Nová generace bezobslužných dopravních systémů a mobilních robotů

 

Dopravní systémy bez řidiče nové generace zaručují rychlou, spolehlivou a nízkonákladovou vnitropodnikovou logistiku. Současně nabízejí maximální bezpečnost logistického procesu a spojité sledování pohybu zboží. Nejnovější dopravní systémy bez řidiče těží především z výsledků technického pokroku v oboru v řídicí a senzorové techniky. Na technickém fóru ve Stuttgartu odborníci z výzkumu a průmyslu informovali především o nových trendech a širokých možnostech využití dopravních systémů bez řidiče v různých oblastech hospodářství.

Ústředním tématem technického fóra byly informace o nových produktech nabízejících logistickým podnikům značnou provozní flexibilitu a mnohostranné možnosti použití. Mezi ně patří mj. multifunkční vozidla, tzv. hybridní, jejichž typickým představitelem je logistický vozík Cube XX od firmy Still se zasunovatelnou kabinou řidiče. Prototyp multifunkčního logistického vozíku CubeXX (obr. 1) spojuje v jednom zařízení požadavky na inteligentní tahač vlečené soupravy, nízkozdvižný vozík, vysokozdvižný vozík, vychystávací vozík, vozík pro práci ve dvou úrovních a čelní vidlicový vysokozdvižný vozík. Hybridní vozík CubeXX je možné provozovat ručně nebo v automatickém režimu a ovládat prostřednictvím aplikace v iPadu. V automatickém nebo pohotovostním režimu může vozík zasunout kabinu řidiče a zastrčit transportní vidlice. Napájení vozíku zajišťují výkonné baterie typu Li-Ion, což znamená menší rozměry i hmotnost vlastního vozíku. Vozík CubeXX má díky rozšířenému operačnímu systému, novým senzorům a inteligentním rozhraním poměrně vysoký stupeň vlastní inteligence a lze ho snadno integrovat do systému propojené digitální výroby v rámci koncepce Industrie 4.0. Vynikající vlastnosti vozíku CubeXX poskytuje zejména robotický systém RACK (Robotic Application Construction Kit), firmou Still neustále rozvíjený, který spolu se zdokonalenými senzory a skenery posouvá vozík o další krok směrem k flexibilní automatizaci a k tomu, aby se z něj v budoucnu stal interaktivní samostatný robot. Již nyní vozík dokáže vyhodnocovat své bezprostřední okolí a lépe než dřívější konstrukce reagovat na překážky a neočekávané události. S použitím rotujícího laserového skeneru, umístěného nahoře na vozíku, je vozík schopen nejen sám určit svou polohu podle předem zadaných orientačních bodů, ale také v prostorovém zobrazení (3D) analyzovat své bezprostřední okolí do té míry, že i během jízdy spolehlivě rozpozná regály, palety či jiné překážky. Mezi vidlice vozíku je nainstalován detekční laserový skener, díky němuž vozík rozpozná i dynamické překážky a dokáže příslušně reagovat např. změnou směru či zpomalením jízdy.

Na podporu flexibility výrobního prostředí a technologických postupů jsou nabízeny dopravní systémy bez řidiče s tzv. volnou navigací, které již nejsou navigovány prostřednictvím fyzicky vytvořených linií na zemi nebo různých značek připevněných v prostoru, nýbrž si svou dráhu dynamicky vypočítávají na základě rámcového zadání s použitím údajů z inteligentních senzorů a patřičného softwaru. Techniku volné navigace vyvinuli odborníci Fraunhoferova ústavu IPA, kteří ji již také úspěšně zavedli v mnoha výrobních provozech, jak prezentovali na fóru. Hlavní součástí techniky volné navigace je modulární lokalizační software, který podle potřeby libovolně kombinuje údaje z různých senzorů, např. laserového skeneru, čtečky RFID, digitální kamery atd., za účelem přesně lokalizovat transportní vozidlo v dynamicky proměnném výrobním či skladovém prostředí. Současně software snadno automaticky mapuje prostředí, ve kterém se transportní vozidlo bez řidiče nachází. Protože vyhodnocovací algoritmy obsahují i údaje o pevných strukturách typu např. stěn, není již nutná žádná další navigační infrastruktura. Například firma BÄR Automation GmbH vyvinula s využitím techniky volné navigace ve spolupráci s odborníky Fraunhoferova ústavu IPA dopravní systém bez řidiče k zajištění automatizované montáže sportovního automobilu. Díky elektronickému řízení každé samostatné bezobslužné transportní vozidlo (Fahrerloses Transportfahrzeug – FTF) použité ve výrobním procesu ví, jaký montážní krok je právě na řadě, a automaticky přiveze karoserii k příslušné montážní stanici (obr. 2). Tímto způsobem lze vyrábět hospodárně i při velké rozmanitosti variant výrobku, což při běžné pásové výrobě není možné. Aktuálně odborníci Fraunhoferova ústavu IPA pokračují ve vývoji techniky volné navigace tak, aby propojené mobilní systémy řízené s využitím informací umístěných v cloudu bylo možné začlenit do systému digitální výroby podle koncepce Industrie 4.0.

Jedním z témat fóra na téma FTS byla také problematika vychystávání zboží, která se stále se zvětšujícím objemem internetového obchodování nabývá na významu. Motto Objednat v sekundách – vychystat v minutách – vyexpedovat v hodinách, stále častěji určující pracovní takt, vyžaduje rychlé vychystání zboží, ale i zpracování zpětných zásilek. Firma Grenzebach GmbH se sídlem v Hamlaru, Bavorsko, např. vyvinula k zefektivnění uvedených procesů bezobslužný

mobilní nosič zboží s názvem Carry (obr. 3). Při použití podjede mobilní nosič zboží regál, nadzvedne ho a dopraví zcela automaticky po určené cestě ke sběrné stanici. S tímto modulárním, roboticky podporovaným skladovacím a vychystávacím systémem mohou logistické podniky velmi rychle reagovat na různé individuální požadavky zákazníků.

 

Jinou specifickou ukázkou příkladné inovace v logistice je nejplošší přepravní vozík na světě LogiMover, uvedený nedávno na trh firmou Eisenmann SE (obr. 4). V podstatě jde o dvoudílný paletový podvozek tvořený dvěma paralelně jedoucími nosnými jednotkami, nápadně připomínajícími nosné vidlice vysokozdvižného vozíku. Jedna z dvojice jednotek funguje jako tzv. hlavní (master), druhá jako podřízená (slave). Hlavní nosná jednotka komunikuje bezdrátově prostřednictvím sítě s řídicím počítačem či s jednotkou pro ruční ovládání a pohybuje se podle jejich pokynů s použitím optického naváděcího systému po čarách vyznačených na podlaze. Pohyb podřízené jednotky je synchronizován s pohybem hlavní jednotky, takže se obě jednotky pohybují souběžně, jako by byly mechanicky spojeny. Obě části paletového podvozku dohromady váží méně než 100 kg a mohou transportovat předměty o hmotnosti až jedné tuny rychlostí až 1 m/s. Dvoudílný paletový podvozek LogiMover je vybaven integrovanou ochranou proti kolizi a výkonným hydraulickým zvedacím systémem pro nadzvednutí zátěže. Palety lze zvedat přímo z podlahy. Obě ploché nosné jednotky zajedou pod paletu, hydraulický systém ji nadzvedne a nosné jednotky (podvozek) ji bez překládání převezou na místo určení. Každá z nosných jednotek má vlastní baterii Li-Ion a vestavěnou potřebnou elektroniku. Jde o systém mimořádně obratný a kompaktní, který šetří prostor a má velkou manévrovací schopnost.

I jen letmý pohled na nabídku prezentovanou na fóru na téma vnitrologistických dopravních systémů bez řidiče ukazuje, jak rozmanité jsou požadavky na vnitřní logistiku, na jaké problémy musí vývojáři mobilních systémů reagovat a jaká slibná řešení nabízí moderní technika v současnosti i v blízkém výhledu.

 

[Fahrerlose Transportsysteme und mobile Roboter am Fraunhofer IPA. Pressemitteilung Fraunhofer IPA, 24. června 2015).]

 

Obr. 1. Hybridní logistický vozík CubeXX může být používán mnoha způsoby počínaje funkcí transportního vozidla bez řidiče a konče vidlicovým vysokozdvižným vozíkem (foto: Still GmbH)

Obr. 2. Volně navigované transportní vozidlo bez řidiče od firmy Bär Automation; je zde použit software pro volnou navigaci vyvinutý ve Fraunhoferově ústavu IPA (foto: BÄR Automation GmbH)