Autonomous Mobile Robots: tutto quello che c’è da sapere sugli AMR

La nascita degli AMR

Poiché sempre più spesso piccole e medie imprese stanno adottando soluzione di automazione, assistiamo allo sviluppo di soluzioni robotiche sempre più flessibili, che vanno a sostituire la vecchia tecnologia dei veicoli AGV.

Anche se queste soluzioni hanno certamente processi aziendali e di produzione diversi, nonché vari tipi di infrastrutture e risorse, le esigenze sono generalmente le stesse:

• Ritmi di produzione più elevati e maggiore produttività.
• Esecuzione puntuale delle operazioni ed eliminazione degli errori di destinazione.
• Trasporto efficiente, veloce e flessibile con tempi di consegna ridotti
• Riduzione dei rischi dovuti alla movimentazione dei carichi, come danni a persone, merci, macchinari o strutture.
• Possibilità di trasportare materiali in maniera continuativa 24h/7gg senza necessità di intervento umano.

Per rispondere alla domanda delle aziende di unicità e personalizzazione nell’innovazione di processo, oggi ci si rivolge ad automazioni sempre più integrate e ottimizzate su misura dell’azienda stessa. Grazie a software sempre più complessi, FMS e IIoT, queste ottimizzazioni su misura sono possibili anche per la robotica avanzata degli AMR.

Il cuore dell’AMR: il software di navigazione e gestione di flotta

I robot mobili sono dispositivi complessi che combinano hardware, software e componenti specializzati. In generale, gli AMR sono normalmente classificati in base alle loro capacità di navigazione; localizzazione, navigazione e pianificazione dei percorsi. In definitiva questo definisce la loro autonomia. Ma c’è molto di più dietro gli AMR. La navigazione è solo una funzionalità. Ovviamente, i componenti software includono anche la localizzazione, la navigazione e la pianificazione del movimento.

Tipicamente gli AMR funzionano a “missioni”: ogni compito di movimentazione e trasporto loro affidato viene gestito dal gestore di flotta come una missione di lavoro. Intuitivamente, potremmo semplificare una missione-tipo nelle seguenti fasi:

1. Scomposizione missione in sotto-missioni
2. Invio sotto-missioni ai controllori
3. Controllo esecuzione
4. Gestione dello stato del robot
5. Gestione anomalie

Come si evince, è il software il cuore dell’AMR: consente al robot di sapere dove si trova e di muoversi in sicurezza lungo il percorso disegnato sulla mappa; sempre il software controllerà anche i modelli di interazione con le persone.

Funzioni relative alle missioni:

• Specificazione missioni
• Gestione missioni assegnate
• Scheduling delle missioni
• Assegnazione ottimale delle missioni

Funzioni relative ai robot:

• Stato dei robot
• Visualizzazione errori
• Visualizzazione missione in corso
• Orchestrazione dei robot

Affinché tutto ciò avvenga, il robot dovrebbe essere dotato di diversi sensori, ad esempio telecamere, laser, e ultrasuoni, i cui dati verranno elaborati e confrontati dal software.

Quali sono i principali elementi fisici di un AMR

SENSORI → Percepiscono l’ambiente garantendo due delle funzionalità base degli AMR: la localizzazione e il rilevamento ostacoli. Per localizzarsi i robot costruiscono una mappa dell’ambiente utilizzando i sensori di bordo. La mappa realizzata da un robot può essere resa disponibile a tutti i robot in una data installazione, e rimane valida a meno di forti cambiamenti ambientali. Per eseguire le missioni i robot si localizzano all’interno della mappa calcolando delle stime probabilistiche della posizione, basate sulle letture dei sensori e sulle previsioni della posizione del robot. Inoltre, gli AMR utilizzano le informazioni provenienti dai sensori per identificare ostacoli improvvisi (persone/oggetti) lungo il suo percorso.

ATTUATORI → Sono gli elementi agiscono fisicamente sull’ambiente, come ad esempio gli organi di moto e le ruote.

Esistono molti fornitori per queste parti hardware e normalmente le aziende AMR non producono questi componenti da sole. In Eureka System, per esempio, utilizziamo due metodologie diverse e complementari per i nostri AMR: JOBOT è dotato di hardware proprietario direttamente sviluppato e costruito in Italia dal partner Eutronica, mentre HELKO associa il nostro software a componentistica hardware facilmente reperibile sul mercato. Quest’ultima opzione ci permette, da un lato, di sostituire ogni elemento hardware con componenti e parti alternative che garantiscono all’AMR le stesse prestazioni, dall’altro di poter proporre un AMR che sia personalizzabile su misura anche dal punto di vista hardware.

Quando l’integrazione fa la differenza

Come qualsiasi altra automazione presente in azienda, anche gli AMR devono essere integrati con i livelli superiori (software di alto livello) e inferiori (il campo, ossia il livello dell’automazione vera e propria). A una flotta AMR è necessario dire cosa fare in qualsiasi momento: gli ordini e le relative missioni di movimentazione dei robot mobili possono cambiare a causa dell’evoluzione delle esigenze e il modo ottimale per eseguire l’attività può variare in base alle mutevoli condizioni ambientali.

Si prendano ad esempio i software di gestione della flotta o di navigazione: questi richiedono interoperabilità, capacità decisionali locali o centrali e determinati livelli di interfacciamento con altri sistemi come porte, ascensori, gabbie di sicurezza, ecc. A loro volta, gli AMR devono anche trasmettere informazioni come stato del robot, carica della batteria, posizione, allarmi, telemetrie e altri dati.

Altri software operativi che dovrebbero essere presenti in un sistema AMR e che necessitano ugualmente di un certo livello di integrazione sono gli strumenti di monitoraggio e IoT/IIoT (nel caso di Jobot ed Helko, ad esempio, potremmo citare il software Fleet Lookout). Pertanto, nell’approcciarsi a una soluzione di robotica mobile è fondamentale comprendere anche connettività e telemetria necessarie tra i nuovi AMR e l’infrastruttura esistente.

Qualche consiglio per la scelta dell’AMR

Sii chiaro su ciò di cui hai bisogno qui e scegli in base alla funzionalità esatta, alle specifiche ambientali e ai requisiti di sicurezza richiesti dalla tua soluzione. Controlla i carichi utili, le velocità massime, i pavimenti e gli ambienti di lavoro, la durata della batteria e così via.

Quindi come dovresti scegliere? Il requisito principale è iniziare identificando chiaramente il processo da automatizzare. Il robot lavorerà con altre persone? Ci sono aree designate per l’AMR? L’ambiente di lavoro permette ai robot di avere dei riferimenti fissi per individuare facilmente la propria posizione? Bisogna gestire una flotta? Queste sono solo alcune delle domande che ci si deve porre.

Successivamente, è necessario creare un elenco di requisiti, seguito da un elenco di ciò che è necessario fare nel processo d’integrazione dell’AMR. In ogni caso, ti consigliamo di tenere conto della possibilità di espansione della flotta, adattamento e personalizzazione fin dall’inizio. Avere gli elementi di base è fondamentale e sapere che la tua soluzione AMR sarà in grado di crescere con la tua azienda, integrarsi con nuove macchine, software di terze parti o con il tuo codice, è ciò che ti darà spazio per crescere.

L’automazione non è un processo semplice, noi di Eureka lo sappiamo bene. Richiede una pianificazione significativa e una profonda comprensione dei processi in atto in ogni singola azienda. Dall’hardware al software, dalla funzionalità al funzionamento, un AMR è molto più dei suoi soli algoritmi di navigazione e l’obiettivo di questo articolo è proprio portare alla luce la complessità di questa tecnologia.

Se vuoi integrare degli AMR in azienda, ma credi che la tua realtà produttiva necessiti di una soluzione di robotica personalizzata sui tuoi processi produttivi, contattaci: saremo lieti di ascoltare le tue esigenze per ideare insieme la soluzione AMR su misura della azienda!