De weg wijzen: Innovatieve vooruitgang in Autonome Geleide Voertuigen (AGV's)

Konrad Lorenz won de Nobelprijs voor Fysiologie en Geneeskunde in 1973 voor zijn experimenten met diergedrag. Lorenz ontdekte het principe van imprinteren, waar een band ontstaat tussen een pasgeboren dier en een verzorger. Dit is het mechanisme waar een auditieve of visuele stimulus gebruikt wordt om de jongen te laten volgen van zijn ouders. In de industrie gebruiken geautomatiseerde geleide voertuigen (AGV's) omgevingsstimuli om een specifieke route te volgen.

Hier bespreekt Jonathan Wilkins, marketingdirecteur van verouderde industriële onderdelen leverancier, EU Automation, hoe geautomatiseerde geleide voertuigen zijn gevorderd van simpele materialenhandlers tot intelligente autonome robots.

Geautomatiseerde geleide voertuigen zijn mobiele robots die markeringen of signalen volgen tijdens navigatie. De eerste AGV werd in de jaren '50 geïntroduceerd door Barrett Electronics, en voerde een simpele sleepactie uit, met zijn positie geleid door een draad in de vloer. Sinds de jaren '50 is de markt snel gegroeid en worden AGV's gebruikt over talloze industriesectoren.

Waarom AGV's?

Geautomatiseerde geleide voertuigen worden voornamelijk gebruikt voor materialenhanteringsdoeleinden. Dit kan een reeks taken omvatten van just-in-time levering van onderdelen aan de productielijn, tot rond-de-klok transit. Als het voertuig uitgerust is met een klemmechanisme, positioneringsfixtures en tool-aansluitingen, kan het een reeks functies uitvoeren.

Afhankelijk van de toepassing en eisen, kunnen AGV's in isolatie of in vlootten functioneren. Dit maakt het gebruik van AGV's schaalbaar volgens behoefte, zodat een plantmanager een specifieke beslissing kan maken over het aantal voertuigen in een faciliteit.

AGV's kunnen uitgerust worden met sensoren voor traceerbaarheid, zodat de plantmanager de positie van elk individueel voertuig kan monitoren en daarmee de beweging van materialen rond een faciliteit kan volgen. Ophalen, transit en levering van items kunnen getimestamped worden als onderdeel van dit proces om tracking verder te verbeteren. Deze informatie kan geïntegreerd worden in het bedrijfs enterprise resource planning (ERP) of material resource planning (MRP) systemen.

Afhankelijk van de toepassing, zijn er verschillende typen voertuignavigatiemethoden. Een plantmanager kan kiezen voor een heel simpel systeem, vergelijkbaar met de vroegste AGV's, of kan kiezen voor meer geavanceerde navigatiemethoden.

Navigeren

De vroegste AGV's werden door de fabriek geleid door een bedrade methode. Om op deze manier te navigeren, wordt een draad in een sleuf in de vloer ingebouwd, en zendt een radiosignaal uit, wat gedetecteerd kan worden door een sensor op de AGV. De AGV wordt dan rond de faciliteit geleid volgend de draad. Hoewel deze navigatietechniek nog steeds vandaag de dag gebruikt wordt, zijn er een verscheidenheid aan andere methoden voor plantmanagers om te kiezen.

Sommige AGV's gebruiken leidingsband die magnetisch of gekleurd is om te navigeren. Sensoren op de AGV's detecteren de band en dit wordt gebruikt om het voertuig te leiden. Leidingsband wordt ook gebruikt in laser-doelnavigatie, waar reflecterende band op muren, palen of machines gemonteerd is en de AGV afstand berekent met een laserzender en -ontvanger. Dit heeft een voordeel ten opzichte van de bedrade methode, omdat het gemakkelijker is om de route van het voertuig te veranderen aangezien het proces van het verplaatsen van de band eenvoudiger is.

Bij inertiele navigatie worden referentiepunten in de fabriekvloer ingesloten op x,y-coördinaten. De AGV gebruikt informatie van een sensor, een gyroscoop en een wielencoder om locatie te bepalen. Veranderingen kunnen aan het pad worden gemaakt door de referentiepunten eenvoudig te wijzigen, wat deze methode flexibeler maakt. Echter, er is nog steeds enige verandering aan de fabriekinfrastructuur vereist, en het voertuig kan geen onafhankelijke routeplanningsbeslissingen nemen.

De volgende stap vanaf inertiele navigatie is open pad navigatie – dit betekent dat het voertuig onafhankelijk van de ene plek naar de andere kan bewegen, van een geleid voertuig naar een zelfrijdend voertuig.

Van geleid naar zelfrijdend

Traditionele AGV's voeren gedefinieerde, vooraf geprogrammeerde bewegingen uit rond een faciliteit. Dit betekent dat er moeilijkheid is om de route van het voertuig te veranderen zodra specifieke infrastructuur op zijn plaats is. Recentelijk zijn meer flexibele en intelligente voertuigen geïntroduceerd, die in staat zijn om beslissingen te nemen in situaties die ze nog niet eerder tegenkwamen.

Dit nieuwe ras voertuig kan een van de sleutelproblemen voor AGV's overwinnen – het tegenkomen van iets onverwachts. In een veranderende omgeving kan een zelfrijdend voertuig een betere fit zijn. Dit type voertuig opereert onafhankelijk van een bestuurder of een vast vooraf geprogrammeerde invoer die direct de sturing, versnelling of remming controleert. Laser-gebaseerde perceptie- en navigatie-algoritmen kunnen gebruikt worden om dynamisch rond een fabriek te navigeren.

Een on-board programmeerbare logische controller (PLC) kan geïntegreerd worden om fouten te verminderen en beslissingen te nemen. Door verbinding te maken met het centrale besturingssysteem, kan het voertuig de betrouwbaarheid en efficiëntie van zijn routes analyseren en ze dienovereenkomstig aanpassen. Het voertuig kan machine learning gebruiken om efficiënter te zijn in nieuwe situaties.

Zelfrijdende voertuigen kunnen een on-board computer en verhoogde aantallen sensoren gebruiken om complexere taken te voltooien, inclusief besluitvorming. Onafhankelijke en intelligente navigatiemethoden kunnen zelfs betekenen dat de plantmanager de fabriekomgeving of infrastructuur niet hoeft te wijzigen. Een dergelijke navigatietechniek is natuurlijke kenmerkgeleiding, waar het voertuig beelden kan opnemen en opslaan en zijn positie kan berekenen in relatie tot bestaande kenmerken.

Een voorbeeld van een autonoom AGV is Clearpath Robotics' OTTO, een zelfrijdend voertuig dat tot 3.300 pond kan verplaatsen bij 4,5 mijl per uur. OTTO kan zich aanpassen om de beste route te nemen, botsingen vermijdend terwijl het beweegt.

De voertuigen kunnen ook visie-gebaseerde geleidingssystemen gebruiken, met camera's die als ogen fungeren. Een additioneel voordeel hiervan is dat plantmanagers een 3D virtuele blik krijgen in de omgeving waar de apparatuur in opereren. Dit betekent dat als de AGV iets onverwachts of ongewonds tegenkomt, de operator de verklaring gemakkelijk kan vinden en corrigeren.

Naarmate meer fabrieken geüpgraded worden en nieuwe faciliteiten gebouwd worden, zullen vooruitgaande AGV's bewijzen een kerncomponent te zijn van de slimme fabriek. Met verbeterende sensortechnologie en toenemende autonomie, worden AGV's slimmer en dynamischer, bewegend van geleide voertuigen die een vast pad volgen, tot autonome onafhankelijke besluitvormers – net zoals Konrad's dieren zullen doen als ze groeien.