AMR's, niet alleen nieuwe AGV's

Autonome mobiele robots zijn meer dan geautomatiseerde materiaalverwerking

Zebra Technologies, een fabrikant van tools voor het digitaliseren en automatiseren van workflows, had al eerstelijnswerkers in veel industrieën uitgebreid met zijn barcodescanners en draagbare mobiele computers. Het toevoegen van autonome mobiele robots (AMR's) aan het aanbod door de overname van Fetch Robotics leek een goede volgende stap.

Toen de overname in 2021 werd afgerond, kreeg Zebra, Lincolnshire, Illinois, een two-fer, inclusief zowel spierkracht als hersens.

Aan de ene kant van het spectrum biedt het nu technologie die zware taken met brute kracht kan uitvoeren, zoals tillen, dragen en trekken van zware dingen. Na het programmeren kunnen Fetch en andere AMR's die in de productie worden gebruikt, zelfstandig handelen om vrachtwagens bij een dok te lossen, materialen naar de opslag te brengen en op een plank te plaatsen, componenten naar een productielijn te vervoeren, een virtueel onderdeel van diezelfde lijn te worden, en zet zelfs de vuilnis buiten.

De autonomie van AMR's roept vergelijkingen op met zelfrijdende auto's, maar deze robots hebben al veiligheidsnormen om ervoor te zorgen dat ze veilig in de buurt van mensen kunnen werken.

Aan de andere kant van het spectrum kunnen AMR's geavanceerde software-hersenen hebben die kunstmatige intelligentie kunnen toepassen op logistiek management. Hun applicaties kunnen de taken analyseren die moeten worden gedaan en de individuele taken koppelen aan de middelen die beschikbaar zijn om het werk te doen.

"Dat is precies onze hele focus, orkestratie", zegt Daniel Theobald, oprichter en CIO van Vecna ​​Robotics, Waltham, Massachusetts. "Het is alsof je een grootmeester in schaken bent."

Hoe krijgt u de beste doorvoer in uw faciliteit, ongeacht het feit dat deze dynamisch en onvoorspelbaar is? Vrachtwagens komen te laat, mensen komen niet op het werk en materieel gaat kapot. Theobald zei dat het gebruik van Vecna's Pivotal-orkestratiesoftware alleen al de doorvoer in een verzendfaciliteit verdubbelde zonder extra middelen wanneer het werd gebruikt om de beste opdrachten in realtime te achterhalen.

"Dat klinkt waarschijnlijk ongelooflijk, maar de reden dat het zo goed werkt, is omdat de doorvoer van een faciliteit uiteindelijk op elk moment wordt beperkt vanwege een enkel knelpunt", zei Theobald. “En mensen zijn niet goed in het [in realtime] uitzoeken waar dat knelpunt zit. Dat is waar AI goed in is, kijkend naar het systeem als geheel, rekening houdend met duizenden variabelen.”

Waarom is dat allemaal belangrijk? Simpel gezegd, AMR's stellen machines en mensen in staat te doen waar ze goed in zijn.

Machines zijn goed in het leveren van de kracht die nodig is om klussen te klaren. Dat is niet het geval bij mensen, wiens lichaam lijdt wanneer ze fysieke taken proberen uit te voeren die hun mogelijkheden te boven gaan. Bij machines kan engineering worden toegepast om zwaardere lasten op te vangen. Als hun batterijen leeg zijn, kunnen ze weer worden opgeladen. Als er iets kapot gaat, kan het onderdeel worden gerepareerd of een nieuwe worden geïnstalleerd.

Augmented Intelligence voor planning

Mensen zijn helaas ook niet goed in het rekening houden met alle factoren die van invloed zijn op de prestaties in een fabriek, maar dat is waar software met AI op de bedrijfsserver of in de cloud echt goed in is.

Fetch Robotics' cloudgebaseerde robotsoftware, FetchCore, heeft de mogelijkheid om niet alleen de robots of de menselijke werknemers te optimaliseren, maar kan ze ook collectief optimaliseren op een zeer productieve en efficiënte manier, zei Jim Lawton, vice-president en algemeen manager van robotica-automatisering bij Zebra Technologies/Fetch Robotics.

"Wat we bij Zebra kunnen doen, is zowel AMR's als mensen optimaliseren", zei Lawton. "Dus als ik iets specifieks moet doen, kan ik ze allebei coördineren zodat de persoon en de robot tegelijkertijd en op dezelfde plaats verschijnen en doen wat ze moeten doen. Dan wordt de persoon begeleid naar wat zijn volgende taak is, en de robot wordt naar zijn volgende taak geleid en je bent constant aan het rennen op een veel meer geoptimaliseerde manier. "

Die efficiëntie en optimalisatie zijn van cruciaal belang in de productie, waar al vóór het grote ontslag dat tijdens de pandemie in 2021 begon, chronische arbeidstekorten bestonden. Efficiënte operaties kunnen ook tijd vrijmaken voor de bijscholing die nodig is om werknemers betrokken en relevant te houden in een wereld waar automatisering letterlijk het zware werk moet doen.

Kunnen AMR's onderdeel worden van de assemblagelijn?

Flex Ltd., een wereldwijde contractfabrikant met een waarde van $ 24 miljard, gevestigd in San Jose, Californië, begon ongeveer 10 jaar geleden met het gebruik van AMR's en heeft nu meer dan 300 van de autonome materiaalverwerkers op zijn meer dan 100 locaties. Hun robots worden gebruikt in operaties, fabrieken, magazijnen, logistiek, servicedepots, reparatie- en materiaalopslaginstellingen.

"Het belangrijkste element van AMR's is dat het ons helpt met veiligheid en ergonomie en ook onze activiteiten ondersteunt in Industrie 4.0, waar dingen met elkaar verbonden zijn", zegt Murad Kurwa, vice-president van geavanceerde productietechniek.

Door het gebruik van AMR's heeft Flex hierdoor ongeveer 20.000 arbeidsuren aan productiviteitswinst gerealiseerd, volgens cijfers van het bedrijf.

"Geautomatiseerde mobiele robots zijn meer dan een noodzaak voor Flex", zegt Kurwa. "We gebruiken AMR's op veel gebieden om de verplaatsing van grondstoffen, de inventaris van het werk-in-proces te ondersteunen, afgewerkte goederen naar het laadstation te brengen voor verzending en verschillende andere taken die onze menselijke capaciteit vrijmaken om ons te concentreren op meer bekwame taken bij de transformatie van producten en om aan de verwachtingen van onze klanten te voldoen.”

Flex ziet in de toekomst echter een bredere rol voor zijn AMR's, zowel letterlijk als figuurlijk.

Het bedrijf is begonnen met het onderzoeken van 5G-connectiviteit voor AMR's en heeft wat proof-of-concept-werk en pilots gedaan.

"5G als vervanging van de huidige Wi-Fi/LTE biedt een breder signaalspectrum met een privénetwerk, waardoor ontvangers zoals AMR's continu op langere afstand kunnen werken zonder signaalverval of latentie, waardoor AMR's kunnen afslaan", zegt Kurwa. .

Een mogelijkheid voor AMR's bij Flex is om een ​​virtueel onderdeel van een assemblagelijn te worden, waardoor de productievloer flexibeler wordt en kan worden omgezet naar verschillende projecten. Het bedrijf onderzoekt ook het gebruik van AMR's om vervoer te verbinden tussen stappen in een bewegende lijn waar een monument staat (bijvoorbeeld een oven) dat niet kan worden verplaatst.

"In plaats van een lineaire stroom te hebben, kan de AMR het onderdeel komen oppakken en rond dat monument gaan en verbinding maken met de volgende stap door het transportmiddel bovenop de AMR te gebruiken," zei Kurwa.

De grootste fout zou zijn om de mogelijkheden van AMR's niet volledig te benutten, zei Theobald.

"Een deel van de magie hier is wat de eerste taken zijn die het best door deze technologie kunnen worden aangepakt, omdat we nog steeds vroeg in die adoptiecurve zitten", zei hij. "Je weet dat het kiezen van de juiste eerste taken een enorm verschil kan maken."

Denk bijvoorbeeld aan de fabriekseigenaar die vorkheftrucks die vroeger door menselijke arbeiders werden bestuurd, vervangt door zelfrijdende vorkheftrucks en gewoon doorgaat met de normale gang van zaken. Ze negeren het feit dat de apparatuur zonder bestuurder een hele reeks attributen heeft - het neemt geen pauzes, het wordt niet moe, het kan hele diensten draaien, het schema is gecoördineerd en gepland met AI - die verschillen van en de grenzen van menselijke werkers overschrijden.

"Over het algemeen is dat niet de juiste aanpak", zei Theobald. "Vaak loont het om je workflows te heroverwegen."

Variabiliteit geeft AMR's kans om te schitteren

Zodra de menselijke werkers een AMR hebben, willen ze dat deze gemakkelijk kan worden ingezet.

"Mensen begrijpen hun processen heel goed", zegt Lawton. “Ze hoeven niet per se robotica te begrijpen. Daarom hebben we technologie ontwikkeld waarmee mensen heel eenvoudig hun ruimte, hun workflow kunnen definiëren.”

Historisch gezien kostte het 300 uur om een ​​robot te programmeren, maar de AMR van Fetch Robotics kan binnen een dag operationeel zijn, zei hij. Het programmeren van de AMR betekent over het algemeen het rondrijden in een fabriek. Met Fetch Robotics gebruiken gebruikers een methode met slepen en neerzetten om de FetchCore-software in te stellen.

"Je moet in staat zijn om iets heel snel aan de gang te krijgen in een faciliteit en het moet in staat zijn om de normale variabiliteiten die je in een typische omgeving ziet te accommoderen", zei hij. "Het is waar een AMR echt uitblinkt."

Uiteindelijk kan een fabriek een heterogene vloot van AMR's hebben, allemaal met hun eigen software voor wagenparkbeheer. Wat te doen om ze samen te laten werken?

Als sommige van je robots van Vecna ​​zijn, ben je helemaal klaar. Dat komt omdat de Pivotal-software agnostisch is voor het type bron in een taakbeheerscenario. "Het kan een mens zijn, het kan onze robot zijn, het kan een robot van een andere leverancier zijn, het kan een stuk handmatig bediende apparatuur zijn", zei Theobald. "Het heeft de mogelijkheid om taken toe te wijzen aan elk van hen op basis van hun mogelijkheden, locatie en beschikbaarheid."

In de tussentijd heeft MassRobotics, Boston, een non-profit innovatiehub voor robotica en verbonden apparaten die Theobald mede heeft opgericht, een interoperabiliteitsstandaard, MR Interop, uitgegeven voor rapportage van robot-naar-vlootbeheer. Het is ook bezig met het maken van de volgende versie van de standaard om taaktoewijzingen aan robots mogelijk te maken. MassRobotics werkt ook aan een interoperabiliteitsstandaard voor opladers.

"We hopen dat wagenparkbeheersoftware van elk bedrijf in de toekomst gewoon MR Interop kan gebruiken en niet rechtstreeks met die andere robots hoeft te integreren", zei hij. “MR Interop is een standaard die dat proces makkelijker maakt.”
De interoperabiliteitsstandaard heeft al effect. Bedrijven zoals FedEx hebben gezegd dat ze geen robots gaan kopen die niet voldoen aan de MassRobotics-interoperabiliteitsstandaard, zei Theobald. FetchCore heeft de mogelijkheid om een ​​heterogene groep AMR's van verschillende leveranciers te beheren, maar heeft dit nog niet gedaan, zei Lawton.

Wat Flex betreft, hoewel het honderden robots van drie leveranciers gebruikt, komt geen van hen samen in dezelfde faciliteit, zei Kurwa.

Het hebben van AMR's die samen plug-and-play zijn, helpt niet alleen de gebruiker. Het heeft ook een effect op de groei van de industrie zelf. "Industrieën schalen niet totdat dit interoperabiliteitsgedoe is ontdekt, dus hebben we besloten een pagina uit de computerindustrie of de mobiele telefoonindustrie te halen," zei Theobald. "Je zou kunnen praten over de videotape-industrie, het hele VHS versus bèta-gedoe. Dit zijn vaak erg rommelige processen die soms tientallen jaren duren en de acceptatie van dit soort tools door de klant echt vertragen.”

Groei van AMR's leidt tot accessoires, software van derden

Naarmate het gebruik van autonome mobiele robots groeit, neemt ook de behoefte aan software toe om vloten van AMR's van verschillende leveranciers te besturen en top-of-cart accessoires om ermee te gebruiken.

Een AMR-fabrikant, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Denemarken, heeft met opzet een robot met een open platform gemaakt.

"Zie ons als slechts de basisrobot met een 48-volt lithium-ionbatterij, en we stellen mensen in staat om bovenop de robot te bouwen wat ze maar willen", zegt Matt Charles, verkoopdirecteur, Midwest en Canada. "Je kunt er een robotarm bovenop plaatsen en die zou onze batterij van stroom voorzien en heen en weer communiceren met onze robot, wanneer te bewegen, wanneer te gaan."

Hoewel een robotarm mogelijk is, zijn de top drie top-of-cart-modules voor MiR's AMR's een transportbanddek, een pinsysteem om karren te bevestigen en een palletlift, zei Charles.

ROEQ (uitgesproken als RO-eek, en wiens naam een ​​verkorte versie is van "robotapparatuur"), Vissenbjerg, Denemarken, is MiR's toonaangevende leverancier van hoogwaardige accessoires. Het bedrijf is zelfs speciaal opgericht om top-of-cart-modules voor MiR AMR's te bouwen, waaronder karren, toprollen, lifters en rekken. ROEQ-medeoprichters Michael E. Hansen en Benni S. Lund werden in hun vorige hoedanigheid als raadgevend ingenieurs bij MiR geroepen en zagen een kans die hen ertoe bracht een bedrijf op te richten.

“Daar ontdekten ze een gat in de markt in de zin dat ze een geweldige technologie hebben, een geweldig platform om dingen te verplaatsen, maar het hele ecosysteem moest compleet zijn met de juiste tools om materialen op te halen, af te leveren en over te dragen. ”, zegt Shermine Gotfredson, global sales director bij ROEQ. "En dat was de ontbrekende schakel."

Hun eerste product was de TMC 300, een top-of-cart rack, die nog steeds in productie is. De laatste nieuwe aanbiedingen van ROEQ zijn de TMS-C500 Ext en S-Cart500Ext, die zijn ontworpen om samen te werken. De nieuwe module/wagencombinatie verdubbelt effectief het laadvermogen van MiR's 250 AMR van 250 kg naar 500 kg. Met de TMS-C500 Ext-topmodule kunnen ook ladingen met een lengte tot 1,2 m worden vervoerd zonder de veiligheid in gevaar te brengen.

Hoewel ROEQ tot nu toe zijn activiteiten heeft afgestemd op MiR-robots, zijn fabriekseigenaren misschien niet zo loyaal. Zelfs als fabrikanten software leveren om hun AMR's te beheren, is het bereiken van interoperabiliteit met een vloot van heterogene robots ingewikkelder. "Dat is een gemeenschappelijke uitdaging die fabrikanten hebben, en er is veel druk op interoperabiliteit en interfleets die zich kunnen vermengen en samenwerken", zei Charles. "Dat is iets waar we naartoe werken en er zijn ook andere bedrijven die oplossingen ontwikkelen."

Een van die bedrijven is AWS (Amazon Web Services Inc.)

Hoewel het mogelijk is om één van de AMR-controllersoftware aan te passen om als wagenparkbeheerder te fungeren voor robots van verschillende leveranciers, heeft AWS AWS IoT RoboRunner gecreëerd om de infrastructuur te bieden voor het integreren van mobiele robots van geselecteerde leveranciers met werkbeheersystemen en het bouwen van toepassingen voor wagenparkbeheer voor robotica. . Eerder dit jaar was RoboRunner in preview in een laboratoriumomgeving en werd verwacht dat deze kort daarna zou worden uitgerold naar productie-instellingen.

Naast het leveren van de infrastructuur voor het bouwen van toepassingen voor wagenparkbeheer, biedt AWS IoT RoboRunner twee softwarebibliotheken - een taakbeheerbibliotheek en een wagenparkgatewaybibliotheek - samen met voorbeeldtoepassingen, waardoor het voor ontwikkelaars gemakkelijker wordt om hun roboticabeheertoepassingen bovenop AWS te bouwen IoT RoboRunner.

Bovendien elimineert AWS IoT RoboRunner de noodzaak van talrijke integraties tussen verschillende robotbesturingssystemen en het werkbeheersysteem van een fabriek. In plaats daarvan integreren alle systemen met AWS IoT RoboRunner en verbindt de service alle geïntegreerde systemen automatisch.

Bovendien maakt AWS IoT RoboRunner het voor ontwikkelaars gemakkelijker om beheerapplicaties te bouwen met de ontwikkelingsbibliotheek voor taakbeheer. Deze bibliotheek wordt ook geleverd met een voorbeeldtoepassing voor taakindeling met een functie voor gedeeld ruimtebeheer. Ontwikkelaars kunnen deze voorbeeldapplicatie gebruiken als startpunt om hun applicatieontwikkeling te versnellen.

"Steeds meer klanten in productie, logistiek en consumptiegoederen gebruiken robotica en autonome systemen in hun activiteiten, maar hebben moeite om die systemen te beheren voor het orkestreren van complexe robottaken zoals objectpicking en inspectie in magazijnen over wagenparken of robots", zegt Eric Anderson, algemeen directeur, robotica en autonome systemen, AWS. "Met AWS IoT RoboRunner maken we het voor klanten gemakkelijker om robotica in hun activiteiten op te nemen, te beheren en te orkestreren en hun autonome systemen slimmer te maken, op basis van dezelfde technologie die wordt gebruikt in de logistieke en fulfilmentcentra van Amazon."