Robôs Móveis Autônomos Impulsionados por IA Revolucionam Eficiência na Manufatura

Enquanto o uso de Inteligência Artificial (IA) continua a crescer, sua definição e como é aplicada frequentemente variam dependendo da aplicação e setor industrial. No mundo de robôs móveis autônomos (AMRs), por exemplo, a IA toma a forma de um sistema que coleta dados, então aprende e se ajusta conforme os dados mudam. Essencialmente, esta aplicação de IA em sua forma básica é a otimização de dados e é tipicamente encontrada em ambientes de manufatura/produção em oposição a enormes operações de armazenagem.

Otimização do Fluxo de Materiais

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 de AMRs. Frotas de AMRs habilitadas para IA permitem que instalações substituam grandes empilhadeiras operadas manualmente por AMRs ágeis e mais eficientes. A IA também pavimentará o caminho para uso de AMRs em aplicações mais desafiadoras, como ambientes externos, agrícolas ou em ambientes de congelamento.

Software de Gerenciamento de Frota com IA

Software de gerenciamento de frota usando IA otimiza as rotas que AMRs percorrem ao longo de caminhos pré-configurados. Estas rotas são os caminhos estruturados que uma instalação quer que AMRs sigam. Os caminhos são incorporados com vários nós para carregamento, carregamento, descarregamento e outras operações.

A otimização dos movimentos de uma frota de AMRs ao longo de caminhos pré-configurados é como uma instalação coordena a logística ou gerencia a frota. Software de gerenciamento de frota com IA direciona o tráfego de AMRs por toda a instalação, garantindo fluxo eficiente e evitando colisões. Embora seja relativamente simples para dois ou três AMRs, torna-se bastante complexo à medida que o número de AMRs na frota aumenta.

Considere uma instalação com frota de mais de 200 robôs. Qual a forma mais otimizada de usá-los, qual robô vai onde e faz qual tarefa? A qualquer ponto ao longo de seus caminhos definidos, eles podem tomar decisões — direita, esquerda, voltar, avançar — baseadas em dados coletados, então, além de desempenhar papel em como um robô vai do ponto A ao ponto B, a IA também otimiza os processos que acontecem nos pontos A e B.

Software com IA: Exemplo KMReS da KUKA

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

Para suportar integração de AMRs, o sistema fácil e intuitivo é uma plataforma no-code que permite configurar ajustes usando cursor em vez de programá-los. É feito através de fluxogramas, e usuários criam nós de ações do robô que são conectados no fluxograma que o software então executa. Com o software, usuários criam, gerenciam e editam fluxos de trabalho, bem como monitoram e gerenciam contêineres que os robôs manipulam. Tudo isso permite que rotas novas ou modificadas sejam planejadas rápida e eficientemente. Para especialistas, ainda há opções de programação avançada disponíveis, tornando o software utilizável mesmo em aplicações incomuns.

O sistema de câmera KMP 1500P permite transporte seguro e autônomo de cargas pesadas em fábricas e centros logísticos. (Imagem: KUKA)

Além de gerenciar múltiplos AMRs ao longo de caminhos pré-configurados, o software de gerenciamento de frota atual permite que esses AMRs também naveguem ao redor de obstáculos inesperados em seus caminhos. Similarmente, à medida que o uso de IA em robótica móvel aumenta, as plataformas usarão tecnologia de sensores avançada para não apenas detectar objetos em seus caminhos, mas também identificá-los.

Essencialmente, um AMR é um hardware que depende de numerosos sensores, incluindo sistemas de visão 3D e câmeras. Além de navegação geral, poderiam usar esses arrays de sensores junto com IA para detectar se um obstáculo é um humano ou objeto inanimado como um palete. Isso, por sua vez, significa que quanto melhores se tornarem os sistemas de visão 3D e tecnologias de câmera, mais eficaz será sua identificação de objetos e, assim, suas capacidades de navegação.

Sistema de Visão Robótica

Além de software com IA, câmeras estéreo 3D tiveram enorme impacto no avanço da tecnologia de sistema de visão robótica. Elas permitem que robôs reconheçam peças — não apenas sua localização, mas também sua orientação. O sistema de visão/câmera estéreo 3D captura imagem da peça e a transfere para software, que então usa as imagens para extrair dados representando peças viáveis que o robô pode pegar. Da imagem, o software avalia qual peça está na posição ótima de pegada ou relativamente próxima, então envia decisões ao robô.

As câmeras do KMP 1500P também podem ler códigos QR. Isso pode ser usado para atingir nível mais alto de precisão — precisão de posicionamento de +/- 5mm — frequentemente necessário em pontos de transferência onde o robô está pegando ou deixando materiais. Na navegação por código QR, um mapa de Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM) é usado como referência para configurar os caminhos no software, e os códigos QR são colocados no chão da instalação para usá-los para navegação. Por que usar códigos QR?

Considere uma planta onde algumas seções da instalação têm ambiente frequentemente mutável. Em vez de ter que adicionar características físicas para fazer a navegação SLAM funcionar, essas instalações podem usar códigos QR para navegar os robôs nestas áreas.

O sistema de câmera KMP 1500P permite transporte seguro e autônomo de cargas pesadas em fábricas e centros logísticos. Com seu sistema de acionamento ágil, o KMP 1500P pode navegar ambientes complexos e dinâmicos, adaptar-se a requisitos mutáveis e otimizar fluxo de material. Isso proporciona agilidade e versatilidade nas operações, ajudando empresas a responder rapidamente a demandas de mercado em evolução e alcançar maior produtividade.

Roda e Acionamento Avançados

A flexibilidade e manobrabilidade de AMRs não seriam possíveis sem o advento de tecnologia avançada de roda e acionamento. Dois tais avanços incluem rodas de plataforma omnidirecional da KUKA e tecnologia diffDrive de acionamento diferencial. Presente no AMR KMP 1500P, o diffDrive usa duas rodas motrizes centralmente localizadas opostas uma à outra e quatro rodas tipo caster em cada canto. O sistema permite que o AMR gire e vire em um único ponto.

A tecnologia de acionamento omnidirecional baseia-se na roda Mecanum e fornece liberdade total de movimento de 360 graus para manobrabilidade ilimitada. São acionadas por motor elétrico e tipicamente consistem de dois aros e nove roletes livres montados em ângulos de 45 graus que se movem independentemente. Isso permite plataformas automatizadas moverem-se não apenas para frente e lateralmente, mas também diagonalmente — basicamente qualquer movimento em um plano é possível sem direção.

Enquanto sistemas de acionamento diferencial precisam rotacionar o AMR/plataforma para mudar direção do movimento, sistemas de acionamento omnidirecional permitem movimentos em qualquer direção, sem mudar a orientação da plataforma.

O software não apenas permite gerenciamento abrangente de frota de todo um sistema AMR, mas também regula todo o tráfego da frota e é capaz de reagendar e redirecionar automaticamente em caso de obstáculos. (Imagem: KUKA)

Também no lado do robô, software adicional entra em jogo — um sistema operacional — necessário para navegação própria do veículo e para comunicar-se com o software de gerenciamento de frota. O robô também terá software para segurança e controle básico de direção. Sistemas de visão robótica trabalham em tandem com este software que processa imagem de câmera, então direciona ação do robô baseada nessa informação visual.

Enquanto sistemas de visão avançados dão aos AMRs o poder da "visão", por assim dizer, a IA permite que identifiquem objetos e otimizem como navegam no chão de fábrica. Usando dados coletados e IA, software atual de gerenciamento de frota de AMR controla mais efetivamente o fluxo de materiais dentro de uma instalação. Tal capacidade fornece a estas instalações alternativa viável ao manuseio tradicional de materiais, ou seja, empilhadeiras, e abre porta para aplicação de AMRs em gama de aplicações mais desafiadoras.

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