Robot mobile autonomo AMR SLAM, robot di trasferimento a guida autonoma per la movimentazione industriale di materiali.

Principi tecnologici fondamentali 

Il funzionamento del robot di movimentazione della serie YH si basa sul lavoro coordinato di quattro componenti principali: 

1. Percezione e posizionamento ambientale

- Utilizzare la tecnologia di fusione multisensore, inclusi radar laser, sensori visivi e sensori a ultrasuoni.

- La navigazione Laser SLAM può raggiungere un errore di posizionamento di ±10 mm e può mappare e navigare autonomamente senza beacon preimpostati.

- La navigazione SLAM visiva utilizza telecamere per identificare le caratteristiche ambientali, ha un costo relativamente basso ed è adatta a scenari di illuminazione stabili. 

2. Sistema di controllo del movimento

- Scenario a carico leggero (≤500 kg): utilizza la trazione differenziale o le ruote McNamee, supportando movimenti flessibili come il movimento in avanti, il movimento laterale e la rotazione, adatti per operazioni in passaggi stretti.

- Scenario di carico pesante (≥1 tonnellata): Utilizza la trazione tramite volante + meccanismo di sollevamento forche, con una capacità di carico fino a 5 tonnellate o più.

- In grado di operare in passaggi stretti. 

3. Pianificazione autonoma del percorso

- Calcolo in tempo reale del percorso di trasporto ottimale, con tempo di risposta inferiore a 500 ms.

- Quando più robot operano in un cluster, il sistema ottimizza automaticamente il percorso per evitare la congestione.

- In presenza di ostacoli dinamici, può decidere autonomamente di deviare o attendere anziché fermarsi semplicemente. 

4. Fusione multisensoriale per l'evitamento degli ostacoli

- Dotato di radar laser a 16 linee (campo visivo orizzontale 270°), dispositivo di rilevamento della distanza dal suolo (0,1 - 3 m) e sensore di collisione (soglia di pressione di attivazione 0,5 N).

- Grazie al meccanismo di compensazione della traiettoria, la telecamera inferiore acquisisce le caratteristiche del terreno per la calibrazione della posizione in tempo reale.

Composizione dei robot industriali

1. Corpo meccanico

Si tratta delle "ossa" e dei "muscoli" del robot, la parte che esegue direttamente l'azione.

1.1 Struttura: Solitamente è composta da una base, un braccio grande, un braccio piccolo, un polso e una flangia terminale.

1.2 Giunti e gradi di libertà: collegati da più giunti (rotanti o mobili), che forniscono diversi gradi di libertà (DOF). Il robot industriale a sei assi ha 6 gradi di libertà e simula la flessibilità di un braccio umano.

1.3 Effettore finale: uno strumento installato all'estremità del polso che è a diretto contatto con l'oggetto su cui si interviene. Ad esempio, pinze (pneumatiche/elettriche), ventose, pistole per saldatura, pistole a spruzzo, teste di smerigliatura, teste di taglio laser, ecc.

2. Sistema di azionamento

Questa è la "fonte di energia" dei robot industriali ed è responsabile della fornitura dell'energia necessaria al movimento delle diverse articolazioni.

2.1 Servomotori: i più comunemente utilizzati, offrono un controllo di posizione e velocità ad alta precisione e con tempi di risposta rapidi.

2.2 Dispositivi idraulici/pneumatici: Utilizzati in scenari di lavoro gravoso (idraulici) o di semplice serraggio (pneumatici), ma meno comuni nei robot multiasse ad alta precisione.

2.3 Riduttore: collega il motore al giunto per ridurre la velocità, aumentare la coppia e migliorare la precisione di posizionamento.

Componenti chiave: riduttore RV (spesso utilizzato per giunti con carichi pesanti) e riduttore armonico (spesso utilizzato per giunti con carichi leggeri o per giunti del polso).

3. Sistema di controllo

Questo è il "cervello" del robot, che elabora le informazioni, pianifica i percorsi e impartisce istruzioni.

3.1 Hardware del controllore: un computer industriale o un armadio di controllo dedicato contenente CPU, memoria e circuiti di interfaccia.

3.2 Software/Algoritmo di controllo:

3.2.1 Controllo del movimento: Risolvere la cinematica inversa e pianificare le traiettorie di movimento delle articolazioni per garantire fluidità e precisione.

3.2.2 Controllo logico: elabora i segnali di ingresso e di uscita (I/O) e coordina la cooperazione con altri dispositivi (ad esempio, nastri trasportatori, sensori).

3.2.3 Interfaccia uomo-macchina (HMI): Insegnare agli operatori a utilizzare il pannello di controllo per programmare, eseguire il debug e monitorare lo stato del robot.

4. Sistema percettivo

Questi sono i "cinque sensi" del robot, utilizzati per ottenere informazioni sullo stato interno e sull'ambiente esterno, e rappresentano la chiave per il raggiungimento dell'intelligenza.

4.1 Sensori interni:

4.1.2 Encoder: Rileva l'angolo e la velocità del motore per realizzare il controllo ad anello chiuso.

4.1.3 Sensore di coppia: rileva la forza di giunzione e viene utilizzato per il rilevamento delle collisioni o per la rettifica con controllo della forza.

4.2 Sensori esterni:

4.2.1 Sistema di visione: telecamera industriale, scanner 3D, per posizionamento, identificazione e controllo qualità.

4.2.2 Sensori di forza/tattili: montati all'estremità per l'assemblaggio di precisione o la rettifica a forza costante.

4.2.3 Sensori di sicurezza: Lidar, barriere fotoelettriche di sicurezza, utilizzati per monitorare il personale circostante e garantire uno spegnimento sicuro.

5. Sistemi di assistenza

Pur non essendo una parte mobile fondamentale, è essenziale per il funzionamento:

5.1 Sistema di alimentazione: alimentatore, regolatore di tensione.

5.2 Sistema del circuito pneumatico: Fornisce aria compressa alla pinza pneumatica o al cilindro di bilanciamento.

5.3 Sistema di raffreddamento: ventola o dispositivo di raffreddamento ad acqua per prevenire il surriscaldamento del motore e del quadro elettrico.

5.4 Recinzione di sicurezza e pulsante di arresto di emergenza: protezione fisica conforme agli standard di sicurezza.

I robot industriali sono ormai presenti in quasi tutti i settori manifatturieri. L'obiettivo principale è sostituire gli esseri umani nello svolgimento di compiti ripetitivi, pericolosi e che richiedono elevata precisione. 

1. Le applicazioni più diffuse

1.1 Movimentazione, carico e scarico

1.1.1 Prelievo e posizionamento automatico del materiale per macchine utensili, presse a iniezione, presse per stampaggio

1.1.2 Trasferimento dei materiali nei magazzini e nelle linee di produzione

1.2 Saldatura

1.2.1 Saldatura a punti e saldatura ad arco di carrozzerie automobilistiche

1.2.2 Saldatura di strutture in acciaio, macchinari edili e tubazioni

1.3 Assemblaggio

1.3.1 Fissaggio con viti, installazione dei cuscinetti, assemblaggio dei componenti

1.3.2 Assemblaggio di componenti elettronici 3C, elettrodomestici e componenti automobilistici

1.4 Rettifica, lucidatura, sbavatura

1.4.1 Lavorazione di ferramenta, accessori per il bagno, pezzi pressofusi, pezzi in lega di alluminio

1.4.2 Sostituzione del lavoro manuale, riduzione dei danni causati dalla polvere

1.5 Spruzzatura, rivestimento

1.5.1 Verniciatura di auto, elettrodomestici e mobili

1.5.2 Antideflagrante, uniforme, preserva la vernice

1.6 Pallettizzazione e imballaggio

1.6.1 Impilamento automatico di cartoni, sacchi e barili

1.6.2 Comunemente utilizzato in alimenti, bevande, prodotti chimici, logistica

1.7 Ispezione, selezione

1.7.1 Robot di visione: ispezione estetica, misurazione dimensionale, smistamento dei prodotti difettosi

1.7.2 Ampiamente utilizzato nell'industria elettronica, alimentare e farmaceutica

1.8 Taglio e lavorazione

1.8.1 Taglio laser, taglio ad acqua, rifilatura di cancelli, foratura

1.8.2 Lavorazione di automobili, lamiere, gomma e plastica

2. Principali settori di applicazione

2.1 Produzione automobilistica, il maggiore utilizzatore: saldatura a punti, saldatura ad arco, assemblaggio, verniciatura a spruzzo

2.2 Elettronica 3C, telefoni cellulari, computer: assemblaggio, ispezione, erogazione di colla

2.3 Macchine edili, escavatori, gru: saldatura, molatura

2.4 Ferramenta ed elettrodomestici, condizionatori d'aria, frigoriferi, utensili da cucina: saldatura, assemblaggio

2.5 Alimenti e prodotti farmaceutici: selezione, confezionamento e pallettizzazione

2.6 Logistica e magazzinaggio: smontaggio dei pallet, carico e scarico

2.7 Trasporto ferroviario, navi, strutture in acciaio: saldatura, taglio

3. Vantaggi dell'utilizzo dei robot

3.1 Qualità stabile ed elevata uniformità

3.2 Funzionamento continuo 24 ore su 24, elevata efficienza

3.3 Ridurre gli infortuni sul lavoro e le malattie professionali, i fumi di saldatura, la polvere di molatura, le alte temperature

3.4 Minori costi del lavoro, adatti alla produzione di massa.

Miglioramento dell'efficienza

- Funzionamento ininterrotto 24 ore su 24, senza limitazioni dovute alla fatica. Un singolo robot può sostituire 2-3 operai.

- Dopo l'introduzione in un determinato magazzino di e-commerce, il volume giornaliero di elaborazione degli ordini è aumentato da 50.000 a 120.000 articoli, con un conseguente incremento di efficienza del 140%.

- Il tempo di trasferimento dei veicoli tra le stazioni all'interno dello stabilimento è stato ridotto da 15 minuti a 5 minuti e il tempo di ciclo della linea di produzione è aumentato del 67%. 

Risparmi sui costi

- Il magazzino di medie dimensioni (con 5 robot) consente un risparmio annuo di oltre 400.000 yuan in costi di manodopera. L'investimento in attrezzature viene generalmente ammortizzato entro 1-2 anni.

- Il consumo energetico è pari solo al 30% di quello dei carrelli elevatori tradizionali. Supporta la ricarica automatica e può funzionare per 4 ore dopo una ricarica di 1 ora. 

Sicurezza e precisione

- Il sistema di evitamento ostacoli multisensore ha un tempo di risposta di ≤ 100 ms. In caso di ostacolo, è in grado di completare la frenata entro 0,3 secondi.

- Dopo l'applicazione in un magazzino industriale, l'incidenza degli incidenti relativi alla sicurezza nella movimentazione dei carichi si è ridotta a 0.

- Il tasso di errore nello smistamento delle merci è sceso dallo 0,1% nelle operazioni manuali allo 0,01%, e il tasso di danneggiamento delle merci è diminuito dal 2% a meno dello 0,2%.

- La precisione di posizionamento del materiale del nuovo veicolo robotizzato madre-figlio Ren per la lavorazione di fogli di alluminio è controllata entro un margine di errore di 5 mm. 

Flessibilità e intelligenza

- I robot possono formare una rete auto-organizzata tramite una rete locale e negoziare autonomamente la pianificazione del percorso e l'assegnazione dei compiti.

- Il sistema si integra perfettamente, realizzando l'automazione completa del processo di "stoccaggio - movimentazione - smistamento - scarico".

- Dopo l'implementazione da parte di un'azienda manifatturiera, l'efficienza della tracciabilità dei materiali sulla linea di produzione è aumentata dell'80%.