1 Úvod

Průmyslové mobilní roboty jsou inteligentní zařízení používaná v průmyslové logistice a výrobních prostředích. Tyto roboty jsou obvykle vybaveny navigačními systémy a jsou centrálně řízeny palubními řídicími systémy. Převážně přijímají struktury mobility na kolech a integrují energetické systémy nebo mechanismy přenosu energie k provádění úkolů, jako je manipulace s materiálem, výrobní spolupráce a automatizované dodávky.

Z hlediska systémové architektury se průmyslové mobilní roboty obecně skládají z více modulů, včetně konstrukce karoserie vozidla, pohonného systému, prováděcího mechanismu, bezpečnostního ochranného systému, řídicího systému, napájecího systému, navigačního systému, komunikačního systému a systému interakce člověk-stroj. Vysoká úroveň integrace mezi těmito subsystémy umožňuje robotům pracovat stabilně, bezpečně a efektivně ve složitých průmyslových prostředích.

S rychlým rozvojem průmyslové automatizace a inteligentní výroby se průmyslové mobilní roboty vyvinuly do různých technologických cest. Pokud jde o metody navigace, mezi běžně používané technologie patří elektromagnetická navigace, navigace magnetickým pruhem, navigace magnetickými hřebíky, navigace pomocí QR kódu, optická navigace, laserová navigace, vizuální navigace, inerciální navigace, RFID navigace a multisenzorová fúzní navigace. Pokud jde o způsoby pohonu, systémy lze kategorizovat do struktur s pohonem jednoho-kol, dvou{4}}pohonu kol a více-pohonu kol. Z hlediska architektury podvozku konfigurace zahrnují struktury diferenciálního pohonu, struktury pohonu řízení, struktury kol mecanum, pásové struktury a struktury typu náprav{7}}.

Kromě toho lze průmyslové mobilní roboty podle různých aplikačních funkcí rozdělit také na manipulační roboty, tažné roboty, montážní roboty, kontrolní roboty, třídící roboty a hybridní roboty. Jak se aplikační scénáře neustále rozšiřují, různé typy mobilních robotů postupně vytvořily reprezentativní technické systémy a aplikační modely.

2 autonomní mobilní roboty (AMR)

2.1 Přehled technologie AMR

Autonomní mobilní roboty (AMR) představují jednu z nejrychleji{0}}rostoucích kategorií průmyslových mobilních robotů v posledních letech. Na rozdíl od tradičních AGV, která se spoléhají na pevné trasy, mají AMR schopnosti vnímání prostředí, autonomní lokalizaci a dynamické{2}}plánování cest, což jim umožňuje flexibilně fungovat ve složitých prostředích.

V současnosti se AMR používají hlavně v průmyslové výrobě a inteligentních logistických scénářích. Mezi jejich základní technologické přístupy patří především laserový SLAM a vizuální SLAM. Prostřednictvím-environmentálních mapovacích a lokalizačních algoritmů v reálném čase mohou roboti dosáhnout autonomní navigace a plánování cest i v neznámých prostředích.

V praktických aplikacích se výrobní prostředí často často mění a vyžadují vysokou flexibilitu systému. V důsledku toho se AMR postupně stávají hlavním typem mobilních robotů používaných v inteligentních výrobních scénářích.

2.2 Trendy vývoje technologií

V současné době je většina průmyslových AMR stále založena primárně na laserové technologii SLAM. Je to hlavně proto, že LiDAR funguje dobře, pokud jde o stabilitu, přizpůsobivost prostředí a přesnost polohování. Přestože vizuální SLAM nabízí nákladové výhody a může získat více sémantických informací, stále čelí výzvám ve složitých světelných prostředích a scénářích s nedostatečnou vizuální texturou.

Trendy budoucího vývoje se odrážejí především v několika aspektech.

Za prvé, multi{0}}senzorová fúze se stane hlavním technologickým přístupem. Jediný snímač nemůže plně splnit požadavky na spolehlivost průmyslových prostředí. Proto budou technologie LiDAR, systémy vidění, inerciální navigace a vysoce přesné{3}}technologie určování polohy postupně integrovány, aby vytvořily stabilnější navigační systémy.

Zadruhé, možnosti trojrozměrného vnímání se budou i nadále zlepšovat. S pokrokem technologie 3D LiDAR budou mobilní roboti nejen provádět dvourozměrnou navigaci, ale také dosahovat trojrozměrného vnímání okolního prostředí, což poskytuje základ pro vyhýbání se překážkám, spolupráci a inteligentní rozhodování-ve složitých scénářích.

Kromě toho se budou mobilní roboti postupně rozšiřovat z vnitřních prostředí do venkovních a částečně{0}}venkovních aplikací, přičemž budou hrát důležitou roli ve scénářích, jako jsou chytré kampusy, chytré doly a chytrá letiště.

3 vidlicové-mobilní roboty

3.1 Technické vlastnosti

Mobilní roboty -typu vidlice jsou automatizované zařízení pro manipulaci s materiálem-vyvinuté integrací navigačních systémů, technologie automatického řízení a bezpečnostních systémů do tradičních platforem vysokozdvižných vozíků. Použitím technologie autonomního řízení na vysokozdvižné plošiny mohou tyto roboty provádět automatizované operace, jako je manipulace s nákladem, stohování a přeprava.

V posledních letech, s rostoucí poptávkou po automatizované logistice v podnicích, se bezpilotní vysokozdvižné vozíky postupně staly důležitým segmentem trhu průmyslových mobilních robotů.

3.2 Vývojové trendy

Z hlediska navigační technologie se navigace SLAM postupně stává hlavním řešením pro autonomní vysokozdvižné vozíky. Ve srovnání s tradiční navigací s laserovým reflektorem nabízí navigace SLAM významné výhody v efektivitě nasazení a flexibilitě systému.

Pokud jde o produktový design, některé společnosti se začínají přesouvat za tradiční konstrukce vysokozdvižných vozíků vývojem inovativních konstrukcí podvozků a vidlic. Příklady zahrnují struktury ve tvaru U, boční-konstrukce vidlic a duální-konstrukce pro manipulaci s paletami, z nichž všechny mají za cíl zlepšit provozní efektivitu a využití prostoru.

Miniaturizace a lehký design jsou zároveň důležitými směry vývoje pro mobilní roboty vidlicového -typu. Tyto produkty jsou kompaktní, vysoce flexibilní a snadno se nasazují, takže jsou zvláště vhodné pro přepravu materiálu na krátké-vzdálenosti v rámci továren.

Roboti se 4 zásobníky

4.1 Přehled technologie

Robotické systémy pro skladování přihrádek (CTU, Container Transfer Unit) jsou automatizované vychystávací systémy používané ve skladové logistice. Tyto systémy se obvykle skládají z mobilních robotů, regálových systémů, nabíjecích systémů, pracovních stanic a inteligentních plánovacích systémů.

Roboti používají přepravky nebo originální kartony jako manipulační jednotky a autonomně se pohybují, aby dokončili úkoly, jako je přístup k policím a vychystávání objednávek.

4.2 Trendy vývoje technologií

Pokud jde o technologii navigace, navigace pomocí QR kódu zůstává hlavním řešením pro roboty na skladování popelnic. Protože skladová prostředí jsou relativně pevná a vyžadují menší flexibilitu cest, nabízí navigace pomocí QR kódu jasné výhody z hlediska nákladů a stability.

Z hlediska technologických inovací již trh s robotickými skladovacími kontejnery vytvořil poměrně vyspělý produktový systém. Průmyslové inovace se zaměřují především na několik aspektů.

Prvním je nepřetržitá optimalizace výkonu hardwaru, jako je zlepšování rychlosti robota, nosnosti a výdrže baterie.

Druhým je pokračující upgrade softwarových systémů, kde se používají inteligentní plánovací algoritmy k optimalizaci celkové efektivity skladových systémů.

Třetí je inovace systémových řešení, například umožnění spolupráce mezi různými typy robotů za účelem dalšího zlepšení celkové efektivity logistiky.

5 hybridních mobilních robotů

5.1 Přehled technologie

Hybridní mobilní roboty jsou inteligentní robotické systémy, které kombinují mobilní platformu s robotickým ramenem. Takové systémy se obvykle skládají z mobilního podvozku, robotického ramene, systému vidění a koncového-efektoru, což jim umožňuje provádět provozní úkoly za pohybu.

Díky kombinaci mobility s manipulačními schopnostmi mohou tyto roboty provádět složitější výrobní úkoly, jako je automatizovaná montáž, třídění materiálů a kontrola kvality.

5.2 Vývojové trendy

V raných fázích se hybridní mobilní roboti často spoléhali na magnetickou navigaci a vyžadovali další polohovací zařízení, aby dosáhli vysoce přesných{0}}operací. S rozvojem technologie AMR se autonomní navigační mobilní platformy postupně stávají hlavní platformou pro hybridní roboty.

Trendy budoucího vývoje zahrnují především několik aspektů.

Za prvé, řídicí systémy budou dále integrovány. Koordinované řízení mezi mobilními roboty a robotickými pažemi se stane klíčovou technologií a jednotné řídicí jednotky mohou nakonec umožnit plně koordinovaný provoz.

Zadruhé, multi{0}}technologie fúzního určování polohy dále zlepší schopnosti robotů prostorového vnímání, a tím zvýší celkovou přesnost a stabilitu systému.

S rozvojem umělé inteligence, internetu věcí a technologie 5G navíc hybridní mobilní roboti dosáhnou silnějších inteligentních schopností a umožní flexibilnější a efektivnější automatizovanou výrobu.

6 těžkých-mobilních robotů

6.1 Technické vlastnosti

Těžké-mobilní roboty obecně označují průmyslová mobilní zařízení s nosností přesahující 10 tun. Používají se hlavně v těžké výrobě, železniční dopravě, letectví a -výrobě velkoobjemových zařízení.

Ve srovnání s konvenčními mobilními roboty kladou roboty pro těžký provoz-vyšší technické požadavky na konstrukční návrh, napájecí systémy a bezpečnostní řízení.

6.2 Vývojové trendy

Vzhledem k tomu, že úroveň průmyslové automatizace neustále roste, poptávka na trhu po -mobilních robotech pro velké zatížení neustále roste. Budoucí technologický vývoj se bude odrážet především v několika aspektech.

Zaprvé jde o vývoj směrem k vyšším nosnostem, přičemž některé těžké{0}}roboty se již pohybují k nosnosti několika stovek tun.

Druhým je pokrok v inteligentnějších navigačních technologiích, kdy přirozená navigace postupně nahrazuje tradiční navigační metody magnetického proužku nebo QR kódu.

Třetí je technologie více{0}}vozidlové kooperativní přepravy, kde koordinace vozového parku umožňuje efektivní přepravu velkého vybavení.

7 Semi-venkovních mobilních robotů

7.1 Aplikační scénáře

Jak technologie mobilních robotů stále dospívá, rozsah jejich aplikací se postupně rozšířil z vnitřního prostředí na částečně{0}}venkovní a dokonce plně venkovní prostředí.

Ve scénářích, jako je logistika průmyslových parků, přístavní terminály, letištní doprava a inspekce dolů, mobilní roboti postupně nahrazují tradiční ruční dopravní zařízení.

7.2 Trendy vývoje technologií

Z technologického hlediska jsou částečně-venkovní mobilní roboti velmi podobní nízkorychlostním-autonomním vozidlům. Mezi jejich základní technologie patří vnímání prostředí, určování polohy a navigace, plánování cest a řízení pohybu.

V budoucnu se budou mobilní roboti dále integrovat s technologií autonomního řízení. Díky vysoce-přesnému polohování, vizuálnímu vnímání a technologii LiDAR dosáhnou roboti stabilnějších a bezpečnějších možností venkovního provozu.

Zároveň s rozvojem umělé inteligence a komunikačních technologií budou mobilní roboti postupně tvořit inteligentnější logistické sítě umožňující efektivnější bezpilotní dopravní systémy.

Závěr

Celkově se průmyslové mobilní roboty vyvíjejí z jednotlivých automatizovaných zařízení na inteligentní kolaborativní systémy. S neustálým pokrokem v navigační technologii, umělé inteligenci a technologii autonomního řízení budou průmyslové mobilní roboty hrát stále důležitější roli v inteligentní výrobě, chytré logistice a chytrých městech a stanou se klíčovou hnací silou pro modernizaci průmyslové automatizace.