Zebra Technologies breidt automatiseringsportfolio uit met overname Fetch Robotics

Autonome mobiele robots zijn meer dan geautomatiseerd materiaaltransport

Zebra Technologies, een fabrikant van tools om workflows te digitaliseren en automatiseren, had frontlinemedewerkers in veel industrieën al versterkt met zijn barcode-scanners en handheld mobiele computers. Het toevoegen van autonome mobiele robots (AMR's) aan het aanbod via de overname van Fetch Robotics leek een goed volgende stap.

toen de overname in 2021 werd afgerond, kreeg Zebra, Lincolnshire, Ill., een two-fer, inclusief zowel kracht als brein.

Aan het ene uiteinde van het spectrum biedt het nu technologie die zware, brute-force taken kan uitvoeren zoals tillen, draaien en trekken van zware spullen. Na programmering kunnen Fetch en andere AMR's die in productie gebruikt worden, zelfstandig handelen om vrachtwagens op een dok te lossen, materialen naar opslag te brengen en op een plank te zetten, componenten naar een productielijn te dragen, een virtueel deel van diezelfde lijn te worden, en zelfs de vuilnis buiten te brengen.

De autonomie van AMR's roept vergelijkingen op met zelfrijdende auto's, maar deze robots hebben al veiligheidsstandaarden die ervoor zorgen dat ze veilig om mensen heen kunnen opereren.

Aan het andere uiteinde van het spectrum kunnen AMR's geavanceerde software "breinen" hebben die kunstmatige intelligentie toepassen op logistiek management. Hun applicaties kunnen de taken die gedaan moeten worden analyseren en de individuele taken koppelen aan de beschikbare assets om het werk te doen.

"Dat is precies onze hele focus, orchestratie," zei Daniel Theobald, founder en CIO van Vecna Robotics, Waltham, Mass. "Het is alsof je een grootmeester in schaak bent."

Hoe krijg je de beste doorvoer in je faciliteit ongeacht het feit dat het dynamisch en onvoorspelbaar is? Vrachtwagens komen te laat, mensen komen niet op het werk en apparatuur breekt. Theobald zei dat het gebruik van Vecna's Pivotal orchestratiesoftware alleen de doorvoer in een verzendfaciliteit verdubbelde zonder extra middelen toen het gebruikt werd om de beste toewijzingen in realtime te bepalen.

"Dat klinkt waarschijnlijk ongelooflijk, maar de reden dat het zo goed werkt is omdat de doorvoer van een faciliteit op elk moment uiteindelijk beperkt is door een enkele knelpunt," zei Theobald. "En mensen zijn niet goed in het realtime bepalen waar dat knelpunt zit. Dat is wat AI goed in is: naar het systeem als geheel kijken, rekening houdend met duizenden variabelen."

Waarom is al dat belangrijk? Eenvoudig gezegd: AMR's maken het mogelijk voor machines en mensen om te doen wat ze het beste kunnen.

Machines zijn goed in het leveren van de kracht die nodig is om taken te voltooien. Dat geldt niet voor mensen, wier lichamen lijden wanneer ze proberen fysieke taken uit te voeren buiten hun mogelijkheden. Bij machines kan engineering toegepast worden om zwaardere lasten aan te kunnen. Als hun batterijen op zijn, kunnen ze opgeladen worden. Als iets breekt, kan het onderdeel gerepareerd of een nieuw geïnstalleerd worden.

Geaugmenteerde intelligentie voor planning

Mensen zijn helaas ook niet goed in rekening houden met alle factoren die prestaties in een fabriek beïnvloeden, maar dat is wat software met AI die op de server van het bedrijf of in de cloud draait, heel goed in is.

Fetch Robotics' cloud-gebaseerde robotsoftware, FetchCore, heeft de mogelijkheid om niet alleen de robots te optimaliseren of de menselijke werknemers, maar ze collectief te optimaliseren op een hoog productieve en efficiënte manier, zei Jim Lawton, vicepresident en general 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 een specifieke taak gedaan wil hebben, kan ik ze coördineren zodat de persoon en de robot op hetzelfde moment, op dezelfde plek aankomen en doen wat ze moeten doen. Dan wordt de persoon geleid naar hun volgende taak, en de robot naar zijn volgende taak en je draait constant in een veel meer geoptimaliseerde manier."

Die efficiëntie en optimalisatie is cruciaal in productie, waar chronische arbeidstekorten bestonden nog voor de Great Resignation die in 2021 tijdens de pandemie begon. Efficiënte operaties kunnen ook tijd vrijmaken voor het opknappen van vaardigheden dat nodig is om werknemers betrokken en relevant te houden in een wereld waar automatisering letterlijk het zware werk doet.

Kunnen AMR's deel worden van een montagelijn?

Flex Ltd., een $24 miljard wereldwijde contractfabrikant gevestigd in San Jose, Calif., begon ongeveer 10 jaar geleden AMR's te gebruiken en heeft nu meer dan 300 van de autonome materiaalhandlers in zijn meer dan 100 locaties. Hun robots worden gebruikt in operaties, fabriek, magazijn, logistiek, servicedepot, reparatie en materiaalopslag instellingen.

"Het hoofdkenmerk van AMR's is dat het ons helpt met veiligheid en ergonomie en ook onze operaties in Industrie 4.0 ondersteunt, waar dingen verbonden zijn," zei Murad Kurwa, vicepresident van geavanceerde productietechniek.

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

"Geautomatiseerde mobiele robots zijn meer dan een noodzaak voor Flex," zei Kurwa. "We gebruiken AMR's in veel gebieden om de verplaatsing van grondstoffen, work-in-process voorraad, afgeronde goederen naar het laadstation voor verzending en diverse andere taken te ondersteunen die onze menselijke capaciteit vrijmaken om te focussen op meer gespecialiseerde taken in de transformatie van producten en aan de verwachtingen van onze klanten te voldoen."

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

Het bedrijf heeft begonnen te kijken naar 5G-connectiviteit voor AMR's, en heeft enkele proof-of-concept werk en pilots gedaan.

"5G als vervanging van de huidige Wi-Fi/LTE biedt een breder signaalspectrum met een privé-netwerk, waardoor ontvangers zoals AMR's continu op een langere afstand kunnen werken zonder signaalverval of latentie, wat AMR's kan doen stagneren," zei Kurwa.

Een mogelijkheid voor AMR's bij Flex is om een virtueel deel van een montagelijn te worden, wat de productievloer flexibeler maakt en in staat stelt om te converteren naar verschillende projecten. Het bedrijf verkent ook het gebruik van AMR's om transport tussen stappen in een bewegende lijn te verbinden waar een monument (bijv. oven) is dat niet verplaatst kan worden.

"In plaats van een lineaire stroom, kan de AMR het onderdeel oppakken en om dat monument heen gaan en verbinden met de volgende stap door het transport op top van de AMR te gebruiken," zei Kurwa.

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

"Deel van de magie hier is wat die eerste taken zijn die het beste aangepakt worden door deze technologie want we zijn nog vroeg in die adoptiemodel," zei hij. "Je weet dat het kiezen van de juiste eerste taken een enorm verschil kan maken."

Bijvoorbeeld, overweeg de fabriekeigenaar die vrachtwagens die door mensen worden bestuurd vervangt door chaffeurloze vrachtwagens en doorgaat met business as usual. Ze negeren het feit dat de chaffeurloze apparatuur een hele reeks attributen heeft – het neemt geen pauzes, het wordt niet moe, het kan hele shifts draaien, zijn schema is gecoördineerd en gepland met AI – die anders zijn en de limieten van menselijke werknemers overstijgen.

"Over het algemeen is dat niet de juiste aanpak," zei Theobald. "Vaak betaalt het om je workflows opnieuw te bedenken."

Variabiliteit geeft AMR's kans te schitteren

Eenmaal de menselijke werknemers een AMR hebben, willen ze dat het makkelijk te deployen is.

"Mensen begrijpen hun processen heel goed," zei Lawton. "Ze hoeven niet per se robotica te begrijpen. Dus we hebben technologie ontwikkeld voor mensen om hun ruimte, hun workflow heel simpel te definiëren."

Historisch duurde het 300 uur om een robot te programmeren, maar Fetch Robotics' AMR kan in een dag op en draaien, zei hij. Het programmeren van de AMR betekent doorgaans het rondrijden door een fabriek. Met Fetch Robotics gebruiken gebruikers een drag-and-drop methode om de FetchCore software in te stellen.

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

Uiteindelijk kan een fabriek een heterogene vloot van AMR's hebben, allen met hun eigen vlootbeheersoftware. Wat te doen dan om ze samen te laten werken?

Als enkele van je robots van Vecna zijn, ben je klaar. Dat is omdat zijn Pivotal software agnostisch is ten aanzien van het type resource in een taakbeheerscenario. "Kan een mens zijn, kan onze robot zijn, kan een robot van een andere leverancier zijn, kan een handmatig bediend stuk apparatuur zijn," zei Theobald. "Het heeft de capaciteit om taken toe te wijzen aan elk van die gebaseerd op hun mogelijkheden, locatie en beschikbaarheid."

Ondertussen heeft MassRobotics, Boston, een non-profit innovatiehub voor robotica en verbonden apparaten die Theobald mede-oprichtte, een interoperabiliteitsstandaard uitgegeven, MR Interop, voor robot-naar-vlootbeheer rapportage. Het is ook bezig met de volgende versie van de standaard om taaktoewijzingen aan robots toe te laten. MassRobotics werkt ook aan een interoperabiliteitsstandaard voor laders.

"We hopen dat in de toekomst vlootbeheersoftware van elk bedrijf gewoon MR Interop kan gebruiken en niet hoeft te integreren met die andere robots," 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 capaciteit om een heterogene groep AMR's van verschillende leveranciers te vlootbeheren, maar heeft dat nog niet gedaan, zei Lawton.

Wat Flex betreft, zelfs al gebruikt het honderden robots van drie leveranciers, mengt geen van hen in dezelfde faciliteit, zei Kurwa.

AMR's die plug-and-play samenwerken helpt niet alleen de gebruiker. Het heeft ook een effect op de groei van de industrie zelf. "Industrieën schalen niet op totdat deze interoperabiliteit dinges uitgedokterd zijn, dus we besloten een bladzijde uit de computerindustrie of de mobiele telefoonindustrie te nemen," zei Theobald. "Je kunt praten over de videotape-industrie, het hele VHS vs. beta ding. Dit zijn meestal erg rommelige processen die soms decennialen duren en de klantadoptie van dit type tools echt vertragen."

Groei van AMR's voortbrengt accessoires, derde-partij software

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

Eén AMR-fabrikant, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Denemarken, creëerde bewust een open-platform robot.

"Zie ons als gewoon de basisonderstel met een 48-volt lithium-ion batterij, en we laten mensen bouwen wat ze willen op top van de robot," zei Matt Charles, sales director, Midwest en Canada. "Je kunt een robotarm erbovenop zetten en die zou gevoed worden van onze batterij 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 pinningsysteem om karren te koppelen en een pallethijskonstruksie, zei Charles.

ROEQ (uitgesproken RO-eek, en wiens naam een verkorte versie is van "robotic equipment"), Vissenbjerg, Denemarken, is MiR's toonaangevende leverancier van top-of-cart accessoires. In feite werd het bedrijf specifiek opgericht om top-of-cart modules te bouwen voor MiR AMR's, inclusief karren, top rollers, tillers en rekken. ROEQ mede-oprichters Michael E. Hansen en Benni S. Lund werden in hun vorige hoedanigheid als adviesingenieurs naar MiR geroepen, en zagen een kans die hen leidde tot het oprichten van een bedrijf.

"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 op te pakken, af te zetten en materialen over te dragen," zei Shermine Gotfredson, global sales director bij ROEQ. "En dat was de missing link."

Hun eerste product was de TMC 300, een top-of-cart rek, wat nog steeds in productie is. De nieuwste aanbiedingen van ROEQ zijn de TMS-C500 Ext en S-Cart500Ext, die ontworpen zijn om samen te werken. De nieuwe module/kar combinatie verdubbelt effectief de draaglast van MiR's 250 AMR van 250 kg naar 500 kg. De TMS-C500 Ext topmodule stelt ook transport van lasten tot 1,2 m lengte in zonder veiligheid in te boeten.

Hoewel ROEQ tot nu toe zijn business afgestemd heeft op MiR robots, mogen fabriekeigenaren niet zo loyal zijn. Zelfs als fabrikanten software leveren om hun AMR's te managen, is het bereiken van interoperabiliteit met een vloot van heterogene robots ingewikkelder. "Dat is een veelvoorkomende uitdaging die fabrikanten hebben, en er is veel duw voor interoperabiliteit en interfleets die kunnen mengen en samenwerken," zei Charles. "Dat is waar we naar toe werken en er zijn andere bedrijven die oplossingen ontwikkelen."

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

Hoewel het mogelijk is om de controller-software van één AMR te wijzigen om als vlootbeheerder te fungeren voor robots van verschillende leveranciers, heeft AWS AWS IoT RoboRunner aangemaakt om de infrastructuur te bieden voor het integreren van mobiele robots van geselecteerde leveranciers met werkbeheersystemen en robotica vlootbeheertoepassingen te bouwen. Vroeger dit jaar was RoboRunner in preview in een lab-omgeving, en werd verwacht spoedig daarna uitgerold naar productie-instellingen.

Naast het bieden van infrastructuur voor het bouwen van vlootbeheertoepassingen, biedt AWS IoT RoboRunner twee softwarebibliotheken – een taakbeheerbibliotheek en een vlootgatewaybibliotheek – samen met voorbeeldapplicaties, wat het voor ontwikkelaars makkelijker maakt om hun robotica-beheertoepassingen bovenop AWS IoT RoboRunner te bouwen.

Daarnaast elimineert AWS IoT RoboRunner de noodzaak voor talloze integraties tussen verschillende robotcontrolsysteem en een fabrieks werkbeheersysteem. In plaats daarvan integreren alle systemen met AWS IoT RoboRunner, en de service verbindt alle geïntegreerde systemen automatisch.

Ook maakt AWS IoT RoboRunner het makkelijker voor ontwikkelaars om beheertoepassingen te bouwen met de taakbeheer-ontwikkelbibliotheek. Deze bibliotheek komt ook met een voorbeeld taakorchestratie-applicatie die een gedeelde ruimtebeheerfunctie bevat. Ontwikkelaars kunnen deze voorbeeldapplicatie als startpunt gebruiken om hun applicatieontwikkeling te versnellen.

"Meer en meer klanten in productie, logistiek en consumentengoederen gebruiken robotica en autonome systemen in hun operaties maar worstelen om die systemen te managen voor het orchestratie van complexe robotica taken zoals object picking en inspectie in magazijnen over vloeten of robots," zei Eric Anderson, general manager, robotica en autonome systemen, AWS. "Met AWS IoT RoboRunner maken we het makkelijker voor klanten om robotica in hun operaties te incorporeren, managen en orchestratie en hun autonome systemen slimmer te maken, gebaseerd op dezelfde technologie die gebruikt wordt door Amazon logistiek en fulfillment centra."