Mobiele robots als scouts

Digitale transformatie kan enkel de gewenste resultaten opleveren als de automatisering alomvattend is. Naast de machines zelf moet dit ook robots en handling apparaten omvatten, evenals de volledige transporttechniek. Sigmatek heeft daarom zijn Traffic Control System ontwikkeld, een open AGV-wagenpark beheersysteem dat onafhankelijk van de voertuigfabrikant werkt. Het voert niet alleen de planning uit, maar houdt ook rekening met alle mogelijke routes, eenrichtingsverkeer, permanente of tijdelijke obstakels, en door de gebruiker gedefinieerde beperkingen. Interesse? SigmaControl is aanwezig op INE op standnummer RED01.

Automatisch geleide voertuigen (AGV’s) en autonome mobiele robots (AMR) spelen een sleutelrol in het flexibeler maken van productieprocessen. Ze kunnen zich immers makkelijk aanpassen aan veranderende eisen, processen en transportroutes. Sigmatek heeft verschillende AGV- en AMR-fabrikanten als klant die de innovatieve automatiseringssystemen van de Oostenrijkse fabrikant voornamelijk gebruiken in de besturing en de veiligheids- en aandrijftechnologie van hun voertuigen. Ze waarderen vooral de combinatie van extreem kleine afmetingen, hoge energie-efficiëntie en compromisloze industriële geschiktheid.
Op de afgelopen SPS presenteerde Sigmatek het open AGV fleet management systeem TCS (Traffic Control System). Het maakt gebruik van de gestandaardiseerde VDA 5050 interface voor communicatie tussen het voertuig en het besturingssysteem. Op deze manier maakt TCS het mogelijk om AGV’s en AMR’s te integreren, ongeacht hun merk en hun verbinding met de omliggende IT- en automatiseringssystemen. 

Normaal gesproken maken AGV’s en AMR’s gebruik van op contour gebaseerde navigatie, zodat er geen kunstmatige oriëntatiepunten nodig zijn. Maar dat principe kent zijn beperkingen en wordt daarom aangevuld met de SLAM navigatieprocedure. In de loop van de navigatie nemen de voertuigen dan de omgevingskenmerken over en maken de kaart dynamisch. 

“Om de  kaart te maken, heeft het voertuig een perfecte plaatsbepaling nodig, maar lokalisatie heeft ook invloed op  de landkaart”, legt Otto Koller, hoofd beeldverwerkingssystemen bij Sigmatek, uit.  “Daarom moeten beide processen gelijktijdig in elkaar grijpen.” 

Dat is zowel wiskundig als softwaretechnisch een formidabele uitdaging. Net als in het geval van TCS, erkende Sigmatek de behoefte aan een open SLAM oplossing voor eenvoudige integratie in AGV’s en AMR’s, ongeacht de gebruikte besturingstechnologie. Het ambitieuze doel was een systeem creëren dat binnen enkele minuten klaar is voor gebruik, geen vooraf geïnstalleerde kaarten vereist en nauwkeurig is tot ± 10 mm en ± 1° in realtime, zelfs met sterk veranderde contouren. En de software moet weinig van de hardwarebronnen eisen. De box-pc waarop deze software draait, mag immers niet veel ruimte of stroom verbruiken in het voertuig.

De real-time locatiesoftware Sigmatek SlamLoc herdefinieert de manier waarop AGV’s en AMR’s omgaan met veranderingen in hun omgeving. Tijdens de eerste run maakt SlamLoc een kaart van de omgeving als basis voor de routeplanning. Als een ‘vreemd lichaam’ tijdens een verdere reis wordt gedetecteerd, wordt dit meegenomen en gebruikt voor de positiebepaling. Op deze manier kan de positie, dat wil zeggen de X/Y-coördinaat inclusief oriëntatie, waarop het voertuig zich bevindt, veel nauwkeuriger worden bepaald. 

“Stoppen voor een onverwacht obstakel heeft hier niets mee te maken. Dit gebeurt door het veiligheidssysteem in het voertuig”, verduidelijkt Koller. “Evenzo is het uitwijken of rondrijden van een nieuw object niet de verantwoordelijkheid van SlamLoc, maar van een geschikt besturingssysteem zoals TCS.” Deze systemen kunnen echter onmiddellijk reageren op basis van de SLAM data en de best mogelijke route bepalen, rekening houdend met de nieuwe omstandigheden. Op deze manier opent SlamLoc de mogelijkheid om obstakels te vermijden of alternatieve routes te nemen. 

“SlamLoc stelt de mobiele robot in staat om compromisloos precies te navigeren, zelfs als hij door volle palletten de contouren van de hal niet meer ziet”, vertelt Koller. “Het is als een zaklamp die de wandelaar ‘s nachts details laat zien die een kaart en het kompas alleen hem niet kunnen bieden.”

Tijdelijke, potentieel bewegende objecten verschijnen langzaam in het gezichtsveld bij het naderen en verdwijnen net zo langzaam na het passeren. Normaal gesproken worden deze niet ingevoerd in de statische kaart. “Fouten kunnen in de loop van de tijd oplopen en zo de lokalisatie misleiden”, legt Koller uit. “Als er grote permanente veranderingen worden aangebracht, wordt een nieuwe ‘eerste run’ in het getroffen gebied aanbevolen.”

Geautoriseerde gebruikers kunnen zelfs volledig variabele gebieden creëren, waarin alleen zaken zoals de muren of hellingbanen als vaste punten overblijven. De variabele positie van de rekken en palletten worden vervolgens dynamisch door het voertuig geregistreerd, ieder keer wanneer het passeert. Door bewust het gebruik van bekende contouren te vermijden, kunnen bufferzones, voor goederenontvangst of -verzending, voor het eerst worden geïntegreerd dankzij SlamLoc. 

“Het vastleggen van de data zonder vertraging en het verwerken ervan tot een geldig beeld van de omgeving was een van de grootste uitdagingen in mijn carrière”, zegt Koller. “Het was alleen mogelijk door de samenwerking van een zeer sterk team.”

SlamLoc is zo ontworpen, dat er geen tijd­rovende initialisatie nodig is tijdens het opnieuw opstarten. De voertuigen beginnen hun positie en oriëntatie onmiddellijk na het inschakelen te bepalen. De eenvoudige installatie van de software, direct in het voertuig, helpt ook bij het snel opstarten. Data-uitwisseling met de omliggende systemen vindt plaats via TCP/IP. 

SlamLoc is verkrijgbaar als pure softwareoplossing of voorgeïnstalleerd op een robuuste box-pc van industriële kwaliteit die communiceert met fleetmanagementsystemen zoals TCS via WLAN. De optionele SlamClient maakt de visualisatie van werkelijke rijbewegingen en dynamische mapping mogelijk, evenals de verwerking. 

Met TCS en SlamLoc biedt Sigmatek nieuwe, innovatieve oplossingen voor de automatisering van de intralogistiek. Deze maken meer flexibiliteit en efficiëntie mogelijk en verhogen tegelijkertijd de precisie en betrouwbaarheid van AGV’s en AMR’s.