Johdanto

Kun maailmanlaajuiset satamat jatkavat automaation käyttöönottoa, automaattisista ohjatuista ajoneuvoista (AGV) on tullut kriittinen osa konttikuljetuksia. Ne yhdistävät laiturinosturit, konttipihat, varastot ja logistiikkajärjestelmät mahdollistaen tehokkaan ja miehittämättömän lastinkäsittelyn.

Toisin kuin sisätehtaat, ulkokäyttöiset automaattitrukit toimivat haastavissa ympäristöissä, joissa sade, sumu, suora auringonvalo, suolasuihku ja pitkät matkat ovat yleisiä. Nämä olosuhteet asettavat paljon korkeammat vaatimukset paikannustarkkuudelle, navigoinnin luotettavuudelle ja ajoneuvon vakaudelle.

Nykyään automatisoiduissa porteissa käytetään useita navigointitekniikoita, mukaan lukien lasernavigointi, näkönavigointi, millimetri{0}}aaltotutka, differentiaalinen GPS (DGPS), FROG-navigointi ja integroitu inertianavigointi. Jokainen ratkaisu tarjoaa erilaisia ​​etuja tarkkuuden, käyttöönottokustannusten, infrastruktuurivaatimusten ja ympäristön mukautuvuuden suhteen.

Tässä artikkelissa verrataan näitä yleisiä tekniikoita ja selitetään, miksi integroidusta inertianavigaatiosta on tullut yksi suosituimmista ratkaisuista nykyaikaisissa ulkokäyttöön tarkoitetuissa automaattitrukeissa.

Tärkeimmät navigointitekniikat ulkoilmatrukkeihin

Laser Navigointi

Lasernavigointi on yksi vakiintuneimmista paikannustekniikoista, joita käytetään teollisissa automaattitrukeissa. Heijastavat kohteet asennetaan toiminta-alueen ympärille, ja ajoneuvoon asennettu laserskanneri havaitsee jatkuvasti nämä kohteet ja laskee AGV:n sijainnin kolmioiden avulla.

Paikannustarkkuudella2 mm:n sisällä, lasernavigointi tarjoaa erinomaisen tarkkuuden, ja se on otettu laajalti käyttöön valmistuksessa ja varastoautomaatiossa.

Edut

Paikannustarkkuus 2 mm

Aikuinen ja luotettava tekniikka

Joustava reittimuutos

Vakaa pitkän ajan{0}}suorituskyky

Suuret ulkoterminaalit vaativat kuitenkin tuhansia heijastimia, mikä lisää asennus- ja ylläpitokustannuksia. Sääolosuhteet, kuten rankkasade, tiheä sumu ja voimakas auringonvalo, voivat myös heikentää järjestelmän suorituskykyä.

Vision Navigointi

Näönnavigointi perustuu teollisuuskameroihin ja tekoäly{0}}pohjaiseen kuvankäsittelyyn ympäristöominaisuuksien tunnistamiseen ja ajoneuvon sijainnin määrittämiseen.

Sen sijaan, että se riippuisi fyysisestä infrastruktuurista, järjestelmä tunnistaa tiemerkinnät, kontit, rakennukset ja muut maamerkit visuaalisten SLAM- ja kuvansovitusalgoritmien avulla.

Edut

Senttimetrin{0}}tason paikannustarkkuus

Infrastruktuurin vähimmäisvaatimukset

Samanaikainen esteen tunnistus

Erinomainen joustavuus monimutkaisiin ympäristöihin

Vaikka näkönavigointi on tärkeä tulevaisuuden suunta, se vaatii tehokkaan tietokonelaitteiston ja korkealaatuisia{0}}kameroita. Myös valaistusolosuhteet ja sää voivat vaikuttaa paikannustarkkuuteen.

Millimetri{0}}Aaltotutka-navigointi

Millimetri{0}}aaltotutka skannaa jatkuvasti ympäröivää ympäristöä ja tunnistaa vertailukohteet ajoneuvon sijainnin arvioimiseksi.

Lasernavigointiin verrattuna tutka toimii paremmin sateessa, sumussa ja pölyisissä olosuhteissa, joten se sopii ankariin ulkoilmaolosuhteisiin.

Edut

Paikannustarkkuus 10 cm

Erinomaiset kaikki{0}}sääominaisuudet

Kestää vahvasti ympäristön häiriöitä

Luotettava ulkokäyttö

Suurin haittapuoli on tutkalaitteiston ja sitä tukevan infrastruktuurin suhteellisen korkea hinta, mikä rajoittaa laajaa käyttöönottoa.

Differentiaalinen GPS (DGPS)

Tavallinen GPS-paikannus ei voi täyttää automatisoitujen porttien tarkkuusvaatimuksia, koska paikannusvirheet ulottuvat tyypillisesti useisiin metreihin.

DGPS parantaa merkittävästi paikannussuorituskykyä korjaamalla satelliittivirheet paikallisen vertailuaseman kautta.

Edut

Paikannustarkkuus 2-5 cm

Nopea käyttöönotto

Minimaalinen maainfrastruktuuri

Sopii suuriin ulkoterminaaleihin

Koska nosturit, rakennukset tai pinotut kontit voivat estää satelliittisignaaleja, DGPS yhdistetään usein inertianavigointiin jatkuvan paikantamisen ylläpitämiseksi.

FROG Navigointi

FROG (Free Ranging On Grid) on kehitetty erityisesti automatisoituja konttiterminaaleja varten.

RFID-transponderit upotetaan jalkakäytävän alle noin välein2 metriä. Joka kerta kun automaattitrukki kulkee transponderin yli, sen sijainti korjataan tallennettujen sijaintitietojen avulla.

Järjestelmä on onnistuneesti otettu käyttöön useissa automatisoiduissa satamissa, mukaan lukien Rotterdamin satama.

Edut

RFID-solmuväli noin 2 m

Paikannustarkkuus 3 cm

Vakaa pitkäaikainen{0}}toiminta

Erinomainen sopeutumiskyky ympäristöön

Sen ensisijainen haittapuoli on asennuksen aikana vaadittava huomattava maarakennusmäärä.

Integroitu inertianavigointi

Inertiaaliset navigointijärjestelmät (INS) kehitettiin alun perin ilmailusovelluksiin. Mittaamalla kiihtyvyyttä ja kulmanopeutta gyroskoopeilla ja kiihtyvyysmittareilla INS arvioi jatkuvasti ajoneuvon sijaintia.

Puhdas inertianavigointi kärsii kuitenkin ajan myötä kertyneistä paikannusvirheistä.

Nykyaikaiset ulkokäyttöiset automaattitrukit ylittävät tämän rajoituksen yhdistämällä inertianavigoinnin magneettisiin merkkeihin, RFID:hen, pyöräkooderiin ja GNSS-korjaukseen, mikä luo moni{0}}anturien fuusiojärjestelmän, joka pystyy säilyttämään korkean paikannustarkkuuden pitkien käyttöjaksojen ajan.

Edut

Paikannustarkkuus 1-3 cm

Minimaalinen maainfrastruktuuri

Erinomainen sopeutumiskyky ulkona

Alhaiset huoltovaatimukset

Ihanteellinen pitkän matkan{0}}kuljetuksiin

Monissa automatisoiduissa porteissa integroitu inertianavigointi tarjoaa parhaan tasapainon paikannustarkkuuden, suunnittelun monimutkaisuuden ja käyttöönottokustannusten välillä.

Outdoor AGV Navigation Technologies -vertailu

Mikään yksittäinen navigointitekniikka ei ole ihanteellinen jokaiseen sovellukseen. Sen sijaan insinöörit yleensä arvioivat paikannustarkkuuden, ympäristöön sopeutuvuuden, asennuskustannukset ja pitkäaikaisen ylläpidon-ennen ratkaisun valitsemista.

Suurille automatisoiduille porteille integroidusta inertianavigaatiosta on tullut yhä houkuttelevampi, koska se tarjoaa luotettavan senttimetritason paikantamisen ja minimoi samalla infrastruktuurin vaatimukset.

Kuinka integroitu inertianavigointi saavuttaa suuren tarkkuuden

Nykyaikainen inertianavigointi perustuu usean{0}}sensorin yhdistämiseen itsenäisen IMU:n sijaan.

Tyypillinen ulkokäyttöinen automaattitrukki yhdistää useita anturitekniikoita:

Tarkat{0}}magneettiset navigointianturit sivuttais- ja suuntavirheiden korjaamiseen.

IMU, joka sisältää gyroskooppeja ja kiihtyvyysmittareita kuolleiden laskemiseen.

Pyöräanturit, jotka mittaavat jatkuvasti matkaa ja ajoneuvon nopeutta.

RFID-lukijat, jotka tunnistavat ennalta määritetyt tarkistuspisteet ja kalibroivat uudelleen kertyneet paikannusvirheet.

Yhdessä toimivat anturit mahdollistavat luotettavan paikantamisen myös jatkuvan pitkän matkan{0}}ulkokäytön aikana.

Navigoinnin suorituskyky riippuu liikejärjestelmästä

Navigointialgoritmit määrittävät, minne AGV:n tulee mennä, mutta liikejärjestelmä määrittää, pystyykö ajoneuvo seuraamaan suunniteltua reittiä tarkasti.

Automatisoiduissa satamissa automaattitrukit ja autonomiset vetotraktorit toimivat vaativissa olosuhteissa, joihin kuuluvat raskaat hyötykuormat, jatkuva käyttö, altistuminen suolalle sekä toistuva kiihdytys ja hidastuminen. Näissä olosuhteissa ohjauksen tarkkuus, kooderin resoluutio ja servovaste vaikuttavat suoraan paikantamisen toistettavuuteen.

Plutools kehittää integroituja liikeratkaisuja automaattitrukeille, AMR:ille, autonomisille vetotraktoreille ja teollisuusroboteille. Yrityksen tuotevalikoimaan kuuluvat automaattitrukit, ohjausvoimalaitteet, matalajännitteiset servomoottorit, servokäytöt ja integroidut ohjausjärjestelmät.

Vaativiin sisä- ja ulkokäyttöön suunnitellut Plutoolsin vetopyöräratkaisut yhdistävät ohjauksen, ajon, jarrutuksen ja korkean{0}}resoluution palautteen kompakteiksi kokoonpanoiksi, mikä auttaa parantamaan ajoneuvon vakautta, polunseurantatarkkuutta ja yleistä navigoinnin suorituskykyä automatisoiduissa satamissa ja muissa teollisuusympäristöissä.

Johtopäätös

Outdoor AGV-navigointitekniikka kehittyy jatkuvasti, kun automatisoidut satamat vaativat parempaa tehokkuutta ja parempaa toimintavarmuutta.

Lasernavigointi tarjoaa poikkeuksellisen tarkkuuden, DGPS mahdollistaa tehokkaan laajan{0}}alueen käyttöönoton, FROG on osoittanut arvonsa automatisoiduissa konttiterminaaleissa, kun taas integroitu inertianavigointi yhdistää senttimetrin-tason tarkkuuden alhaisempiin infrastruktuurivaatimuksiin ja erinomaiseen ulkokäyttöön.

Anturitekniikan, tekoälyalgoritmien, RTK-paikannuksen ja älykkäiden liikejärjestelmien parantuessa jatkuvasti, moni{0}}anturifuusio säilyy seuraavan-sukupolven ulkoilmatrukkien yleisenä lähestymistavana, mikä tukee turvallisempia, älykkäämpiä ja tehokkaampia automatisoituja satamatoimintoja.