1 Introduzione

I robot mobili industriali sono apparecchiature intelligenti utilizzate nella logistica industriale e negli ambienti produttivi. Questi robot sono generalmente dotati di sistemi di navigazione e sono controllati centralmente da sistemi di controllo di bordo. Adottano principalmente strutture di mobilità su ruote e integrano sistemi di alimentazione o meccanismi di trasmissione di potenza per eseguire compiti come la movimentazione dei materiali, la collaborazione nella produzione e la consegna automatizzata.

Dal punto di vista dell’architettura di sistema, i robot mobili industriali sono generalmente costituiti da più moduli, tra cui la struttura della carrozzeria del veicolo, il sistema di guida, il meccanismo di esecuzione, il sistema di protezione della sicurezza, il sistema di controllo, il sistema di alimentazione, il sistema di navigazione, il sistema di comunicazione e il sistema di interazione uomo-macchina. L’elevato livello di integrazione tra questi sottosistemi consente ai robot di operare in modo stabile, sicuro ed efficiente in ambienti industriali complessi.

Con il rapido sviluppo dell’automazione industriale e della produzione intelligente, i robot mobili industriali si sono evoluti in diversi percorsi tecnologici. In termini di metodi di navigazione, le tecnologie comunemente utilizzate includono la navigazione elettromagnetica, la navigazione con banda magnetica, la navigazione con chiodi magnetici, la navigazione con codice QR, la navigazione ottica, la navigazione laser, la navigazione visiva, la navigazione inerziale, la navigazione RFID e la navigazione con fusione multi-sensore. In termini di metodi di guida, i sistemi possono essere classificati in strutture a trazione singola-, doppia-ruota e multi-ruota. Dal punto di vista dell'architettura del telaio, le configurazioni includono strutture di trasmissione differenziale, strutture di trasmissione sterzante, strutture di ruote mecanum, strutture cingolate e strutture di tipo-asse.

Inoltre, a seconda delle diverse funzioni applicative, i robot mobili industriali possono essere classificati anche in robot di movimentazione, robot di traino, robot di assemblaggio, robot di ispezione, robot di smistamento e robot ibridi. Poiché gli scenari applicativi continuano ad espandersi, vari tipi di robot mobili hanno gradualmente formato sistemi tecnici e modelli applicativi rappresentativi.

2 robot mobili autonomi (AMR)

2.1 Panoramica della tecnologia AMR

I robot mobili autonomi (AMR) rappresentano una delle categorie di robot mobili industriali in più rapida crescita negli ultimi anni. A differenza degli AGV tradizionali che si basano su percorsi fissi, gli AMR possiedono capacità di percezione ambientale, localizzazione autonoma e pianificazione del percorso dinamico-, che consentono loro di operare in modo flessibile in ambienti complessi.

Attualmente, gli AMR vengono applicati principalmente nella produzione industriale e negli scenari logistici intelligenti. I loro approcci tecnologici principali includono principalmente lo SLAM laser e lo SLAM visivo. Attraverso algoritmi di mappatura ambientale e localizzazione in tempo reale-, i robot possono ottenere una navigazione e una pianificazione del percorso autonome anche in ambienti sconosciuti.

Nelle applicazioni pratiche, gli ambienti di produzione spesso cambiano frequentemente e richiedono un'elevata flessibilità del sistema. Di conseguenza, gli AMR stanno gradualmente diventando il tipo principale di robot mobile utilizzato negli scenari di produzione intelligente.

2.2 Tendenze dello sviluppo tecnologico

Attualmente, la maggior parte degli AMR industriali si basa ancora principalmente sulla tecnologia laser SLAM. Ciò è dovuto principalmente al fatto che LiDAR funziona bene in termini di stabilità, adattabilità ambientale e precisione di posizionamento. Sebbene lo SLAM visivo offra vantaggi in termini di costi e possa estrarre più informazioni semantiche, deve ancora affrontare sfide in ambienti di illuminazione complessi e scenari con texture visiva insufficiente.

Le tendenze di sviluppo future si riflettono principalmente in diversi aspetti.

Innanzitutto, la fusione multi-sensore diventerà l'approccio tecnologico tradizionale. Un singolo sensore non può soddisfare pienamente i requisiti di affidabilità degli ambienti industriali. Pertanto, LiDAR, sistemi di visione, navigazione inerziale e tecnologie di posizionamento ad alta-precisione verranno gradualmente integrati per formare sistemi di navigazione più stabili.

In secondo luogo, le capacità di percezione tridimensionale continueranno a migliorare. Con il progresso della tecnologia LiDAR 3D, i robot mobili non solo eseguiranno la navigazione bi-dimensionale, ma raggiungeranno anche la percezione ambientale tridimensionale-, fornendo le basi per evitare gli ostacoli, collaborare e prendere decisioni intelligenti-in scenari complessi.

Inoltre, i robot mobili si espanderanno gradualmente dagli ambienti interni alle applicazioni esterne e semi-esterne, svolgendo ruoli importanti in scenari come campus intelligenti, miniere intelligenti e aeroporti intelligenti.

3 Forcella-Tipo Robot mobili

3.1 Caratteristiche Tecniche

I robot mobili a forca-sono apparecchiature automatizzate per la movimentazione-di materiali sviluppate integrando sistemi di navigazione, tecnologia di controllo automatico e sistemi di sicurezza nelle tradizionali piattaforme di carrelli elevatori. Applicando la tecnologia di guida autonoma alle piattaforme dei carrelli elevatori, questi robot possono eseguire operazioni automatizzate come la movimentazione, l’impilamento e il trasporto delle merci.

Negli ultimi anni, con la crescente domanda di logistica automatizzata nelle imprese, i carrelli elevatori senza pilota sono gradualmente diventati un segmento importante del mercato dei robot mobili industriali.

3.2 Tendenze di sviluppo

In termini di tecnologia di navigazione, la navigazione SLAM sta gradualmente diventando la soluzione tradizionale per i carrelli elevatori autonomi. Rispetto alla navigazione tradizionale con riflettore laser, la navigazione SLAM offre vantaggi significativi in ​​termini di efficienza di implementazione e flessibilità del sistema.

In termini di progettazione del prodotto, alcune aziende stanno iniziando ad andare oltre le tradizionali strutture dei carrelli elevatori sviluppando design innovativi di telai e forche. Gli esempi includono strutture a forma di U-, strutture a forche laterali- e strutture a doppia-gestione dei pallet, che mirano tutte a migliorare l'efficienza operativa e l'utilizzo dello spazio.

Allo stesso tempo, anche la miniaturizzazione e il design leggero sono importanti direzioni di sviluppo per i robot mobili di tipo fork-. Questi prodotti sono compatti, altamente flessibili e facili da implementare, il che li rende particolarmente adatti per il trasporto di materiali a breve-distanza all'interno degli stabilimenti.

Robot di stoccaggio a 4 contenitori

4.1 Panoramica della tecnologia

I sistemi robotizzati di stoccaggio contenitori (CTU, Container Transfer Unit) sono sistemi di picking automatizzati utilizzati nella logistica di magazzino. Questi sistemi sono tipicamente costituiti da robot mobili, sistemi di scaffalature, sistemi di ricarica, postazioni di lavoro e sistemi di pianificazione intelligenti.

I robot utilizzano cassette o cartoni originali come unità di movimentazione e si muovono autonomamente per completare attività come l'accesso agli scaffali e il prelievo degli ordini.

4.2 Tendenze dello sviluppo tecnologico

In termini di tecnologia di navigazione, la navigazione tramite codice QR rimane la soluzione tradizionale per i robot di stoccaggio dei contenitori. Poiché gli ambienti di magazzino sono relativamente fissi e richiedono una minore flessibilità del percorso, la navigazione tramite codice QR offre chiari vantaggi in termini di costi e stabilità.

Dal punto di vista dell’innovazione tecnologica, il mercato dei robot per lo stoccaggio dei contenitori ha già formato un sistema di prodotti relativamente maturo. L’innovazione del settore si concentra principalmente su diversi aspetti.

Il primo è l’ottimizzazione continua delle prestazioni dell’hardware, come il miglioramento della velocità del robot, della capacità di carico e della durata della batteria.

Il secondo è il continuo aggiornamento dei sistemi software, in cui vengono utilizzati algoritmi di pianificazione intelligenti per ottimizzare l’efficienza complessiva dei sistemi di magazzino.

Il terzo è l’innovazione delle soluzioni di sistema, ad esempio consentendo la collaborazione tra diversi tipi di robot per migliorare ulteriormente l’efficienza logistica complessiva.

5 robot mobili ibridi

5.1 Panoramica della tecnologia

I robot mobili ibridi sono sistemi robotici intelligenti che combinano una piattaforma mobile con un braccio robotico. Tali sistemi sono generalmente costituiti da un telaio mobile, un braccio robotico, un sistema di visione e un-effettore finale, che consente loro di eseguire attività operative durante gli spostamenti.

Combinando mobilità e capacità di manipolazione, questi robot possono eseguire attività di produzione più complesse come l’assemblaggio automatizzato, lo smistamento dei materiali e l’ispezione della qualità.

5.2 Tendenze di sviluppo

Nelle fasi iniziali, i robot mobili ibridi spesso facevano affidamento sulla navigazione magnetica e richiedevano dispositivi di posizionamento aggiuntivi per eseguire operazioni ad alta-precisione. Con lo sviluppo della tecnologia AMR, le piattaforme mobili di navigazione autonoma stanno gradualmente diventando la piattaforma principale per i robot ibridi.

Le tendenze di sviluppo future comprendono principalmente diversi aspetti.

In primo luogo, i sistemi di controllo saranno ulteriormente integrati. Il controllo coordinato tra robot mobili e bracci robotici diventerà una tecnologia chiave e i controllori unificati potrebbero eventualmente consentire operazioni completamente coordinate.

In secondo luogo, la tecnologia di posizionamento a fusione multi-sensore migliorerà ulteriormente le capacità di percezione spaziale dei robot, migliorando così la precisione e la stabilità complessive del sistema.

Inoltre, con lo sviluppo dell’intelligenza artificiale, dell’Internet delle cose e della tecnologia 5G, i robot mobili ibridi raggiungeranno capacità intelligenti più forti e consentiranno una produzione automatizzata più flessibile ed efficiente.

6 robot mobili-per impieghi gravosi

6.1 Caratteristiche Tecniche

I robot mobili-per impieghi pesanti si riferiscono generalmente ad apparecchiature mobili industriali con capacità di carico superiori a 10 tonnellate. Sono utilizzati principalmente nell'industria manifatturiera pesante, nel trasporto ferroviario, nel settore aerospaziale e nella produzione di apparecchiature-su larga scala.

Rispetto ai robot mobili convenzionali, i robot-per impieghi pesanti impongono requisiti tecnici più elevati in termini di progettazione strutturale, sistemi di alimentazione e controllo di sicurezza.

6.2 Tendenze di sviluppo

Poiché il livello di automazione industriale continua ad aumentare, la domanda del mercato di robot mobili-per impieghi pesanti è in costante crescita. Il futuro sviluppo tecnologico si rifletterà principalmente in diversi aspetti.

Il primo è lo sviluppo verso capacità di carico più elevate, con alcuni robot-per carichi pesanti che si stanno già muovendo verso capacità di carico di diverse centinaia di tonnellate.

Il secondo è il progresso di tecnologie di navigazione più intelligenti, in cui la navigazione naturale sta gradualmente sostituendo i tradizionali metodi di navigazione con banda magnetica o codice QR.

La terza è la tecnologia di trasporto cooperativo multi-veicolo, in cui il coordinamento della flotta consente il trasporto efficiente di attrezzature di grandi dimensioni.

7 robot mobili semi-da esterno

7.1 Scenari applicativi

Man mano che la tecnologia dei robot mobili continua a maturare, il suo ambito di applicazione si è gradualmente ampliato dagli ambienti interni agli ambienti semi-esterni e persino completamente esterni.

In scenari quali la logistica dei parchi industriali, i terminal portuali, il trasporto aeroportuale e l’ispezione delle miniere, i robot mobili stanno gradualmente sostituendo le tradizionali attrezzature di trasporto manuale.

7.2 Tendenze dello sviluppo tecnologico

Dal punto di vista tecnologico, i robot mobili semi-per esterni sono molto simili ai veicoli autonomi a bassa-velocità. Le loro tecnologie principali includono la percezione ambientale, il posizionamento e la navigazione, la pianificazione del percorso e il controllo del movimento.

In futuro, i robot mobili si integreranno ulteriormente con la tecnologia di guida autonoma. Grazie al posizionamento ad alta-precisione, alla percezione visiva e alla tecnologia LiDAR, i robot raggiungeranno capacità operative all'aperto più stabili e sicure.

Allo stesso tempo, con lo sviluppo dell’intelligenza artificiale e delle tecnologie di comunicazione, i robot mobili formeranno gradualmente reti logistiche più intelligenti, consentendo sistemi di trasporto senza pilota più efficienti.

Conclusione

Nel complesso, i robot mobili industriali si stanno evolvendo da singoli dispositivi automatizzati a sistemi collaborativi intelligenti. Con i continui progressi nella tecnologia di navigazione, nell’intelligenza artificiale e nella tecnologia di guida autonoma, i robot mobili industriali svolgeranno un ruolo sempre più importante nella produzione intelligente, nella logistica intelligente e nelle città intelligenti, diventando una forza trainante fondamentale per l’aggiornamento dell’automazione industriale.