רכבים אוטונומיים (AGV ) ומערכות של רכבים אוטונומיים (AGVS ) הינם אבן יסוד מאוד חשובה בהרחבת הגמישות של תהליכי הייצור ותהליכי הלוגיסטיקה בעידן המודרני . שימוש בAGV בודד או בקבוצה, מהווים כבר כיום את כוח החלוץ של מערכות סייבר-פיזיקליות בindustry 4.0 .כיום הרכבים הללו נעים ועובדים בצורה אוטונומית וניתן להתייחס אליהם כאל יחידות עבודה עצמאיות בעלות יכולות של אופטימיזציה עצמיות ברצפת הייצור וכן במערך הלוגיסטיקה.
טכנולוגיות סורקי הלייזר –לידארים אשר משמשת בעיקר לזיהוי מכשולים בAGV התפתחה בשנים האחרונות וכיום מהווה את ליבת טכנולוגיית המיקום של רובוטים נעים חכמים קומפקטיים – Smart compact AGV . במאמר זה נשתמש בדוגמאות רובוטים ללוגיסטיקה על מנת לסקור את יתרונות הלידאר בשימוש ברובוטים אלו.
העידן המודרני מציב לא מעט אתגרים בפני חברות הלוגיסטיקה – התפתחות תעשיית הe-commerce מכריחה חברות לוגיסטיקה רבות להכניס אוטומציה אלום לא מעט מחסנים תוכננו עם מעברים צרים יחסית המאכלסים בן אדם בלבד . על מנת לתת מענה למחסנים אלו פותחו רובוטים קטנים וקומפקטיים המסוגלים לעקוב אחר בן אדם המלקט את המוצרים מהמדפים לרובוט אשר לוקח אותם לתחנה הבאה.
רובוטים אלו (Smart compact AGV ) ,על מנת לשמור על מידות קומפקטיות לא יכולים לשלב סורקי לייזר בצד שימוש בחיישנים נוספים. הפתרון האידאלי הינם לידארים קומפקטיים- הן לידארים רגילים והן לידארים בטיחות ( (safety Lidar.
סורקי הלייזר –לידארים מביאים עימם יתרונות רבים לשימושים ברובוטים אלו ( compact Smart AGV ) בין היתרונות העיקריים ניתן למנות – עמידות לתאורת סביבה , שילוב של מיפוי ומיקום , רזולוציה גבוה ויכולת של שילוב פונקציות בטיחות ביחד עם כל היתרונות הללו.
עמידות לתאורת סביבה
היתרון הבולט של לידאר מול שאר הטכנולוגיות הינה העמידות הגבוהה מאוד של הלידאר לתאורת הסביבה. טכנולוגיות אחרות, כגון שימוש במצלמות , מאבדים את יכולות המיקום והזיהוי שלהם כתוצאה מעודף/חוסר תאורה ומצריכים שימוש באמצעי תאורה חיצוניים. שימוש באמצעים אלו לא תמיד נותן מענה מקיף לחסרונות של המצלמות . כאשר רובוט נע במקום סגור ונפתח חלון או דלת המכניסים אור חזק מאוד אשר עלול לסנוור את המצלמה ולגרום לרובוט לאבד את המיקום שלו.
לעומת זאת הלידאר שולח אות אור עצמי שלו ההופך אותו למכשיר אקטיבי עצמאי שאינו תלוי באמצעים חיצוניים והמסוגל לתפקד גם בחושך מלא וגם לעבור ליד חלון פתוח עם סיכוי קלוש להסתנוור ולאבד את המיקום שלו.
ניווט ומיקום סימולטני (SLAM )
מיקום ומיפוי סימולטני ( Simultaneous location and mapping ) מתבסס על סדרת אלגוריתמים אשר מנתחים את ענן הנקודות הנמדד על ידי הלידאר . ניתוח זה משרת 2 מטרות עיקריות : 1) בניית מפה של סביבת הרובוט 2) מיקום הרובוט על גבי המפה . שילוב המפה והמיקום מאפשר לרובוט לבנות מסלול תנועה ולמניעת התנגשות עם עצמית דינאמית ( היכולת של הרובוט להימנע מהתנגשות בעצמים המופיעים פתאומית במסלול הרובוט ) .
במילים אחרות , הרובוט חייב להיות בעל יכולת ניטור רציף של המסלול ולשנות אותו בהתאם למכשולים המופיעים עליו. תכונה זו מאוד חשובה במיוחד בשימושים לוגיסטיים בהם רובוט עובדים בצד עובדים אנושיים.
דוגמא אופיינית לשימוש כזה הינה רובוט העוקב אחרי עובד אנושי המלקט מוצרים במחסן. הרובוט צריך להגיע לעצירה מלאה כאשר העובד עוצר ועל ידי כך להימנע מפגיעה בעובד ולהיות במרחק מספק מהעובד שהוא יוכל להעמיס את המטען על גבי הרובוט בבטחה.
רזולוציה גבוהה
לידארים לרוב הינם בעלי רזולוציה גבוהה בהשוואה לטכנולוגיות מקבילות , רזולוציה גבוהה מאפשר זיהוי מהיר וודאי של אובייקטים קטנים אשר משפיע את תיכנון המסלול. על מנת להגיע לרזולוציות גבוהה נדרש להשתמש בטכנולוגיות מיוחדות . טכנולוגיה המאפשרת רזולוציה גבוהה הינה HDDM – High-Definition distance measurement .
טכנולוגיה זו שפותחה על ידי SICK משתמשת ב84 מיקרו-פולסים למדידה על מנת להגדיל את ההסתברות של זיהוי עצמים קטנים ומורכבים ( למשל עצמים שקופים ) . טכנולוגיה זו מאפשרת לרובוט לזהות את אותם עצמים בעיתיים , לבצע אופטימיזציה של המסלול ולעקוף את המכשולים בבטחה ובמהירות .
בטיחות ( SAFETY )
רובוטים הנעים בסביבת עובדים אנושיים נדרשים לשלב אמצעי בטיחות במקביל ללידאר. על מנת לאפשר להטמיע טכנולוגיות בטיחות גם ברובוטים קומפקטיים פותחו לידארים בעלי פונקציות בטיחות . הלידאר מנטר את סביבת הרובוט באספקט הבטיחות במקביל למיפוי והמיקום. לרוב לידארים לבטיחות הינם בעלי “שדות” דינאמיים המאפשרים לבצע מספר תגובות בהתאם למרחק המכשול מהרובוט. שימוש בבקר בטיחות המותקן על גבי הרובוט מאפשר ניטור נתונים המתקבלים מרכיבים שונים של הרובוט ובהתאם משפיע על תנועת הרובוט. לדוגמא , באמצעות אנקודר המורכב על גלגלי הרובוט בקר הבטיחות מחשב את מהירות הרובוט ועל ידי כך משנה את טווח המדידה של לידאר הבטיחות , קרי , מגדיל את טווח המדידה של הלידאר ככל שהמהירות עולה ועל ידי כך מאשפר לרובוט להגיב בזמן על ידי ההפעלת הבטיחות המתאימה . פונקצית בטיחות מסוג SLS –SAFTY LIMIT SPEED תופעל כאשר לידאר הבטיחות יתריע על המצאות חפץ בשדה הרחוק מהרובוט , SBC –SAFETY BRAKE CONTROL תופעל כאשר המכשול יכנס לשדה קרוב יותר לרובוט .
תמונה 1.סורקי לייזר בטיחותיים בעלי אזורי זיהוי דינאמיים
תמונה 2. סוגי רובוטי AGV הנפוצים כיום בתחום האוטומציה בלוגיסטיקה
