AMRs não apenas novos AGVs

Robôs móveis autônomos são mais do que manuseio automatizado de materiais

A Zebra Technologies, fabricante de ferramentas para digitalizar e automatizar fluxos de trabalho, já havia aumentado os funcionários da linha de frente em muitos setores com seus leitores de código de barras e computadores móveis portáteis. Adicionar robôs móveis autônomos (AMRs) às suas ofertas por meio da aquisição da Fetch Robotics parecia um bom próximo passo.

Quando a aquisição foi fechada em 2021, a Zebra, Lincolnshire, Illinois, recebeu dois pontos, incluindo músculos e cérebros.

Em uma extremidade do espectro, agora oferece tecnologia que pode realizar tarefas pesadas e de força bruta, como levantar, carregar e puxar coisas pesadas. Após a programação, Fetch e outros AMRs usados ​​na fabricação podem agir por conta própria para descarregar caminhões em uma doca, levar materiais para armazenamento e colocá-los em uma prateleira, transportar componentes para uma linha de fabricação, tornar-se parte virtual dessa mesma linha e até mesmo tirar o lixo.

A autonomia dos AMRs exige comparações com carros autônomos, mas esses robôs já possuem padrões de segurança para garantir que possam operar com segurança em torno de humanos.

No outro extremo do espectro, os AMRs podem ter “cérebros” de software sofisticados capazes de aplicar inteligência artificial ao gerenciamento de logística. Seus aplicativos podem analisar os trabalhos que precisam ser feitos e emparelhar as tarefas individuais com os ativos disponíveis para fazer o trabalho.

“Esse é exatamente o nosso foco, orquestração”, disse Daniel Theobald, fundador e CIO da Vecna ​​Robotics, Waltham, Massachusetts. “É como ser um grande mestre no xadrez”.

Como você obtém o melhor rendimento em sua instalação, independentemente do fato de ser dinâmico e imprevisível? Os caminhões chegam atrasados, as pessoas não aparecem para trabalhar e os equipamentos quebram. Theobald disse que o uso do software de orquestração Pivotal da Vecna ​​dobrou o rendimento em uma instalação de remessa sem recursos adicionais quando foi usado para ajudar a descobrir as melhores atribuições em tempo real.

“Isso provavelmente parece inacreditável, mas a razão pela qual funciona tão bem é porque o rendimento de uma instalação é limitado a qualquer momento por causa de um único gargalo”, disse Theobald. “E os seres humanos não são bons em descobrir [em tempo real] onde está esse gargalo. É nisso que a IA é boa, olhando para o sistema como um todo, levando em consideração milhares de variáveis.”

Por que tudo isso é importante? Simplificando, os AMRs permitem que máquinas e humanos façam o que fazem de melhor.

As máquinas são boas em fornecer a força necessária para realizar os trabalhos. Esse não é o caso dos humanos, cujos corpos sofrem quando tentam realizar tarefas físicas além de suas capacidades. Com máquinas, a engenharia pode ser aplicada para acomodar cargas mais pesadas. Quando suas baterias se esgotam, eles podem ser recarregados. Se algo quebrar, a peça pode ser consertada ou uma nova instalada.

Inteligência aumentada para planejamento

Os humanos, infelizmente, também não são bons em levar em conta todos os fatores que afetam o desempenho em uma fábrica, mas é nisso que o software com IA rodando no servidor da empresa ou na nuvem é realmente bom.

O software robótico baseado em nuvem da Fetch Robotics, o FetchCore, tem a capacidade de não apenas otimizar os robôs ou otimizar os trabalhadores humanos, mas pode otimizá-los coletivamente de maneira altamente produtiva e eficiente, disse Jim Lawton, vice-presidente e gerente geral de automação robótica. na Zebra Technologies/Fetch Robotics.

“O que podemos fazer na Zebra é otimizar os AMRs e as pessoas”, disse Lawton. “Então, se eu precisar que uma coisa específica seja feita, posso coordenar os dois para que a pessoa e o robô apareçam ao mesmo tempo, no mesmo lugar, e façam o que precisam. Então a pessoa é guiada para qual é sua próxima tarefa, e o robô é guiado para sua próxima tarefa e você está constantemente executando de uma maneira muito mais otimizada.”

Essa eficiência e otimização são críticas na manufatura, onde a escassez crônica de mão de obra existia mesmo antes da Grande Demissão que começou em 2021 durante a pandemia. Operações eficientes também podem liberar tempo para a qualificação necessária para manter os trabalhadores engajados e relevantes em um mundo onde a automação é deixada literalmente para fazer o trabalho pesado.

Os AMRs podem se tornar parte da linha de montagem?

A Flex Ltd., uma fabricante global contratada de US$ 24 bilhões com sede em San Jose, Califórnia, começou a usar AMRs há cerca de 10 anos e agora tem mais de 300 manipuladores autônomos de materiais em seus mais de 100 locais. Seus robôs são usados ​​em operações, fábrica, armazém, logística, depósito de serviço, reparo e configurações de retenção de material.

“O principal elemento dos AMRs é nos ajudar com segurança e ergonomia e também apoiar nossas operações na Indústria 4.0, onde as coisas estão conectadas”, disse Murad Kurwa, vice-presidente de engenharia de fabricação avançada.

Por meio do uso de AMRs, a Flex obteve cerca de 20.000 horas de trabalho de ganhos de produtividade como resultado, de acordo com os números fornecidos pela empresa.

“Os robôs móveis automatizados são mais do que uma necessidade para o Flex”, disse Kurwa. “Usamos AMRs em muitas áreas para apoiar a movimentação de matéria-prima, estoque em processo de trabalho, trazer produtos acabados para a estação de carregamento para embarque e várias outras tarefas que liberam nossa capacidade humana para focar em tarefas mais qualificadas na transformação de produtos e atender às expectativas de nossos clientes.”

A Flex vê um papel mais amplo para seus AMRs no futuro, literal e figurativamente.

A empresa começou a analisar a conectividade 5G para AMRs e fez alguns trabalhos de prova de conceito e pilotos.

“O 5G como substituto do atual Wi-Fi/LTE fornece um espectro de sinal mais amplo com uma rede privada, permitindo que receptores como AMRs funcionem continuamente a uma distância maior sem queda ou latência de sinal, o que pode fazer com que os AMRs parem”, disse Kurwa. .

Uma possibilidade para os AMRs na Flex é tornar-se parte virtual de uma linha de montagem, tornando o chão de produção mais flexível e capaz de se converter em diferentes projetos. A empresa também está explorando o uso de AMRs para conectar o transporte entre as etapas em uma linha móvel onde há um monumento (por exemplo, forno) que não pode ser movido.

“Em vez de ter um fluxo linear, o AMR pode pegar a peça e contornar esse monumento e se conectar à próxima etapa usando o transporte no topo do AMR”, disse Kurwa.

O maior erro seria não explorar totalmente as capacidades dos AMRs, disse Theobald.

“Parte da mágica aqui é quais são as primeiras tarefas que são melhor abordadas por essa tecnologia, porque ainda estamos no início dessa curva de adoção”, disse ele. “Você sabe que escolher as primeiras tarefas certas pode fazer uma enorme diferença.”

Por exemplo, considere o proprietário de uma fábrica que substitui empilhadeiras que costumavam ser conduzidas por trabalhadores humanos por empilhadeiras sem motorista e continua com os negócios de sempre. Eles ignoram o fato de que o equipamento autônomo tem todo um conjunto de atributos - não faz pausas, não se cansa, pode funcionar por turnos inteiros, sua programação é coordenada e planejada com IA - que são diferentes e ultrapassar os limites dos trabalhadores humanos.

“Geralmente, essa não é a abordagem correta”, disse Theobald. “Muitas vezes vale a pena repensar seus fluxos de trabalho.”

A variabilidade dá aos AMRs a chance de brilhar

Uma vez que os trabalhadores humanos tenham um AMR, eles querem que seja fácil de implantar.

“As pessoas entendem muito bem seus processos”, disse Lawton. “Eles não precisam necessariamente entender de robótica. Por isso, desenvolvemos tecnologia para que as pessoas definam de forma muito simples seu espaço, seu fluxo de trabalho.”

Historicamente, são necessárias 300 horas para programar um robô, mas o AMR da Fetch Robotics pode estar funcionando em um dia, disse ele. Programar o AMR geralmente significa conduzi-lo em torno de uma fábrica. Com o Fetch Robotics, os usuários usam um método de arrastar e soltar para configurar o software FetchCore.

“Você precisa ser capaz de colocar algo em funcionamento em uma instalação muito rapidamente e precisa ser capaz de acomodar as variabilidades normais que você vê em um ambiente típico”, disse ele. “É onde um AMR realmente brilha.”

Eventualmente, uma fábrica pode ter uma frota heterogênea de AMRs, todos com seu próprio software de gerenciamento de frota. O que fazer então para que eles trabalhem juntos?

Se alguns de seus robôs são da Vecna, está tudo pronto. Isso porque seu software Pivotal é independente do tipo de recurso em um cenário de gerenciamento de tarefas. “Pode ser um humano, pode ser nosso robô, pode ser um robô de outro fornecedor, pode ser um equipamento operado manualmente”, disse Theobald. “Ele tem a capacidade de atribuir tarefas a qualquer um deles com base em suas capacidades, localização e disponibilidade.”

Enquanto isso, a MassRobotics, Boston, um centro de inovação sem fins lucrativos para robótica e dispositivos conectados que Theobald cofundou, emitiu um padrão de interoperabilidade, MR Interop, para relatórios de gerenciamento de robô para frota. Também está em processo de criação da próxima versão do padrão para permitir atribuições de tarefas aos robôs. A MassRobotics também está trabalhando em um padrão de interoperabilidade para carregadores.

“Esperamos que, no futuro, o software de gerenciamento de frota de qualquer empresa possa usar o MR Interop e não precise se integrar diretamente a esses outros robôs”, disse ele. “MR Interop é um padrão que facilita esse processo.”
O padrão de interoperabilidade já está surtindo efeito. Empresas como a FedEx disseram que não vão comprar robôs que não estejam em conformidade com o padrão de interoperabilidade da MassRobotics, disse Theobald. A FetchCore tem a capacidade de gerenciar frotas de um grupo heterogêneo de AMRs de diferentes fornecedores, mas ainda não o fez, disse Lawton.

Quanto ao Flex, embora use centenas de robôs de três fornecedores, nenhum deles se mistura na mesma instalação, disse Kurwa.

Ter AMRs que plug and play juntos ajuda não apenas o usuário. Também tem um efeito sobre o crescimento da própria indústria. “As indústrias não escalam até que essa coisa de interoperabilidade seja descoberta, então decidimos tirar uma página da indústria de computadores ou da indústria de telefones celulares”, disse Theobald. “Você poderia falar sobre a indústria de fitas de vídeo, toda a coisa VHS vs. beta. Esses tendem a ser processos muito confusos que às vezes levam décadas e realmente retardam a adoção desses tipos de ferramentas pelos clientes.”

Crescimento de AMRs gera acessórios, software de terceiros

À medida que cresce o uso de robôs móveis autônomos, cresce também a necessidade de software para controlar frotas de AMRs de fornecedores diferentes e acessórios de primeira linha para usar com eles.

Um fabricante de AMR, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Dinamarca, criou propositalmente um robô de plataforma aberta.

“Pense em nós apenas como o robô básico com uma bateria de íons de lítio de 48 volts e permitimos que as pessoas construam o que quiserem em cima do robô”, disse Matt Charles, diretor de vendas do Centro-Oeste e Canadá. “Você pode colocar um braço robótico em cima e isso seria desligado de nossa bateria e se comunicaria com nosso robô, quando se mover, quando ir.”

Embora um braço robótico seja possível, os três principais módulos do carrinho para os AMRs da MiR são uma plataforma de transporte, um sistema de pinos para prender carrinhos e um elevador de paletes, disse Charles.

ROEQ (pronuncia-se RO-eek, e cujo nome é uma versão abreviada de “equipamento robótico”), Vissenbjerg, Dinamarca, é o principal fornecedor de acessórios top-of-cart da MiR. Na verdade, a empresa foi criada especificamente para construir módulos top-of-cart para MiR AMRs, incluindo carrinhos, rolos superiores, elevadores e racks. Os cofundadores da ROEQ, Michael E. Hansen e Benni S. Lund, foram chamados para a MiR em suas funções anteriores como engenheiros consultores e viram uma oportunidade que os levou a criar uma empresa.

“Foi aí que eles descobriram uma lacuna no mercado no sentido de que eles têm uma ótima tecnologia, uma ótima plataforma para movimentar as coisas, mas todo o ecossistema precisava estar completo com as ferramentas certas para poder pegar, deixar e transferir materiais ”, disse Shermine Gotfredson, diretora global de vendas da ROEQ. “E esse era o elo perdido.”

Seu primeiro produto foi o TMC 300, um rack top-of-cart, que ainda está em produção. As últimas novidades da ROEQ são o TMS-C500 Ext e o S-Cart500Ext, projetados para funcionarem juntos. A nova combinação módulo/carrinho dobra efetivamente a carga útil do 250 AMR do MiR de 250 kg para 500 kg. O módulo TMS-C500 Ext top também permite o transporte de cargas de até 1,2 m de comprimento sem comprometer a segurança.

Embora a ROEQ até agora tenha alinhado seus negócios com os robôs MiR, os proprietários de fábricas podem não ser tão leais. Mesmo que os fabricantes forneçam software para gerenciar seus AMRs, alcançar a interoperabilidade com uma frota de robôs heterogêneos é mais complicado. “Esse é um desafio comum que os fabricantes têm, e há muito esforço para interoperabilidade e interfrotas que podem se misturar e trabalhar juntos”, disse Charles. “É algo em que estamos trabalhando e há outras empresas que também estão desenvolvendo soluções.”

Uma dessas empresas é a AWS (Amazon Web Services Inc.)

Embora seja possível modificar o software do controlador de um AMR para atuar como um gerenciador de frota para robôs de fornecedores diferentes, a AWS criou o AWS IoT RoboRunner para fornecer a infraestrutura para integrar robôs móveis de fornecedores selecionados com sistemas de gerenciamento de trabalho e criar aplicativos de gerenciamento de frota de robótica . No início deste ano, o RoboRunner estava em pré-visualização em um ambiente de laboratório e esperava-se que fosse lançado logo depois nas configurações de produção.

Além de fornecer a infraestrutura para a criação de aplicativos de gerenciamento de frota, o AWS IoT RoboRunner oferece duas bibliotecas de software — uma biblioteca de gerenciador de tarefas e uma biblioteca de gateway de frota — juntamente com aplicativos de amostra, facilitando para os desenvolvedores criar seus aplicativos de gerenciamento de robótica com base na AWS IoT Robo Runner.

Além disso, o AWS IoT RoboRunner elimina a necessidade de várias integrações entre diferentes sistemas de controle de robôs e o sistema de gerenciamento de trabalho de uma fábrica. Em vez disso, todos os sistemas se integram ao AWS IoT RoboRunner e o serviço conecta todos os sistemas integrados automaticamente.

Além disso, o AWS IoT RoboRunner facilita para os desenvolvedores a criação de aplicativos de gerenciamento com a biblioteca de desenvolvimento do gerenciador de tarefas. Essa biblioteca também vem com um aplicativo de orquestração de tarefas de amostra que inclui um recurso de gerenciamento de espaço compartilhado. Os desenvolvedores podem usar esse aplicativo de amostra como ponto de partida para acelerar o desenvolvimento de aplicativos.

“Cada vez mais clientes de manufatura, logística e bens de consumo estão usando robótica e sistemas autônomos em suas operações, mas lutam para gerenciar esses sistemas para orquestrar tarefas robóticas complexas, como coleta e inspeção de objetos em armazéns em frotas ou robôs”, disse Eric Anderson, gerente geral, robótica e sistemas autônomos, AWS. “Com o AWS IoT RoboRunner, estamos tornando mais fácil para os clientes incorporar, gerenciar e orquestrar a robótica em suas operações e tornar seus sistemas autônomos mais inteligentes, com base na mesma tecnologia usada nos centros de logística e atendimento da Amazon.”