Automatizace výrobní logistiky: mobilní roboty od společnosti KUKA

Pod mottem „feel the flow of automation“ uvádí společnost KUKA na trh novinky v sortimentu mobilních robotů AMR pro automatizaci výrobní logistiky. AMR pomáhají řešit nedostatek pracovních sil, odstraňují namáhavou práci a zvyšují efektivitu intralogistických procesů.

 

Společnost KUKA má mobilní roboty v nabídce už od roku 2008. V časopise Automa se o nich mohli zájemci dočíst např. v článku Mobilní robotické systémy otevírají nové perspektivy v řešení výroby v čísle 4 v roce 2018 (https://automa.cz/Aton/FileRepository/pdf_articles/11442.pdf). Od loňského roku však KUKA doplňuje svou nabídku o zcela nové mobilní platformy AMR a mobilní roboty vhodné pro širokou škálu výrobních odvětví.

 

Srovnání různých metod přepravy zboží

Ruční manipulace s materiálem, manuální vysokozdvižné vozíky, dopravníky, AGV a AMR. Co si vybrat?

Ruční manipulace je cenově efektivní na krátké vzdálenosti a pro předměty, s nimiž se snadno manipuluje. Je však náročná na lidskou obsluhu a mohou v souvislosti s ní vznikat různé chyby a nepřesnosti. U těžších předmětů a při nevhodné ergonomii může být ruční manipulace příčinou nemocí z povolání.

Manuální vysokozdvižné vozíky jsou vhodné pro rychlou přepravu zboží na velké vzdálenosti. Mohou jezdit i ve venkovním prostředí mezi výrobními halami. Vyžadují však proškoleného řidiče a problematické může být zajištění bezpečnosti, zvláště v dynamicky se měnícím prostředí, kde se mohou vyskytovat chodci. Vysokozdvižné vozíky také vyžadují poměrně velký prostor pro manipulaci.

Dopravníky je možné doporučit pro přepravu velkého objemu zboží na větší vzdálenosti. Jsou nákladné z hlediska pořizovací ceny i uvedení do provozu. Nákladné jsou i veškeré modifikace jejich dráhy. Dopravníky vytvářejí trvalou překážku v pracovním prostředí a vysoká rychlost nebo těžký náklad jsou rizikové pro zaměstnance.

Rozdíly mezi automatizovaně naváděnými vozíky AGV (Automated Guided Vehicle) a autonomními mobilními vozíky – roboty AMR (Autonomous Mobile Robot) nemusí být vždy zcela zřejmé, jsou ale velké. Nejvýznamnější je to, že vozíky AGV jsou naváděné, tzn. že potřebují určitou pevnou naváděcí infrastrukturu. Příkladem této infrastruktury jsou rádiové kabely zabudované v podlaze, QR kódy v jednotlivých bodech dráhy, které čte laserový skener na vozíku, apod.

Vozíky AGV jsou již osvědčeným řešením pro dopravu nákladu v kruhu a často se vyrábějí na míru pro určitý typ nákladu. Jejich flexibilita je ve srovnání s AMR nižší. Vybudování infrastruktury vyžaduje určitý čas a náklady, stejně tak i případné modifikace dráhy. Ty není možné dělat za provozu, výroba se musí na čas zastavit. Překážka v dráze vozidla také znamená zastavení přepravy, protože AGV ji nedokážou objet.

Vozíky AMR mají minimální požadavky na infrastrukturu a prostor pro manipulaci a dokážou se pohybovat i v dynamicky se měnícím prostředí. Řešení intralogistiky s AMR je snadno rozšiřitelné: je možné začít s několika vozíky a flotilu postupně doplňovat. V kombinaci se softwarem pro správu flotily lze plánovat dopravu podle zvolených priorit. Při výskytu překážky v dráze ji AMR jednoduše objede. Je-li některá trasa neprůjezdná, AMR si najde objížďku. Změní-li se uspořádání pracoviště, AMR dynamicky změní svou navigační mapu a není nutné měnit naváděcí infrastrukturu. Protože vozíky AMR nemusí jezdit jen po určené dráze, vyžadují jiné, důkladnější zajištění bezpečnosti než AGV. Naproti tomu je to řešení, jehož přínosem je vysoká spolehlivost, efektivita a flexibilita procesu intralogistiky.

 

Navigace v dynamicky se měnícím prostředí

Hlavní předností vozíků AMR od firmy KUKA je jejich autonomní provoz. Vozíky využívají navigaci prostřednictvím simultánní lokalizace a mapování (SLAM). Skenery umožňují automatické vytváření map a operátoři mohou flexibilně vyznačovat trasy a místa vyzvednutí a doručení.

 

Software umožňuje plánování tras AMR a jejich optimalizaci

Pro řízení celé flotily vozíků je určen software KUKA.AMR Fleet. Umožňuje plánovat pohyb vozíků z hlediska minimalizace různých kritérií: doby přepravy, celkové ujeté dráhy, potřeby údržby a nabíjení atd. Dokáže řídit různé druhy AMR KUKA a spolupracovat s externími zařízeními. Odstraňuje tak velkou část práce lidského dispečera, který jen řeší případné nestandardní situace – na něž ho navíc KUKA.AMR Fleet dokáže upozornit.

Programování provozu AMR a celé flotily je intuitivní a nevyžaduje znalosti programování. Nejčastější úlohy jsou uloženy jako podprogramy v knihovně a je možné je po­užívat opakovaně.

Důležitým softwarovým nástrojem je systém WCS, který funguje jako mezičlánek mezi nadřazeným systémem zákazníka (MES, ERP) a interním plánovacím systémem výroby. Přebírá úkoly z nadřazeného systému, pomáhá s flexibilním plánováním a poskytuje zpětnou vazbu nadřazenému systému.

Druhým nástrojem je RCS, řídicí systém robotů, který se stará o plánování tras. V případě, že se v dráze AMR vyskytne překážka, kterou vozík nedokáže objet, systém rozpozná trasu jako neprůjezdnou a vyhledá vhodnou objížďku. Ani rozsypaná paleta v uličce tedy logistiku nezastaví.

Trojlístek nástrojů na společné softwarové platformě doplňuje ECS, řídicí systém externích zařízení. V něm lze naprogramovat signály pro otevírání dveří, přivolání výtahu, spuštění dopravníku, ovládání manipulačního robotu apod.

 

Bezpečnost obsluhy i nákladu

Protože AMR se pohybují ve výrobním prostředí, musí být zajištěna bezpečnost jejich provozu. AMR KUKA mají standardně dva bezpečnostní laserové skenery, vpředu a vzadu. Kromě toho jsou vybaveny 3D kamerami, bezpečnostními nárazovými snímači po obvodu vozíku a tlačítky nouzového zastavení. Pracovníky upozorňuje na jízdu vozíku světelný maják a zvukový alarm.

 

Výkonné baterie

AMR KUKA jsou vybaveny výkonnými bateriemi Li-Ion nebo LFP (LiFePO4). Ty vydrží, podle typu vozíku, 6 až 10 h provozu, doba plného nabití je do 2 h. Baterie je možné nabíjet induk­ční vazbou z nabíjecího obvodu v podlaze, není třeba dokovací stanice.

 

Mobilní kolaborativní roboty

Vozíky AMR typu KMP jsou často nazývány mobilními platformami nebo plošinami: vozík podjede pod ruční manipulační vozík, bednu nebo paletu, břemeno zdvihne a odveze je na místo určení (obr. 1obr. 3). KUKA ale nabízí také mobilní roboty řady KMR, na jejichž mobilní platformě je umístěný kolaborativní robot iisy (obr. 4). Takový mobilní robot potom dokáže sám skládat zboží na přepravovanou paletu, vykládat je na dopravník a vykonávat podobné úlohy.

 

Shrnutí

Díky pokročilým senzorům, programování bez nutnosti učit se programovací jazyky a nejmodernějším bateriím s vysokou hustotou energie se AMR dokážou samostatně pohybovat, bezpečně detekovat překážky, vyhýbat se jim a vytvářet alternativní trasy. Výsledek: nepřetržitý provoz a 99% dostupnost.

S autonomními mobilními vozíky KUKA KMP se mohou seznámit návštěvníci MSV v Brně v expozici Digitální továrna (F 220), kde bude KUKA součástí společného stánku NCP 4.0.

(Text a foto: KUKA AG)

 

Úkoly, které AMR pomáhají řešit, a požadavky, které jsou na ně kladeny

Firmy trpí nedostatkem pracovních sil. Mají problém najít a udržet si kvalifikované pracovníky. Inflace současně zvyšuje pracovní náklady a má přímý a setrvalý dopad na ziskovost.

Proměnlivá poptávka a odchylky v různých obdobích stresují firmu i zaměstnance a způsobují potíže s plánováním.

Cílem je vytvářet bezpečná a zdravá pracoviště a minimalizovat monotónní a fyzicky náročné úkoly.

Moderní výroba vyžaduje viditelnost pohybu zboží v reálném čase – díky tomu lze optimalizovat výrobní procesy.

Cílem je minimalizovat rizika lidských chyb v logistice, vyřizování objednávek a skladových zásobách.

Vyšší efektivita provozu vede ke snižování nákladů a k větší konkurenceschopnosti.

Roste poptávka po udržitelných řešeních pro odpovědné výrobní praktiky s ohledem na společnost a životní prostředí.

 

 

Obr. 1. Autonomní vozík KMP 600 P s nosností 600 kg

Obr. 2. Autonomní vozík KMP 1500 P s nosností 1 500 kg

Obr. 3. Největší ze současné nabídky: autonomní vozík KMP 3000 P s nosností 3 000 kg

Obr. 4. Autonomní mobilní robot KMR iisy kombinuje mobilní plošinu s kolaborativním robotem (https://youtu.be/AZUGbXOR9s0)

Obr. 5. Úkoly a požadavky