Εισαγωγή

Καθώς τα παγκόσμια λιμάνια συνεχίζουν να υιοθετούν την αυτοματοποίηση, τα Automated Guided Vehicles (AGV) έχουν γίνει κρίσιμο μέρος της μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Συνδέουν γερανογέφυρες, ναυπηγεία εμπορευματοκιβωτίων, αποθήκες και συστήματα logistics, επιτρέποντας την αποτελεσματική και μη επανδρωμένη διακίνηση φορτίου.

Σε αντίθεση με τα εσωτερικά εργοστάσια, τα εξωτερικά AGV λειτουργούν σε δύσκολα περιβάλλοντα όπου η βροχή, η ομίχλη, το άμεσο ηλιακό φως, ο ψεκασμός αλατιού και οι μεγάλες αποστάσεις είναι συνηθισμένες. Αυτές οι συνθήκες θέτουν πολύ μεγαλύτερες απαιτήσεις για την ακρίβεια τοποθέτησης, την αξιοπιστία πλοήγησης και τη σταθερότητα του οχήματος.

Σήμερα, πολλές τεχνολογίες πλοήγησης χρησιμοποιούνται σε αυτοματοποιημένες θύρες, όπως η πλοήγηση με λέιζερ, η πλοήγηση με όραση, το ραντάρ κυμάτων χιλιοστών, το διαφορικό GPS (DGPS), η πλοήγηση FROG και η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση. Κάθε λύση προσφέρει διαφορετικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την ακρίβεια, το κόστος εγκατάστασης, τις απαιτήσεις υποδομής και την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα.

Αυτό το άρθρο συγκρίνει αυτές τις κύριες τεχνολογίες και εξηγεί γιατί η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση έχει γίνει μια από τις προτιμώμενες λύσεις για σύγχρονα AGV εξωτερικού χώρου.

Κύριες τεχνολογίες πλοήγησης για AGV εξωτερικού χώρου

Πλοήγηση με λέιζερ

Η πλοήγηση με λέιζερ είναι μια από τις πιο καθιερωμένες τεχνολογίες εντοπισμού θέσης που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικά AGV. Ανακλαστικοί στόχοι εγκαθίστανται γύρω από την περιοχή λειτουργίας, ενώ ένας σαρωτής λέιζερ{1}}τοποθετημένος στο όχημα ανιχνεύει συνεχώς αυτούς τους στόχους και υπολογίζει τη θέση του AGV μέσω τριγωνισμού.

Με ακρίβεια τοποθέτησης τουεντός 2 mm, η πλοήγηση με λέιζερ προσφέρει εξαιρετική ακρίβεια και έχει υιοθετηθεί ευρέως στην κατασκευή και τον αυτοματισμό αποθήκης.

Φόντα

Ακρίβεια τοποθέτησης εντός 2 mm

Ώριμη και αξιόπιστη τεχνολογία

Ευέλικτη τροποποίηση διαδρομής

Σταθερή μακροπρόθεσμη-απόδοση

Ωστόσο, τα μεγάλα εξωτερικά τερματικά απαιτούν χιλιάδες ανακλαστήρες, αυξάνοντας το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης. Οι καιρικές συνθήκες όπως η δυνατή βροχή, η πυκνή ομίχλη και το δυνατό ηλιακό φως μπορεί επίσης να μειώσουν την απόδοση του συστήματος.

Vision Navigation

Η πλοήγηση όρασης βασίζεται σε βιομηχανικές κάμερες και σε επεξεργασία εικόνας βασισμένη σε AI-για την αναγνώριση περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών και τον προσδιορισμό της θέσης του οχήματος.

Αντί να εξαρτάται από τη φυσική υποδομή, το σύστημα προσδιορίζει οδικές σημάνσεις, κοντέινερ, κτίρια και άλλα ορόσημα μέσω οπτικού SLAM και αλγορίθμων αντιστοίχισης εικόνας.

Φόντα

Ακρίβεια τοποθέτησης σε επίπεδο εκατοστών-

Ελάχιστες απαιτήσεις υποδομής

Ταυτόχρονη ανίχνευση εμποδίων

Εξαιρετική ευελιξία για πολύπλοκα περιβάλλοντα

Αν και η πλοήγηση με όραση αντιπροσωπεύει μια σημαντική μελλοντική κατεύθυνση, απαιτεί ισχυρό υπολογιστικό υλικό και κάμερες-υψηλής ποιότητας. Οι συνθήκες φωτισμού και οι καιρικές συνθήκες μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ακρίβεια τοποθέτησης.

Χιλιοστά-Πλοήγηση με ραντάρ κυμάτων

Το ραντάρ κυμάτων χιλιοστών-σαρώνει συνεχώς το περιβάλλον και εντοπίζει αντικείμενα αναφοράς για να εκτιμήσει τη θέση του οχήματος.

Σε σύγκριση με την πλοήγηση με λέιζερ, το ραντάρ αποδίδει καλύτερα σε συνθήκες βροχής, ομίχλης και σκόνης, καθιστώντας το κατάλληλο για σκληρά εξωτερικά περιβάλλοντα.

Φόντα

Ακρίβεια τοποθέτησης εντός 10 cm

Εξαιρετική ικανότητα για όλες τις καιρικές-καιρικές συνθήκες

Ισχυρή αντοχή στις περιβαλλοντικές παρεμβολές

Αξιόπιστη λειτουργία σε εξωτερικούς χώρους

Το κύριο μειονέκτημα είναι το σχετικά υψηλό κόστος του υλικού ραντάρ και της υποστηρικτικής υποδομής, το οποίο περιορίζει την ευρεία ανάπτυξη.

Διαφορικό GPS (DGPS)

Ο τυπικός εντοπισμός θέσης GPS δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ακρίβειας των αυτοματοποιημένων θυρών, επειδή τα σφάλματα εντοπισμού θέσης συνήθως φτάνουν αρκετά μέτρα.

Το DGPS βελτιώνει σημαντικά την απόδοση εντοπισμού θέσης διορθώνοντας τα δορυφορικά σφάλματα μέσω ενός τοπικού σταθμού αναφοράς.

Φόντα

Ακρίβεια τοποθέτησης από 2 έως 5 cm

Γρήγορη ανάπτυξη

Ελάχιστη επίγεια υποδομή

Κατάλληλο για μεγάλα εξωτερικά τερματικά

Επειδή τα δορυφορικά σήματα μπορεί να μπλοκάρονται από γερανούς, κτίρια ή στοιβαγμένα κοντέινερ, το DGPS συχνά συνδυάζεται με αδρανειακή πλοήγηση για τη διατήρηση της συνεχούς τοποθέτησης.

FROG Navigation

Το FROG (Free Ranging On Grid) αναπτύχθηκε ειδικά για αυτοματοποιημένα τερματικά εμπορευματοκιβωτίων.

Οι αναμεταδότες RFID είναι ενσωματωμένοι κάτω από το πεζοδρόμιο σε διαστήματα περίπου2 μέτρα. Κάθε φορά που ένα AGV περνά πάνω από έναν αναμεταδότη, η θέση του διορθώνεται χρησιμοποιώντας τις αποθηκευμένες πληροφορίες θέσης.

Το σύστημα έχει αναπτυχθεί με επιτυχία σε πολλά αυτοματοποιημένα λιμάνια, συμπεριλαμβανομένου του λιμένα του Ρότερνταμ.

Φόντα

Διάσταση κόμβων RFID περίπου 2 m

Ακρίβεια τοποθέτησης εντός 3 cm

Σταθερή μακροπρόθεσμη-λειτουργία

Εξαιρετική περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα

Το κύριο μειονέκτημά του είναι η σημαντική ποσότητα κατασκευής εδάφους που απαιτείται κατά την εγκατάσταση.

Ενσωματωμένη Αδρανειακή Πλοήγηση

Τα συστήματα αδρανειακής πλοήγησης (INS) αναπτύχθηκαν αρχικά για αεροδιαστημικές εφαρμογές. Μετρώντας την επιτάχυνση και τη γωνιακή ταχύτητα μέσω γυροσκόπιων και επιταχυνσιόμετρων, η INS υπολογίζει συνεχώς τη θέση του οχήματος.

Η καθαρή αδρανειακή πλοήγηση, ωστόσο, υποφέρει από συσσωρευμένα σφάλματα τοποθέτησης με την πάροδο του χρόνου.

Τα σύγχρονα AGV εξωτερικού χώρου ξεπερνούν αυτόν τον περιορισμό συνδυάζοντας την αδρανειακή πλοήγηση με μαγνητικούς δείκτες, RFID, κωδικοποιητές τροχών και διόρθωση GNSS, δημιουργώντας ένα σύστημα σύντηξης πολλαπλών-αισθητήρων ικανό να διατηρεί υψηλή ακρίβεια τοποθέτησης για μεγάλες περιόδους λειτουργίας.

Φόντα

Ακρίβεια τοποθέτησης από 1 έως 3 cm

Ελάχιστη επίγεια υποδομή

Εξαιρετική προσαρμοστικότητα σε εξωτερικούς χώρους

Χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης

Ιδανικό για μετακίνηση-μεγάλων αποστάσεων

Για πολλές αυτοματοποιημένες θύρες, η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση προσφέρει την καλύτερη ισορροπία μεταξύ της ακρίβειας τοποθέτησης, της πολυπλοκότητας της μηχανικής και του κόστους ανάπτυξης.

Σύγκριση Τεχνολογιών Πλοήγησης AGV εξωτερικού χώρου

Καμία τεχνολογία πλοήγησης δεν είναι ιδανική για κάθε εφαρμογή. Αντίθετα, οι μηχανικοί συνήθως αξιολογούν την ακρίβεια τοποθέτησης, την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα, το κόστος εγκατάστασης και τη μακροπρόθεσμη-συντήρηση πριν επιλέξουν μια λύση.

Για μεγάλες αυτοματοποιημένες θύρες, η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση γίνεται όλο και πιο ελκυστική επειδή παρέχει αξιόπιστη τοποθέτηση σε επίπεδο εκατοστών- ελαχιστοποιώντας τις απαιτήσεις υποδομής.

Πώς η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση επιτυγχάνει υψηλή ακρίβεια

Η σύγχρονη αδρανειακή πλοήγηση βασίζεται στη σύντηξη πολλαπλών-αισθητήρων και όχι σε μια αυτόνομη IMU.

Ένα τυπικό AGV εξωτερικού χώρου συνδυάζει διάφορες τεχνολογίες ανίχνευσης:

Μαγνητικούς αισθητήρες πλοήγησης-υψηλής ακρίβειας για διόρθωση πλευρικών σφαλμάτων και σφαλμάτων κατεύθυνσης.

Ένα IMU που περιέχει γυροσκόπια και επιταχυνσιόμετρα για τον υπολογισμό νεκρών.

Κωδικοποιητές τροχών που μετρούν συνεχώς την απόσταση ταξιδιού και την ταχύτητα του οχήματος.

Αναγνώστες RFID που εντοπίζουν προκαθορισμένα σημεία ελέγχου και βαθμονομούν εκ νέου τα συσσωρευμένα σφάλματα τοποθέτησης.

Συνεργαζόμενοι, αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν αξιόπιστη τοποθέτηση ακόμη και κατά τη διάρκεια συνεχούς-εξωτερικής λειτουργίας σε μεγάλες αποστάσεις.

Η απόδοση πλοήγησης εξαρτάται από το σύστημα κίνησης

Οι αλγόριθμοι πλοήγησης καθορίζουν πού πρέπει να πάει ένα AGV, αλλά το σύστημα κίνησης καθορίζει εάν το όχημα μπορεί να ακολουθήσει με ακρίβεια την προγραμματισμένη διαδρομή.

Στα αυτοματοποιημένα λιμάνια, τα AGV και τα αυτόνομα τρακτέρ ρυμούλκησης λειτουργούν υπό απαιτητικές συνθήκες που περιλαμβάνουν βαριά ωφέλιμα φορτία, συνεχή λειτουργία, έκθεση σε ψεκασμό αλατιού και συχνή επιτάχυνση και επιβράδυνση. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η ακρίβεια διεύθυνσης, η ανάλυση κωδικοποιητή και η απόκριση σερβομηχανισμού επηρεάζουν άμεσα την επαναληψιμότητα της τοποθέτησης.

Η Plutools αναπτύσσει ολοκληρωμένες λύσεις κίνησης για AGV, AMR, αυτόνομους ελκυστήρες και βιομηχανικά κινητά ρομπότ. Το χαρτοφυλάκιο προϊόντων της εταιρείας περιλαμβάνει κινητήριους τροχούς AGV, μονάδες μετάδοσης διεύθυνσης, σερβοκινητήρες χαμηλής-τάσης, σερβοκινητήρες και ενσωματωμένα συστήματα ελέγχου.

Σχεδιασμένες για απαιτητικές εφαρμογές σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους, οι λύσεις κινητήριων τροχών Plutools συνδυάζουν το τιμόνι, την οδήγηση, το φρενάρισμα και την ανάδραση υψηλής ανάλυσης σε συμπαγή συγκροτήματα, συμβάλλοντας στη βελτίωση της σταθερότητας του οχήματος, της ακρίβειας παρακολούθησης διαδρομής και της συνολικής απόδοσης πλοήγησης σε αυτοματοποιημένες θύρες και άλλα βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Σύναψη

Η τεχνολογία πλοήγησης AGV εξωτερικού χώρου συνεχίζει να εξελίσσεται καθώς οι αυτοματοποιημένες θύρες απαιτούν υψηλότερη απόδοση και μεγαλύτερη λειτουργική αξιοπιστία.

Η πλοήγηση με λέιζερ προσφέρει εξαιρετική ακρίβεια, το DGPS επιτρέπει την αποτελεσματική ανάπτυξη-μεγάλης περιοχής, το FROG έχει αποδείξει την αξία του σε αυτοματοποιημένα τερματικά εμπορευματοκιβωτίων, ενώ η ενσωματωμένη αδρανειακή πλοήγηση συνδυάζει ακρίβεια επιπέδου εκατοστών- με χαμηλότερες απαιτήσεις υποδομής και εξαιρετική προσαρμοστικότητα σε εξωτερικούς χώρους.

Καθώς η τεχνολογία αισθητήρων, οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης, η τοποθέτηση RTK και τα έξυπνα συστήματα κίνησης συνεχίζουν να βελτιώνονται, η σύντηξη πολλαπλών{0}}αισθητήρων θα παραμείνει η κύρια προσέγγιση για τα AGV εξωτερικού χώρου επόμενης- γενιάς, υποστηρίζοντας ασφαλέστερες, εξυπνότερες και πιο αποτελεσματικές αυτοματοποιημένες λειτουργίες λιμένων.