Czym są roboty AGV i AMR — różnice i zastosowania w automatyce

AGV to automatycznie sterowany pojazd transportowy poruszający się po wcześniej wyznaczonej trasie, określanej m.in. przez taśmy, przewody indukcyjne, znaczniki, reflektory lub punkty odniesienia. AGV robot realizuje powtarzalne zadania transportowe między ustalonymi punktami zakładu.

AMR to autonomiczny robot mobilny, który lokalizuje się na cyfrowej mapie otoczenia i samodzielnie planuje drogę do celu. Na podstawie danych z czujników może omijać przeszkody, wybierać alternatywne trasy i dostosowywać ruch do zmian zachodzących w magazynie lub na hali produkcyjnej.

Czym jest AGV?

AGV, czyli Automated Guided Vehicle, to automatycznie sterowany pojazd przeznaczony przede wszystkim do transportu materiałów, komponentów i gotowych produktów. Jego ruch odbywa się zazwyczaj po zaprojektowanej wcześniej trasie.

AGV może nawigować przy wykorzystaniu:

• przewodów indukcyjnych umieszczonych w posadzce,
• taśm magnetycznych lub optycznych,
• znaczników RFID,
• kodów QR,
• reflektorów laserowych,
• zaprogramowanych punktów orientacyjnych.

Pojazd realizuje określoną sekwencję przejazdów, na przykład odbiera paletę ze strefy przyjęcia, przewozi ją na linię produkcyjną, a następnie wraca do punktu startowego.

Największą zaletą AGV jest przewidywalność działania. Trasa, punkty zatrzymania i sposób realizowania zadania są dokładnie określone, dlatego pojazdy tego typu dobrze sprawdzają się w procesach, które nie zmieniają się często.

Ograniczeniem jest mniejsza elastyczność. Jeżeli linia produkcyjna zostanie przebudowana albo zmieni się układ regałów, może być konieczne ponowne wyznaczenie trasy, przemieszczenie znaczników lub modyfikacja infrastruktury nawigacyjnej.

Czym jest AMR?

AMR, czyli Autonomous Mobile Robot, to autonomiczny robot mobilny, który nie musi poruszać się wyłącznie po jednej fizycznie wyznaczonej trasie. Korzysta z cyfrowej mapy zakładu, lokalizuje własne położenie i oblicza drogę do wskazanego celu.

AMR robot wykorzystuje zazwyczaj kilka źródeł informacji:

• skanery laserowe,
• kamery,
• czujniki odległości,
• enkodery kół,
• jednostki inercyjne,
• dane zapisane na mapie otoczenia,
• informacje przekazywane przez system zarządzania flotą.

Na podstawie tych danych robot może rozpoznać przeszkodę, zwolnić, zatrzymać się albo wyznaczyć inną drogę. Nie oznacza to jednak pełnej dowolności ruchu. Robot nadal pracuje w granicach określonych przez mapę, reguły ruchu, strefy bezpieczeństwa i system nadrzędny.

AMR sprawdza się szczególnie w obiektach, w których:

• często zmienia się układ stanowisk,
• po tych samych ciągach komunikacyjnych poruszają się ludzie i wózki,
• konieczna jest obsługa wielu punktów odbioru i dostawy,
• zadania są dynamicznie przydzielane poszczególnym robotom,
• stopniowo rozbudowywana jest flota urządzeń.

AGV a AMR — czym się różnią?

Podstawowa różnica między AGV a AMR dotyczy sposobu nawigacji. AGV przemieszcza się głównie po ustalonej trasie, natomiast AMR samodzielnie planuje przejazd w granicach cyfrowej mapy.

Granica między tymi kategoriami nie zawsze jest jednoznaczna. Nowoczesny pojazd AGV może korzystać ze skanerów i zaawansowanych zabezpieczeń, natomiast AMR może realizować codziennie tę samą trasę.

O klasyfikacji decyduje przede wszystkim to, czy urządzenie jedynie podąża po zaprogramowanej ścieżce, czy samodzielnie lokalizuje się, analizuje otoczenie i wybiera drogę do celu.

Gdzie stosuje się roboty AGV i AMR?

Roboty mobilne wykorzystuje się przede wszystkim do automatyzacji transportu wewnętrznego. Zastępują lub uzupełniają ręczne przewożenie materiałów za pomocą wózków, paleciaków i ciągników logistycznych.

Transport między stanowiskami produkcyjnymi

AGV lub AMR może dostarczać komponenty na linię montażową i odbierać gotowe elementy. Pozwala to ograniczyć ręczne przejazdy oraz zsynchronizować transport z rytmem produkcji.

Przykładowe zadania to:

• dowóz pojemników z częściami,
• odbiór pustych opakowań,
• przewóz półproduktów między operacjami,
• obsługa gniazd produkcyjnych,
• dostarczanie narzędzi lub materiałów eksploatacyjnych.

Magazyny i centra dystrybucyjne

W magazynie roboty mogą przewozić palety, regały, kosze lub pojemniki między strefą przyjęcia, składowania, kompletacji i wysyłki.

AMR jest szczególnie przydatny wtedy, gdy zadania transportowe są przydzielane dynamicznie. System zarządzania flotą może wybrać najbliższego dostępnego robota i skierować go do punktu, w którym aktualnie potrzebny jest transport.

Linie montażowe

Platforma mobilna może przewozić montowany produkt przez kolejne stanowiska. Rozwiązanie takie pozwala ograniczyć wykorzystanie stałych przenośników i ułatwia zmianę kolejności operacji.

Robot może również pełnić funkcję:

• mobilnego stołu montażowego,
• platformy do transportu ciężkiego elementu,
• autonomicznego wózka dostarczającego części,
• nośnika współpracującego z robotem przemysłowym.

Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

W kontrolowanym środowisku AGV i AMR mogą ograniczać liczbę ręcznych operacji transportowych oraz wspierać powtarzalny przepływ materiałów. Konstrukcja pojazdu, kół, obudów i napędów musi być jednak dopasowana do wymagań związanych z czyszczeniem, wilgotnością oraz higieną.

Kiedy wybrać AGV, a kiedy AMR?

AGV będzie dobrym rozwiązaniem, gdy proces jest stabilny, trasy są stałe, a pojazd ma przez długi czas realizować tę samą sekwencję przejazdów. Pozwala to zbudować przewidywalny system bez konieczności wdrażania rozbudowanej autonomicznej nawigacji.

AMR warto rozważyć, gdy:

• układ magazynu lub produkcji często się zmienia,
• pojazd musi obsługiwać wiele punktów,
• trasy są czasowo blokowane,
• zadania są generowane dynamicznie,
• planowana jest stopniowa rozbudowa floty,
• potrzebna jest współpraca z systemem WMS, MES lub innym systemem nadrzędnym.

Przy wyborze nie należy porównywać wyłącznie ceny pojedynczego robota. Trzeba uwzględnić również koszty przygotowania infrastruktury, konfiguracji, utrzymania, przyszłych zmian procesu oraz integracji z systemami zakładu.

Jakie komponenty automatyki są potrzebne do budowy AGV lub AMR?

AGV i AMR są kompletnymi systemami mechatronicznymi. Ich prawidłowe działanie zależy nie tylko od algorytmu nawigacji, ale również od odpowiednio dobranych napędów, czujników i elementów mechanicznych.

Napęd trakcyjny

Napęd trakcyjny odpowiada za wprawianie pojazdu w ruch. W jego skład mogą wchodzić:

• serwomotor lub inny silnik elektryczny,
• przekładnia redukcyjna,
• koło trakcyjne,
• enkoder,
• hamulec postojowy,
• sterownik napędu.

Moment na kole musi wystarczyć do ruszenia pojazdu z pełnym ładunkiem, pokonania oporów toczenia oraz wjazdu na dopuszczalne pochylenie.

Układ skrętu

W zależności od konstrukcji pojazd może skręcać przez:

• różnicowanie prędkości kół po obu stronach,
• obracanie całego modułu koła,
• zastosowanie koła kierowanego,
• wykorzystanie kół omnikierunkowych.

Moduł ze zintegrowanym napędem trakcji i skrętu ułatwia budowę zwrotnej platformy, ale wymaga precyzyjnego sterowania oraz informacji zwrotnej o położeniu koła.

Enkodery i czujniki położenia

Enkodery mierzą obrót silnika lub koła. Dane te są wykorzystywane do regulacji prędkości, kontroli przebytej drogi i szacowania pozycji pojazdu.

W układzie mogą znaleźć się także:

• czujniki położenia zespołu skrętnego,
• czujniki krańcowe,
• inklinometry,
• czujniki obecności ładunku,
• skanery bezpieczeństwa,
• czujniki wykrywające przeszkody.

Hamulec

Hamulec postojowy utrzymuje pojazd po zatrzymaniu i może ograniczać ryzyko stoczenia się platformy na pochyleniu. Nie każdy hamulec postojowy jest jednak przeznaczony do regularnego zatrzymywania poruszającego się pojazdu. Hamowanie dynamiczne wymaga odpowiednio zaprojektowanego rozwiązania.

MoveSpin — zintegrowany napęd dla platform AGV i AMR

MoveSpin to rodzina zintegrowanych jednostek napędowych przeznaczonych do platform AGV i AMR. W zależności od wariantu może tworzyć moduł trakcyjny, różnicowy albo zespół łączący napęd trakcji z oddzielnym napędem skrętu koła.

Podstawowa konfiguracja może obejmować serwomotor PMSM, przekładnię, enkoder, hamulec oraz koło z powierzchnią poliuretanową. Konstrukcja została opracowana tak, aby znaczna część napędu mieściła się wewnątrz obrysu koła, co ogranicza przestrzeń potrzebną do zabudowy.

Wybrane warianty MoveSpin oferują:

• koła o średnicach 140, 160 lub 200 mm,
• standardowe zasilanie magistrali DC 48 V, z opcją 24 V na zamówienie,
• obciążenie do 500 kg na jedno koło w wersjach o większej nośności,
• moment nominalny na kole do 36 Nm,
• hamulec postojowy w standardzie,
• różne warianty enkoderów i interfejsów,
• opcjonalne czujniki krańcowe oraz enkodery bezpieczeństwa.

Parametry zależą od konkretnego wykonania. Przykładowo model MS 140-500 osiąga nominalną prędkość pojazdu 0,7 m/s i szczytową 1,7 m/s, natomiast różnicowa jednostka MS 200-500 może osiągać odpowiednio 1 i 2,49 m/s. Lżejszy wariant MS 200-060 jest przeznaczony do obciążenia do 60 kg na koło i może osiągać prędkość szczytową do 4,19 m/s.

Szczegóły dostępnych wykonań można sprawdzić na stronie produktu MoveSpin. Jednostka może zostać dopasowana m.in. pod względem rodzaju enkodera, reduktora, hamulca, koła oraz dodatkowych czujników.

AGV i AMR należy dobierać do całego procesu

AGV sprawdza się w stabilnym procesie z powtarzalnymi trasami, natomiast AMR daje większą elastyczność w zmiennym środowisku. O wyborze powinny decydować nie tylko możliwości samego robota, ale również układ hali, rodzaj ładunku, natężenie ruchu, wymagane bezpieczeństwo i sposób integracji z systemem zarządzania produkcją lub magazynem.

Przy projektowaniu własnej platformy trzeba określić przede wszystkim:

• maksymalną masę pojazdu z ładunkiem,
• wymagany moment i prędkość jazdy,
• dopuszczalne pochylenie,
• promień skrętu,
• rodzaj nawierzchni,
• przewidywany czas pracy,
• sposób hamowania,
• rodzaj enkoderów i sprzężenia zwrotnego,
• przestrzeń dostępną na zabudowę napędu.

Na tej podstawie można dobrać jednostkę trakcyjną i skrętną, która zapewni wymaganą dynamikę, nośność i dokładność prowadzenia pojazdu.

FAQ

Czym różni się AGV od AMR?

AGV porusza się zwykle po wcześniej wyznaczonej trasie i po napotkaniu przeszkody najczęściej się zatrzymuje. AMR lokalizuje się na cyfrowej mapie, analizuje otoczenie i może samodzielnie wyznaczyć alternatywną drogę do celu.

Jak nawigują roboty AGV?

AGV mogą korzystać z przewodów indukcyjnych, taśm magnetycznych, linii optycznych, kodów, znaczników RFID lub reflektorów laserowych. Sposób nawigacji zależy od konstrukcji pojazdu oraz infrastruktury zakładu.

Jak nawigują roboty AMR?

AMR wykorzystują mapę otoczenia oraz dane ze skanerów, kamer, enkoderów i innych czujników. Na ich podstawie określają własne położenie, planują trasę i reagują na przeszkody pojawiające się podczas przejazdu.

Jakie komponenty automatyki są potrzebne do budowy AGV lub AMR?

Podstawowe elementy to napęd trakcyjny, sterownik, przekładnia, koła, enkodery, czujniki otoczenia, system bezpieczeństwa, hamulec i źródło zasilania. AMR wymaga dodatkowo odpowiedniego systemu lokalizacji, mapowania i dynamicznego planowania trasy.