1 Indledning

Industrielle mobile robotter er intelligent udstyr, der bruges i industriel logistik og produktionsmiljøer. Disse robotter er typisk udstyret med navigationssystemer og er centralt styret af indbyggede styresystemer. De anvender hovedsageligt hjulmobilitetsstrukturer og integrerer kraftsystemer eller kraftoverførselsmekanismer til at udføre opgaver såsom materialehåndtering, produktionssamarbejde og automatiseret levering.

Fra et systemarkitekturperspektiv består industrielle mobile robotter generelt af flere moduler, herunder køretøjets karrosseristruktur, drivsystem, udførelsesmekanisme, sikkerhedsbeskyttelsessystem, kontrolsystem, strømforsyningssystem, navigationssystem, kommunikationssystem og menneske-maskine interaktionssystem. Det høje integrationsniveau mellem disse undersystemer gør robotter i stand til at fungere stabilt, sikkert og effektivt i komplekse industrielle miljøer.

Med den hurtige udvikling af industriel automation og intelligent fremstilling har industrielle mobile robotter udviklet sig til forskellige teknologiske ruter. Med hensyn til navigationsmetoder omfatter almindeligt anvendte teknologier elektromagnetisk navigation, magnetstribenavigation, magnetisk sømnavigation, QR-kodenavigation, optisk navigation, lasernavigation, synsnavigation, inerti-navigation, RFID-navigation og multi-sensorfusionsnavigation. Med hensyn til drivmetoder kan systemer kategoriseres i enkelt-hjulstræk, dobbelt-hjulstræk og multi-hjulstræk. Set fra chassisarkitekturens perspektiv inkluderer konfigurationer differentielle drivstrukturer, styretøjsstrukturer, mecanum hjulstrukturer, bæltestrukturer og akselstrukturer.

Derudover kan industrielle mobile robotter ifølge forskellige applikationsfunktioner også klassificeres i håndteringsrobotter, bugseringsrobotter, montagerobotter, inspektionsrobotter, sorteringsrobotter og hybridrobotter. Efterhånden som applikationsscenarier fortsætter med at udvide, har forskellige typer mobile robotter gradvist dannet repræsentative tekniske systemer og applikationsmodeller.

2 autonome mobile robotter (AMR)

2.1 Oversigt over AMR-teknologi

Autonome mobile robotter (AMR'er) repræsenterer en af ​​de hurtigst-voksende kategorier af industrielle mobile robotter i de seneste år. I modsætning til traditionelle AGV'er, der er afhængige af faste ruter, besidder AMR'er miljøopfattelse, autonom lokalisering og dynamiske stiplanlægningsfunktioner, hvilket gør dem i stand til at fungere fleksibelt i komplekse miljøer.

På nuværende tidspunkt anvendes AMR'er hovedsageligt i industriel fremstilling og intelligente logistikscenarier. Deres kerneteknologiske tilgange omfatter primært laser SLAM og visuel SLAM. Gennem realtids-miljøkortlægning og lokaliseringsalgoritmer kan robotter opnå autonom navigation og stiplanlægning selv i ukendte miljøer.

I praktiske applikationer ændres produktionsmiljøer ofte ofte og kræver høj systemfleksibilitet. Som et resultat er AMR'er gradvist ved at blive den almindelige type mobil robot, der bruges i intelligente fremstillingsscenarier.

2.2 Teknologiudviklingstendenser

I øjeblikket er de fleste industrielle AMR'er stadig primært baseret på laser SLAM-teknologi. Dette skyldes primært, at LiDAR fungerer godt med hensyn til stabilitet, miljøtilpasningsevne og positioneringsnøjagtighed. Selvom visuel SLAM tilbyder omkostningsfordele og kan udtrække mere semantisk information, står den stadig over for udfordringer i komplekse belysningsmiljøer og scenarier med utilstrækkelig visuel tekstur.

Fremtidige udviklingstendenser afspejles hovedsageligt i flere aspekter.

For det første vil multi-sensorfusion blive den almindelige teknologiske tilgang. En enkelt sensor kan ikke fuldt ud opfylde pålidelighedskravene i industrielle miljøer. Derfor vil LiDAR, vision-systemer, inerti-navigation og høj-positioneringsteknologier gradvist blive integreret for at danne mere stabile navigationssystemer.

For det andet vil tre-dimensionelle opfattelsesevner blive ved med at blive bedre. Med fremskridt inden for 3D LiDAR-teknologi vil mobile robotter ikke kun udføre to-dimensionel navigation, men også opnå tre-dimensionel miljøopfattelse, hvilket giver grundlaget for at undgå forhindringer, samarbejde og intelligent-beslutningstagning i komplekse scenarier.

Derudover vil mobile robotter gradvist ekspandere fra indendørs miljøer til udendørs og semi-udendørs applikationer og spille vigtige roller i scenarier som f.eks. smarte campusser, smarte miner og smarte lufthavne.

3 gaffel-Typ mobile robotter

3.1 Tekniske egenskaber

Mobilrobotter af -type gaffel er automatiseret materiale-håndteringsudstyr udviklet ved at integrere navigationssystemer, automatisk kontrolteknologi og sikkerhedssystemer i traditionelle gaffeltruckplatforme. Ved at anvende autonom kørselsteknologi på gaffeltrucks kan disse robotter udføre automatiserede operationer såsom lasthåndtering, stabling og transport.

I de senere år, med den stigende efterspørgsel efter automatiseret logistik i virksomheder, er ubemandede gaffeltrucks efterhånden blevet et vigtigt segment af det industrielle mobile robotmarked.

3.2 Udviklingstendenser

Med hensyn til navigationsteknologi er SLAM-navigation efterhånden ved at blive mainstream-løsningen for autonome gaffeltrucks. Sammenlignet med traditionel laserreflektornavigation tilbyder SLAM-navigation betydelige fordele i implementeringseffektivitet og systemfleksibilitet.

Med hensyn til produktdesign begynder nogle virksomheder at bevæge sig ud over traditionelle gaffeltruckstrukturer ved at udvikle innovative chassis- og gaffeldesigns. Eksempler omfatter U-formede strukturer, side-gaffelstrukturer og dobbelt-pallehåndteringsstrukturer, som alle har til formål at forbedre driftseffektiviteten og pladsudnyttelsen.

Samtidig er miniaturisering og letvægtsdesign også vigtige udviklingsretninger for mobile robotter af gaffel-type. Disse produkter er kompakte, meget fleksible og nemme at implementere, hvilket gør dem særligt velegnede til materialetransport over korte-afstande inden for fabrikker.

4 beholderopbevaringsrobotter

4.1 Teknologioversigt

Bindelagringsrobotsystemer (CTU, Container Transfer Unit) er automatiserede plukkesystemer, der bruges i lagerlogistik. Disse systemer består typisk af mobile robotter, reolsystemer, ladesystemer, arbejdsstationer og intelligente planlægningssystemer.

Robotter bruger kasser eller originale kartoner som håndteringsenheder og bevæger sig selvstændigt for at udføre opgaver såsom hyldeadgang og ordreplukning.

4.2 Teknologiudviklingstendenser

Med hensyn til navigationsteknologi er QR-kodenavigation fortsat den almindelige løsning for robotter til opbevaring af skraldespande. Fordi lagermiljøer er relativt faste og kræver mindre sti-fleksibilitet, giver QR-kodenavigation klare fordele med hensyn til omkostninger og stabilitet.

Ud fra et perspektiv af teknologisk innovation har markedet for containeropbevaringsrobotter allerede dannet et relativt modent produktsystem. Industriinnovation er hovedsageligt fokuseret på flere aspekter.

For det første er den kontinuerlige optimering af hardwareydeevne, såsom forbedring af robothastighed, belastningskapacitet og batteriudholdenhed.

For det andet er den løbende opgradering af softwaresystemer, hvor intelligente planlægningsalgoritmer bruges til at optimere den samlede effektivitet af lagersystemer.

For det tredje er innovationen af ​​systemløsninger, der for eksempel muliggør samarbejde mellem forskellige typer robotter for yderligere at forbedre den samlede logistikeffektivitet.

5 hybride mobile robotter

5.1 Teknologioversigt

Hybride mobile robotter er intelligente robotsystemer, der kombinerer en mobil platform med en robotarm. Sådanne systemer består typisk af et mobilt chassis, en robotarm, et visionsystem og en slut-effektor, der gør dem i stand til at udføre operationelle opgaver, mens de bevæger sig.

Ved at kombinere mobilitet med manipulationsevner kan disse robotter udføre mere komplekse produktionsopgaver såsom automatiseret montage, materialesortering og kvalitetsinspektion.

5.2 Udviklingstendenser

I de tidlige stadier stolede hybridmobilrobotter ofte på magnetisk navigation og krævede yderligere positioneringsenheder for at opnå høj-præcisionsoperationer. Med udviklingen af ​​AMR-teknologi er autonome navigationsmobilplatforme gradvist ved at blive mainstream-platformen for hybridrobotter.

Fremtidige udviklingstendenser omfatter hovedsageligt flere aspekter.

For det første vil kontrolsystemer blive yderligere integreret. Koordineret kontrol mellem mobile robotter og robotarme vil blive en nøgleteknologi, og forenede controllere kan i sidste ende muliggøre fuldt koordineret drift.

For det andet vil multi-sensorfusionspositioneringsteknologi yderligere forbedre robotters rumlige perceptionsevner og derved forbedre systemets overordnede nøjagtighed og stabilitet.

Derudover vil hybride mobile robotter med udviklingen af ​​kunstig intelligens, tingenes internet og 5G-teknologi opnå stærkere intelligente muligheder og muliggøre mere fleksibel og effektiv automatiseret produktion.

6 tunge-mobilrobotter

6.1 Tekniske kendetegn

Kraftige-mobilrobotter henviser generelt til industrielt mobilt udstyr med en belastningskapacitet på over 10 tons. De bruges hovedsageligt inden for tung fremstilling, jernbanetransport, rumfart og udstyrsfremstilling i stor skala.

Sammenlignet med konventionelle mobile robotter stiller kraftige-robotter højere tekniske krav til strukturelt design, strømsystemer og sikkerhedskontrol.

6.2 Udviklingstendenser

Efterhånden som niveauet af industriel automatisering fortsætter med at stige, vokser markedets efterspørgsel efter tunge-mobilrobotter støt. Den fremtidige teknologiske udvikling vil hovedsageligt afspejle sig i flere aspekter.

For det første er udviklingen i retning af højere lastekapaciteter, hvor nogle tunge-robotter allerede bevæger sig mod en lastkapacitet på flere hundrede tons.

For det andet er udviklingen af ​​mere intelligente navigationsteknologier, hvor naturlig navigation gradvist erstatter traditionelle magnetstribe- eller QR-kodenavigationsmetoder.

For det tredje er multi-kooperativ transportteknologi, hvor flådekoordinering muliggør effektiv transport af stort udstyr.

7 semi-udendørs mobile robotter

7.1 Applikationsscenarier

I takt med at mobil robotteknologi fortsætter med at modnes, er dens anvendelsesområde gradvist udvidet fra indendørs miljøer til semi-udendørs og endda helt udendørs miljøer.

I scenarier som industriparklogistik, havneterminaler, lufthavnstransport og mineinspektion erstatter mobile robotter gradvist traditionelt manuel transportudstyr.

7.2 Teknologiudviklingstendenser

Teknologisk ligner semi-udendørs mobile robotter meget lav-autonome køretøjer. Deres kerneteknologier omfatter miljøopfattelse, positionering og navigation, stiplanlægning og bevægelseskontrol.

I fremtiden vil mobile robotter integreres yderligere med autonom kørselsteknologi. Gennem høj-præcisionspositionering, visuel perception og LiDAR-teknologi vil robotter opnå mere stabile og sikrere udendørsdriftsmuligheder.

Samtidig vil mobile robotter med udviklingen af ​​kunstig intelligens og kommunikationsteknologier gradvist danne mere intelligente logistiknetværk, hvilket muliggør mere effektive ubemandede transportsystemer.

Konklusion

Overordnet set udvikler industrielle mobile robotter sig fra enkelte automatiserede enheder til intelligente samarbejdssystemer. Med kontinuerlige fremskridt inden for navigationsteknologi, kunstig intelligens og autonom kørselsteknologi vil industrielle mobile robotter spille en stadig vigtigere rolle i intelligent fremstilling, smart logistik og smarte byer, og bliver en vigtig drivkraft for opgraderingen af ​​industriel automation.