Robôs móveis autônomos controlados por IA revolucionam a eficiência da fabricação

Embora o uso da Inteligência Artificial (IA) continue a aumentar, a sua definição e a forma como é aplicada variam frequentemente dependendo da aplicação e do setor industrial. No mundo dos robôs móveis autónomos (AMR), por exemplo, a IA assume a forma de um sistema que recolhe dados e depois aprende e ajusta-se à medida que os dados mudam. Essencialmente, esta aplicação de IA em sua forma básica é a otimização de dados e é normalmente encontrada em ambientes de fabricação/produção, em oposição a grandes operações de armazenamento.

Para AMRs, a IA ajuda a otimizar o fluxo de materiais dentro de uma instalação através do uso de dados coletados, que são então incorporados ao software de gerenciamento de frota AMR. As frotas de AMR habilitadas para IA permitem que as instalações substituam empilhadeiras grandes e volumosas operadas manualmente por AMRs ágeis e mais eficientes. A IA também abrirá caminho para o uso da AMR em aplicações mais desafiadoras, como aquelas que ocorrem ao ar livre, em ambientes agrícolas ou em ambientes gelados.

O software de gerenciamento de frota usando IA otimiza as rotas que os AMRs percorrem em caminhos pré-configurados. Essas rotas são os caminhos estruturados que uma instalação deseja que os AMRs sigam. Os caminhos são incorporados a vários nós para carga, carga, descarga e outras operações.

A otimização dos movimentos de uma frota AMR ao longo de caminhos pré-configurados é a forma como uma instalação coordena a logística ou gere a frota. O software de gerenciamento de frota baseado em IA direciona o tráfego AMR por toda a instalação, garantindo um fluxo eficiente e evitando colisões. Embora isto seja relativamente simples para dois ou três AMR, torna-se bastante complexo à medida que o número de AMR numa frota aumenta.

Considere uma instalação com uma frota de mais de 200 robôs. Qual a forma mais otimizada de utilizá-los, qual robô vai aonde e realiza qual tarefa? Em qualquer ponto ao longo dos caminhos definidos, eles podem tomar decisões – direita, esquerda, para trás – com base nos dados coletados, portanto, além de desempenhar um papel na forma como um robô vai do ponto A ao ponto B, a IA também otimiza os processos que estão acontecendo nos pontos A e B.

Software baseado em IA

Um exemplo de software de gerenciamento de frota AMR com funcionalidade de IA é o Mobile Robot Expert System (KMReS) da KUKA. O software não só permite a gestão abrangente da frota de todo um sistema AMR, mas também regula todo o tráfego da frota e é capaz de reprogramar e redirecionar automaticamente em caso de obstáculos.

Para suportar a integração AMR, o sistema fácil e intuitivo é uma plataforma sem código que permite que as instalações definam as configurações usando um cursor em vez de programá-las. Isso é feito por meio de fluxogramas, e os usuários criam nós de ações do robô que são interligados no fluxograma que o software executa. Com o software, os usuários criam, gerenciam e editam fluxos de trabalho, bem como monitoram e gerenciam contêineres que os robôs estão manipulando. Tudo isto permite planear rotas novas ou modificadas de forma rápida e eficiente. Para os especialistas, ainda existem opções de programação mais avançadas disponíveis, tornando o software utilizável mesmo em aplicações incomuns.
O sistema de câmeras KMP 1500P permite o transporte seguro e autônomo de cargas pesadas em fábricas e centros logísticos. (Imagem:KUKA)
Além de gerenciar vários AMRs ao longo de caminhos pré-configurados, o software de gerenciamento de frota atual permite que esses AMRs também contornem obstáculos inesperados em seus caminhos. Da mesma forma, à medida que aumenta o uso de IA na robótica móvel, as plataformas utilizarão tecnologia de sensores avançada não apenas para detectar objetos em seu caminho, mas também para identificá-los.

Essencialmente, um AMR é uma peça de hardware que depende de vários sensores, incluindo sistemas de visão 3D e câmeras. Além da navegação geral, eles poderiam usar esses conjuntos de sensores junto com IA para detectar se um obstáculo é um objeto humano ou inanimado, como um palete. Isto, por sua vez, significa que quanto melhores o sistema de visão 3D e as tecnologias de câmara se tornarem, mais eficaz será a sua identificação de objectos e, portanto, as suas capacidades de navegação.

Sistema de visão robótica

Além do software alimentado por IA, as câmeras estéreo 3D tiveram um enorme impacto no avanço da tecnologia de sistemas de visão robótica. Eles permitem que os robôs reconheçam as peças – não apenas a sua localização, mas também a sua orientação. O sistema de câmera/visão estéreo 3D captura a imagem de uma peça e a transfere para o software, que então usa as imagens para extrair dados que representam peças viáveis ​​que o robô pode selecionar. A partir da imagem, o software avalia qual peça está na posição de seleção ideal ou relativamente próxima dela e, em seguida, envia as decisões ao robô.

As câmeras do KMP 1500P também podem ler códigos QR. Isso pode ser usado para alcançar um nível mais alto de precisão – precisão de posicionamento de +/- 5 mm – que geralmente é necessário em pontos de transferência onde o robô está coletando ou entregando materiais. Na navegação por código QR, um mapa Simultaneous Localized and Mapping (SLAM) é usado como referência para configurar os caminhos no software, e os códigos QR são colocados no chão da instalação para serem usados ​​na navegação. Por que usar códigos QR?

Considere uma planta onde algumas seções da instalação têm um ambiente que muda frequentemente. Em vez de adicionar recursos físicos para fazer a navegação SLAM funcionar, essas instalações podem usar os códigos QR para navegar pelos robôs nessas áreas.

O sistema de câmeras KMP 1500P permite o transporte seguro e autônomo de cargas pesadas em fábricas e centros logísticos. Com seu sistema de acionamento ágil, o KMP 1500P pode navegar em ambientes complexos e dinâmicos, adaptar-se às mudanças nos requisitos e otimizar o fluxo de materiais. Isto proporciona agilidade e versatilidade nas operações, ajudando as empresas a responder rapidamente às crescentes demandas do mercado e a alcançar maior produtividade.

Roda e tração avançadas

A flexibilidade e manobrabilidade dos AMRs não seriam possíveis sem o advento da tecnologia avançada de rodas e tração. Dois desses avanços incluem as rodas de plataforma omnidirecionais da KUKA e a tecnologia de acionamento diferencial diffDrive. Apresentado no KMP 1500P AMR, o diffDrive usa duas rodas motrizes localizadas centralmente, opostas uma à outra, e quatro rodas do tipo rodízio em cada canto. O sistema permite que o AMR gire e gire em um único ponto.

A tecnologia de acionamento omnidirecional é baseada na roda Mecanum e oferece total liberdade de movimento de 360 graus para manobrabilidade ilimitada. Eles são acionados por motor elétrico e normalmente consistem em dois aros e nove rolos de movimento livre montados em ângulos de 45 graus que se movem independentemente um do outro. Isso permite que as plataformas automatizadas se movam não apenas para frente e para os lados, mas também na diagonal – basicamente qualquer movimento em um avião é possível sem direção.

Enquanto os sistemas de acionamento diferencial precisam girar a AMR/plataforma para mudar a direção do movimento, os sistemas de acionamento omnidirecionais permitem movimentos em qualquer direção, sem alterar a orientação da plataforma.
O software não só permite a gestão abrangente da frota de todo um sistema AMR, mas também regula todo o tráfego da frota e é capaz de reprogramar e redirecionar automaticamente em caso de obstáculos. (Imagem:KUKA)
Também do lado do robô, entra em jogo um software adicional – um sistema operacional – que é necessário para a navegação do próprio veículo e para que ele se comunique com o software de gestão de frota. O robô também terá software de segurança e controle básico de direção. Os sistemas de visão robótica funcionam em conjunto com este software que processa a imagem da câmera e, em seguida, direciona a ação do robô com base nessa informação visual.

Embora os sistemas de visão avançados proporcionem aos AMR o poder de “visão”, por assim dizer, a IA permite-lhes identificar objetos e otimizar a forma como navegam no chão de fábrica. Usando dados coletados e IA, o software atual de gerenciamento de frota da AMR controla de forma mais eficaz o fluxo de materiais dentro de uma instalação. Essa capacidade fornece a essas instalações uma alternativa viável ao manuseio tradicional de materiais, ou seja, empilhadeiras, e abre a porta para a aplicação de AMRs em uma variedade de aplicações mais desafiadoras.

Este artigo foi escrito por Denise Strafford, Chefe Regional de Aplicações Robóticas Avançadas da KUKA Robotics (Sterling, MI). Para mais informações, acesse aqui  .