Operare autonomă a stivuitorului în aer liber

Specialistul în intralogistică Linde Material Handling și Universitatea de Științe Aplicate (UAS) din Aschaffenburg au prezentat rezultatele proiectului de cercetare „KAnIS – Cooperative Autonomous Intralogistics Systems” cu demonstrații live pe locul de testare de la uzina Linde din Aschaffenburg pe 5 decembrie 2023. În mai multe subproiecte, au fost dezvoltate soluții pentru aplicațiile solicitante ale stivuitoarelor contrabalansate autonome, care transportă încărcături atât în ​​interior, cât și în exterior. Un accent a fost pus pe comportamentul cooperant al acestor vehicule care fac schimb de informații în timp real printr-o rețea 5G și un server edge și se pot avertiza reciproc asupra obstacolelor. Proiectul, care a derulat aproape patru ani, a fost finanțat cu aproximativ 2,8 milioane de euro, ca parte a programului de cercetare și dezvoltare „Tehnologia Informației și Comunicațiilor” al Statului Liber Bavaria.

„Vehiculele autonome vor prelua treptat din ce în ce mai multe sarcini de transport”, afirmă Stefan Prokosch, inițiatorul proiectului KAnIS la Linde MH. În calitate de lider tehnologic în industrie, specialistul în intralogistică dorește să pună la dispoziția clienților care folosesc stivuitoare contrabalansate beneficiile vehiculelor autonome pentru a transporta mărfuri sau pentru a încărca și descărca camioane grele. „Totuși, cerințele pentru stivuitoarele care funcționează în spații exterioare sunt mult mai mari decât cele pentru vehiculele pur interioare. Acestea includ capacitatea de a funcționa pe pante și pante, prezența unui volum semnificativ mai mare de oameni și trafic și diferite influențe meteorologice și condiții de temperatură. care trebuie luate în considerare”, explică Prokosch. „Mulțumită muncii de cercetare în comun cu Aschaffenburg UAS, am reușit să dezvoltăm soluții viabile pentru aceste cerințe complexe. Odată ce proiectul este finalizat, aceste constatări vor forma o bază esențială pentru proiecte de dezvoltare ulterioare”.

Scopul general al proiectului a fost să investigheze modul în care comportamentul cooperant al vehiculelor autonome în rețea poate îmbunătăți fiabilitatea operațională și performanța de manevrare. Pentru a rezolva această sarcină largă, s-au format mai multe subproiecte pentru a aborda locația vehiculului, reglementarea și controlul, precum și cooperarea cu stivuitorul, recunoașterea transportatorului de sarcină, impactul influențelor vremii, întreținerea predictivă, optimizarea rutei și gestionarea automată a încărcăturii.

"Pentru universitate, proiectul KAnIS a fost un proiect de cercetare foarte complex, interdisciplinar. Au fost implicați zece profesori și numeroși asistenți de cercetare și studenți", a rezumat prof. dr. Hans-Georg Stark, manager de proiect KAnIS, Facultatea de Inginerie de la Aschaffenburg UAS, în timpul evenimentului. „Ambele parteneri de proiect au beneficiat foarte mult de schimbul intens dintre activitățile de cercetare științifică ale Aschaffenburg UAS și mulți ani de experiență a Linde MH în dezvoltarea vehiculelor”.

Scenarii de testare orientate spre practică în condiții realiste

Patru stivuitoare electrice contrabalasate Linde E20, E25 și E3{0 cu o capacitate de încărcare de 2,0 până la 3,0 tone au fost automatizate și echipate cu direcție electrohidraulică (Linde Steer Control), sistemul de asistență Linde Safety Pilot cu electronică. diagramă de sarcină și un poziționator furcă integrat. „Implementarea practică a rezultatelor cercetării a fost un aspect important atât pentru Linde MH, cât și pentru Aschaffenburg UAS”, a subliniat Mark Hanke, șef al departamentului de pre-dezvoltare laLinde MH. Începând de anul viitor, vehiculele urmează să fie dezvoltate și testate în continuare, astfel încât să poată îndeplini patru sarcini specifice de manipulare a materialelor în viitor. Acestea includ transportul lăzilor din plasă de sârmă și a paleților care conțin baterii, precum și relocarea cadrelor vehiculelor și a dispozitivelor de protecție deasupra capului, care trebuie transportate pe suporturi speciale de încărcare de la pre-asamblare la liniile principale de asamblare.

Primele două aplicații sunt operațiuni pur în aer liber, în timp ce celelalte două necesită ca camioanele să se deplaseze atât în ​​interior, cât și între hale. Trebuie depășite înclinații de 8 la sută, iar pe holuri sunt și alte AGV-uri și vehicule acționate manual. Pentru a se asigura că cele patru stivuitoare KAnIS pot ridica în mod fiabil paleții, lăzile din plasă de sârmă și cadrele metalice, chiar dacă nu sunt aliniate precis cu podeaua, acestea sunt echipate cu o cameră mobilă montată între furci. Măsoară buzunarele suportului de încărcare, astfel încât furcile să poată fi poziționate corect prin intermediul deplasării laterale. Au fost de asemenea adaptate designul cadrului vehiculului, ușa bateriei și contragreutatea. „Scopul nostru a fost să integrăm cât mai mult posibil scanerele de siguranță, camerele și senzorii în conturul vehiculului, astfel încât dimensiunile camionului să rămână cât mai apropiate de versiunea standard”, spune Hanke. În interior, vehiculele se localizează prin intermediul scanerelor laser, în aer liber, folosesc GPS diferențial (Global Positioning System), o metodă de creștere a preciziei GPS-ului. În plus, dispun de senzori locali suplimentari pentru trecerea de la zonele interioare la cele exterioare. Spre deosebire de omologii lor acționați manual, stivuitoarele automate se deplasează întotdeauna în sens invers pe rutele lor definite pentru a preveni alunecarea sarcinii de pe furci în cazul unei opriri de urgență.

Comunicare în timp real cu camioanele și infrastructura

Un accent deosebit al proiectului de cercetare a fost pe percepția stivuitoarelor automate asupra mediului înconjurător pentru a asigura interacțiunea lor fiabilă cu alți utilizatori ai drumului. În acest scop, vehiculele sunt echipate cu scanere 3D și camere HD pe lângă senzorii sistemului de protecție personală. Datele camerei formează baza pentru detectarea și clasificarea obiectelor cu ajutorul algoritmilor AI și apoi localizarea acestora pentru a regla viteza vehiculului și a-l încetini până la oprire. Dar asta nu este tot. O altă problemă cheie s-a concentrat pe situațiile critice care apar atunci când oamenii se află în zone ascunse care nu pot fi detectate de senzorii stivuitorului și se apropie de calea de deplasare a vehiculului. Aici intervine cooperarea între stivuitoare, deoarece dacă un alt stivuitor se află în apropiere, acesta poate oferi informațiile relevante. Cu toate acestea, acest lucru necesită transmiterea în timp real a datelor de percepție. Pentru a atinge aceste latențe scăzute, Linde a înființat o rețea privată 5G la uzina din Aschaffenburg. Datele de percepție sunt transmise de la stivuitoare către un server edge, care utilizează obiectele detectate local pentru a crea o listă globală a tuturor obiectelor detectate și o trimite înapoi la stivuitoare.

Testul a fost efectuat folosind un manechin pentru testul de impact care iese brusc din spatele unui perete și intră în calea stivuitorului. Fără un comportament cooperant, stivuitorul automat nu se poate opri la timp și dă peste manechin. Cu toate acestea, dacă primește informații în timp real de la un stivuitor din apropiere, poate anticipa situația periculoasă din timp și poate frâna la timp. Deoarece nu este întotdeauna posibil să presupunem că un al doilea stivuitor este în apropiere, opt scanere laser 3D staționare au fost instalate la intersecții și porți de-a lungul rutelor pe care stivuitoarele KAnIS le vor parcurge în viitor. Listele de obiecte locale ale scanerelor laser staționare sunt, de asemenea, îmbinate pe serverul edge și informațiile sunt puse la dispoziție tuturor vehiculelor.

„Rețelele wireless rapide sunt condiția prealabilă pentru ca stivuitoarele autonome să poată acționa în mod cooperant în zonele exterioare și să reacționeze la situații de trafic neprevăzute în timp real”, a subliniat prof. dr. Klaus Zindler, vicepreședinte pentru cercetare și transfer la Aschaffenburg UAS, la eveniment. „Scopul nostru este să dezvoltăm standarde și algoritmi generali folosind metode AI, care pot fi apoi aplicate în mod flexibil diferitelor vehicule și aplicații și să continue să învețe.”

Sistem de curatare pentru senzori, incarcare baterie cu robot

Un alt pachet de lucru a analizat cum să curățați senzorii optici din apropierea solului atunci când se murdăresc din cauza stropilor de apă în ploaie sau a suprafețelor ude ale drumurilor. Acest lucru este esențial deoarece, dacă detectarea fiabilă a obiectelor nu mai este posibilă, sistemul de protecție a operatorului va aduce automat camionulîn condiții de siguranțăla o oprire. Pentru a preveni acest lucru, echipa de proiect a dezvoltat un sistem de curățare care folosește aer comprimat pentru a elimina orice picături de apă murdară care s-ar fi putut aduna pe scanerele laser.

O altă echipă de proiect a investigat posibile soluții pentru încărcarea autonomă a bateriilor stivuitorului. Rezultatul a fost în favoarea unui robot bazat pe inteligență artificială care conectează mufa de încărcare la priza de încărcare a stivuitorului. Partea din spate a camionului a fost modificată în consecință și a fost adăugată o clapă de încărcare acționată automat pentru a proteja priza de încărcare de murdărie și stropi de apă.