systémy (INS) boli pôvodne vyvinuté pre letecké aplikácie. Meraním zrýchlenia a uhlovej rýchlosti pomocou gyroskopov a akcelerometrov INS nepretržite odhaduje polohu vozidla.

Čistá inerciálna navigácia však trpí nahromadenými chybami určovania polohy v priebehu času.

Moderné vonkajšie AGV prekonávajú toto obmedzenie kombináciou inerciálnej navigácie s magnetickými značkami, RFID, kódovačmi kolies a korekciou GNSS, čím vytvárajú multi{0}}senzorový fúzny systém schopný udržiavať vysokú presnosť určovania polohy počas dlhých prevádzkových období.

Výhody

Presnosť polohovania v rozmedzí 1 až 3 cm

Minimálna pozemná infraštruktúra

Vynikajúca prispôsobivosť vonku

Nízke nároky na údržbu

Ideálne na prepravu-na dlhé vzdialenosti

Pre mnohé automatizované porty ponúka integrovaná inerciálna navigácia najlepšiu rovnováhu medzi presnosťou určovania polohy, zložitosťou inžinierstva a nákladmi na nasadenie.

Porovnanie vonkajších navigačných technológií AGV

Žiadna navigačná technológia nie je ideálna pre každú aplikáciu. Namiesto toho inžinieri pred výberom riešenia zvyčajne vyhodnotia presnosť polohovania, prispôsobivosť voči životnému prostrediu, náklady na inštaláciu a dlhodobú{1}}údržbu.

Pre veľké automatizované porty sa integrovaná inerciálna navigácia stáva čoraz atraktívnejšou, pretože poskytuje spoľahlivé polohovanie na úrovni centimetra- a zároveň minimalizuje požiadavky na infraštruktúru.

Ako integrovaná inerciálna navigácia dosahuje vysokú presnosť

Moderná inerciálna navigácia je založená na multi{0}}fúzii senzorov a nie na samostatnom IMU.

Typické vonkajšie AGV kombinuje niekoľko snímacích technológií:

Vysoko presné{0}}magnetické navigačné senzory na opravu bočných a smerových chýb.

IMU obsahujúca gyroskopy a akcelerometre na mŕtve počítanie.

Kódovače kolies, ktoré nepretržite merajú dojazd a rýchlosť vozidla.

Čítačky RFID, ktoré identifikujú preddefinované kontrolné body a prekalibrujú nahromadené chyby polohovania.

Tieto snímače spoločne umožňujú spoľahlivé určovanie polohy aj počas nepretržitej{0}}vonkajšej prevádzky na veľké vzdialenosti.

Výkon navigácie závisí od systému pohybu

Navigačné algoritmy určujú, kam má AGV ísť, ale pohybový systém určuje, či vozidlo dokáže presne sledovať plánovanú cestu.

V automatizovaných prístavoch pracujú AGV a autonómne ťažné ťahače v náročných podmienkach, ktoré zahŕňajú veľké užitočné zaťaženie, nepretržitú prevádzku, vystavenie soľnej hmle a časté zrýchľovanie a spomaľovanie. Za týchto podmienok presnosť riadenia, rozlíšenie kódovača a odozva serva priamo ovplyvňujú opakovateľnosť polohovania.

Plutools vyvíja integrované pohybové riešenia pre AGV, AMR, autonómne ťažné ťahače a priemyselné mobilné roboty. Portfólio produktov spoločnosti zahŕňa hnacie kolesá AGV, hnacie jednotky riadenia, nízkonapäťové-servomotory, servopohony a integrované riadiace systémy.

Riešenia pohonných kolies Plutools, navrhnuté pre náročné vnútorné a vonkajšie aplikácie, kombinujú riadenie, riadenie, brzdenie a-spätnú väzbu s vysokým rozlíšením do kompaktných zostáv, čím pomáhajú zlepšiť stabilitu vozidla, presnosť sledovania trasy a celkový výkon navigácie v automatizovaných prístavoch a iných priemyselných prostrediach.

Záver

Vonkajšia navigačná technológia AGV sa neustále vyvíja, pretože automatizované porty vyžadujú vyššiu efektivitu a vyššiu prevádzkovú spoľahlivosť.

Laserová navigácia ponúka výnimočnú presnosť, DGPS umožňuje efektívne nasadenie na veľkých{0}}plošných plochách, FROG preukázal svoju hodnotu v automatizovaných kontajnerových termináloch, zatiaľ čo integrovaná inerciálna navigácia spája presnosť na centimetroch- s nižšími požiadavkami na infraštruktúru a vynikajúcou prispôsobivosťou v exteriéri.

Keďže technológia senzorov, algoritmy AI, určovanie polohy RTK a inteligentné pohybové systémy sa neustále zdokonaľujú, fúzia viacerých{0}}senzorov zostane hlavným prístupom pre exteriérové ​​AGV ďalšej{1}}generácie a bude podporovať bezpečnejšie, inteligentnejšie a efektívnejšie automatizované operácie portov.