Как мобильные манипуляторы могут автоматизировать отбор товаров на складе? Инженерный проект REEMAN

Как мобильные манипуляторы могут автоматизировать отбор товаров на складе? Инженерный проект REEMAN

Изучение отбора товаров со складских стеллажей с помощью платформы AMR грузоподъемностью 100 кг, роботизированной руки с 7 степенями свободы и системы вертикального подъема

Автономные мобильные роботы изменили то, как материалы перемещаются по складам. Но перемещение предмета между локациями и его извлечение непосредственно со стеллажа хранения — это две разные задачи автоматизации.

Как робот может добраться до складского стеллажа, позиционировать роботизированную руку и подготовиться к извлечению конкретного предмета, не полагаясь полностью на фиксированные рабочие станции?

Этот вопрос стал основой проекта разработки мобильной манипуляции с участием REEMAN ROBOT и немецкого заказчика из сферы промышленных технологий.

Проект сосредоточен на интеграции автономной транспортировки с роботизированной манипуляцией для поддержки отбора товаров со складских стеллажей и промышленной обработки материалов.

REEMAN выбрала свою платформу автономного мобильного робота (AMR)Big Dog Chassis с номинальной грузоподъемностью шасси 100 кги объединила ее сроботизированной рукой с 7 степенями свободы номинальной грузоподъемностью 5 кг, рабочим вылетом руки 610 мм и механизмом вертикального подъема с ходом 1 200 мм.

Полученная архитектура мобильного манипулятора объединяет автономную мобильность, регулируемую рабочую высоту и позиционирование роботизированной руки. Проект также охватывает лазерную навигацию, 3D-восприятие окружающей среды, интеграцию RGB-D-зрения, выбор захвата и требования к разработке программного обеспечения.

Вместо того чтобы рассматривать транспортировку и отбор как несвязанные операции, инженерный подход исследует, как они могут стать частями скоординированного складского рабочего процесса.

Обзор проекта: задача автоматизации склада из Германии

Проект возник из практической потребности: обеспечить мобильному роботу возможность подъезжать к различным местам хранения и поддерживать извлечение материалов со складских стеллажей.

Цель заказчика выходила за рамки покупки обычного AMR для транспортировки.

Предполагаемая система должна была перемещаться между складскими локациями, работать вблизи стеллажей хранения, регулировать рабочую высоту роботизированной руки и поддерживать разработку задач извлечения объектов.

Эти требования привели к более широкому инженерному обсуждению того, как автономная мобильная платформа, роботизированная рука, механизм подъема и система восприятия должны работать вместе.

Почему отбор товаров со складских стеллажей сложнее, чем автономная транспортировка материалов?

Отбор на складе требует, чтобы робот взаимодействовал с отдельными объектами, тогда как обычная транспортировка с помощью AMR в основном предполагает перемещение грузов между заданными локациями.

На многих промышленных складах AMR может транспортировать товары после того, как работник или другая машина разместили их на роботе.

Однако извлечение отдельного компонента со стеллажа требует дополнительных решений.

Робот должен определить, где хранится предмет, соответствующим образом позиционировать себя, установить рабочую высоту руки, идентифицировать цель и выполнить подходящее движение для обработки.

Для этого проекта предполагаемую последовательность автоматизации можно обобщить так:

Постановка задачи → Автономная навигация → Подъезд к стеллажу → Вертикальное позиционирование → Локализация объекта → Роботизированная манипуляция → Транспортировка материала.

Каждый этап предъявляет различные инженерные требования.

Мобильная платформа должна достичь нужной локации. Роботизированная рука должна работать в пределах доступного пространства. Система восприятия должна предоставлять подходящую информацию об окружающей среде и целевом объекте. Рабочий орган должен соответствовать обрабатываемому материалу.

Именно поэтому задачу складского отбора нельзя решить только характеристиками роботизированной руки.

Вся система должна проектироваться исходя из задачи.

Как REEMAN выбрала архитектуру мобильного манипулятора

Подход REEMAN сосредоточен на объединении трех взаимодополняющих возможностей: автономного перемещения, гибкого позиционирования роботизированной руки и регулируемой рабочей высоты.

ПлатформаBig Dog Chassis обеспечивает мобильную основу, роботизированная рука с 7 степенями свободы обеспечивает локальную манипуляцию, а механизм вертикального подъема расширяет диапазон потенциальных рабочих высот.

1. Почему используетсяBig Dog Chassis?

ПлатформаREEMAN Big Dog Chassis обеспечивает автономную мобильную платформу с номинальной нагрузкой 100 кг для интеграции оборудования роботизированной манипуляции.

Для этого проекта складского отбора мобильность имеет решающее значение, поскольку предполагаемые операции выполняются в разных местах хранения, а не на одной стационарно установленной рабочей станции.

Автономная мобильная база служит основой для транспортировки интегрированной роботизированной системы в назначенные рабочие зоны.

Ее номинальная грузоподъемность шасси 100 кг является важным фактором при выборе роботизированной руки, подъемной конструкции, контроллеров и другого оборудования.

Однако грузоподъемность шасси не следует путать с грузоподъемностью робота при обработке объектов.

Интегрированные компоненты вносят вклад в нагрузку, переносимую мобильной платформой. Их масса, места крепления и влияние на устойчивость должны учитываться при проектировании системы.

Для складских применений также важны габариты мобильного робота, доступное пространство для проезда и требования к позиционированию.

Эти соображения повлияли на направленность проекта — создание практичной конфигурации мобильной манипуляции, а не просто установку роботизированной руки на движущуюся платформу.

2. Почему была выбрана роботизированная рука с 7 степенями свободы?

Роботизированная рука с 7 степенями свободы обеспечивает дополнительную гибкость сочленений для подхода к объектам из разных положений и ориентаций.

Выбранная роботизированная рука имеет следующие характеристики:

• Степени свободы: 7 DOF
• Номинальная грузоподъемность: 5 кг
• Рабочий вылет: 610 мм
• Повторяемость: ±0,05 мм

В складских условиях материалы могут располагаться вблизи окружающих стеллажей или других конструкций.

Поэтому роботизированной руке нужна достаточная гибкость, чтобы менять свою позу, удерживая рабочий орган в требуемой рабочей зоне.

Семь степеней свободы обеспечивают дополнительные возможности планирования движения по сравнению с более ограниченной конфигурацией руки.

Рабочий вылет 610 мм определяет номинальный вылет руки, а повторяемость ±0,05 мм описывает ее способность стабильно возвращаться в запрограммированные положения.

Повторяемость роботизированной руки — это не то же самое, что точность отбора всей системы.

Производительность мобильной системы отбора также зависит от позиционирования мобильной базы, локализации объектов, калибровки камеры, конфигурации рабочего органа и механической интеграции.

В ходе обсуждений разработки заказчик запросил сравнение вариантов грузоподъемности руки 3 кг, 5 кг и 10 кг.

Цель состояла в оценке требований к обработке и стоимости оборудования перед выбором подходящей конфигурации.

В итоге проект остановился на спецификации роботизированной руки с номинальной грузоподъемностью 5 кг.

Почему для складского отбора нужен механизм вертикального подъема?

Механизм вертикального подъема позволяет роботизированной руке работать с разных высот, помогая преодолеть ограничения установок с фиксированной высотой.

Стеллажи хранения часто имеют несколько уровней. Роботизированная рука, способная добраться до одной позиции стеллажа, может не дотянуться до другой без изменения высоты крепления.

Для удовлетворения этого требования проект выбрал механизм подъема со следующими характеристиками:

• Эффективный ход подъема: 1 200 мм
• Максимальная нагрузка направляющей подъема: 25 кг
• Точность позиционирования направляющей подъема: 1 мм

Система подъема регулирует вертикальное рабочее положение роботизированной руки, позволяя применять рабочий вылет руки на разных высотах.

Это особенно актуально для применений, связанных с несколькими уровнями стеллажей.

Однако итоговая рабочая зона зависит не только от хода подъема.

Геометрия роботизированной руки, высота крепления, размеры стеллажей, положение объекта и окружающий зазор — все это влияет на позиции, доступные роботу.

Заказчик также рассматривал центральное размещение руки, общую высоту робота, зазор в дверных проемах и потенциальный доступ к лифтам.

Эти требования демонстрируют, почему вертикальный подъем и конструкцию мобильной платформы необходимо оценивать вместе.

Цель — сбалансировать рабочий вылет с физическими ограничениями промышленного склада.

Как мобильный манипулятор находит и обрабатывает складские предметы?

Мобильный манипулятор использует различные функции восприятия для навигации и роботизированной манипуляции: восприятие окружающей среды помогает роботу добраться до нужной локации, а восприятие объектов поддерживает локализацию цели и планирование захвата.

Для мобильной платформы архитектура проекта REEMAN использует лазерную навигацию и 3D-восприятие окружающей среды.

Эти технологии поддерживают осведомленность об окружающей среде, локализацию, планирование пути и обнаружение препятствий.

Как только робот достигает намеченной рабочей локации, для манипуляции с объектами требуется дополнительная информация.

Система должна определить местоположение целевого объекта и оценить, как роботизированная рука должна к нему подойти.

По этой причине заказчик включил интеграцию RGB-D-глубинного зрения в требования проекта.

RGB-D-камера предоставляет изображение и информацию о глубине, которые могут обрабатываться программным обеспечением компьютерного зрения для оценки положения объекта в трехмерном пространстве.

Эта информация может поддерживать распознавание объектов, планирование захвата и управление движением роботизированной руки.

Проект также исследовал вычисления с ускорением на GPU для компьютерного зрения и разработки манипуляции на основе ИИ.

Эти требования отражают важное техническое различие:

Автономная навигация доставляет робота к задаче. Управляемая зрением манипуляция помогает роботу взаимодействовать с целевым объектом.

Связывание этих двух функций требует скоординированной связи между мобильной платформой, системой восприятия, контроллером роботизированной руки и прикладным программным обеспечением.

Почему важны выбор захвата и интеграция программного обеспечения?

Способность мобильного манипулятора обрабатывать различные объекты зависит не только от номинальной грузоподъемности роботизированной руки.

Рабочий орган должен соответствовать весу, габаритам, форме и характеристикам поверхности материала.

В ходе обсуждений проекта заказчик оценивал решения захватов для конкретных применений, включая адаптивные конфигурации с тремя пальцами.

Эти варианты актуальны при оценке того, как обрабатывать объекты с различной геометрией, такие как коробки, контейнеры и промышленные компоненты.

При выборе захвата также необходимо учитывать вес самого рабочего органа, требуемое усилие захвата и предполагаемое движение обработки.

Наряду с механическими требованиями важной темой была интеграция программного обеспечения.

Заказчик выразил заинтересованность в доступе к Python SDK, интеграции с ROS, обучении перетаскиванием, телеуправлении и возможности разработки пользовательских приложений ИИ.

Эти требования к разработке влияют на выбор контроллеров, протоколов связи, программных интерфейсов и вычислительного оборудования.

Вместо того чтобы предполагать, что каждое робототехническое применение требует одинаковой программной конфигурации, проект рассматривает программную архитектуру в соответствии с предполагаемыми задачами обработки.

Для промышленных системных интеграторов это важное соображение при планировании будущей функциональности или адаптации мобильного манипулятора к различным рабочим процессам обработки материалов.

Мобильный манипулятор REEMAN: технические характеристики

Следующая таблица обобщает выбранную архитектуру и основные характеристики, связанные с этим проектом разработки складского отбора.

Три значения нагрузки описывают разные компоненты.

100 кг относятся к грузоподъемности мобильного шасси, 5 кг — к номинальной грузоподъемности роботизированной руки, а 25 кг — к максимальной номинальной нагрузке направляющей подъема.

Эти значения не следует складывать или интерпретировать как единую грузоподъемность при обработке материалов.

Выбранная архитектура обеспечивает основу для разработки приложений мобильной манипуляции с регулируемой рабочей высотой и рабочими органами под конкретные задачи.

Где можно использовать мобильные манипуляторы?

Инженерные принципы, исследованные в этом проекте, актуальны для автоматизации складов и других промышленных сред, где материалы должны обрабатываться в нескольких рабочих локациях.

Отбор и извлечение товаров со складских стеллажей

Отбор товаров со складских стеллажей — основная цель применения.

Мобильный манипулятор может быть разработан для подъезда к назначенному месту хранения, регулировки рабочей высоты роботизированной руки, идентификации нужного предмета с помощью подходящей системы восприятия и выполнения соответствующей задачи обработки.

Эта архитектура обеспечивает основу для связи извлечения материалов с автономной транспортировкой.

Обработка промышленных деталей

На производственных предприятиях небольшие компоненты и упакованные материалы часто необходимо обрабатывать на разных рабочих станциях.

Мобильная роботизированная рука предлагает подход, объединяющий перемещение между этими локациями с локальной роботизированной манипуляцией.

Подходящая конфигурация руки, захвата и управления зависит от веса, геометрии и требований к обработке компонента.

Перемещение материалов между несколькими рабочими станциями

Производственные планировки часто включают оборудование, расположенное в разных рабочих зонах.

Мобильный манипулятор может поддерживать разработку рабочих процессов, включающих позиционирование, передачу и взаимодействие с материалами на нескольких станциях.

Это дает потенциальную альтернативу установке отдельной стационарной роботизированной руки в каждой локации обработки.

Исследования в робототехнике и разработка приложений

Для разработчиков робототехники и интеграторов промышленной автоматизации платформа мобильной манипуляции может поддерживать работу, связанную с планированием движения, интеграцией восприятия, управлением роботизированной рукой, координацией задач и разработкой программного обеспечения под конкретные приложения.

Эти возможности актуальны при оценке того, как роботизированные системы могут адаптироваться к различным промышленным рабочим процессам.

Связанное видео по робототехнике — только для справки

Связанное видео по робототехнике: Посмотрите отдельный справочный материал по робототехнике на YouTube

Следующее видео предоставлено как отдельный справочный материал по робототехнике и не показывает проект немецкого заказчика. Технические требования проекта и выбранная конфигурация системы описаны в этой статье независимо.

Часто задаваемые вопросы о мобильных манипуляторах

В: Что такое мобильный манипулятор для складского отбора?

О: Мобильный манипулятор объединяет автономную мобильную платформу с роботизированной рукой для поддержки задач обработки материалов в разных локациях. Для складского отбора предполагаемый рабочий процесс включает навигацию к стеллажам хранения, позиционирование руки, идентификацию целевых объектов и выполнение операций обработки предметов. Полная конфигурация зависит от размеров стеллажей, характеристик материалов и требуемого уровня автоматизации.

В: Какова грузоподъемность мобильного манипулятора REEMAN?

О: В проекте REEMAN используется платформаBig Dog Chassis с номинальной грузоподъемностью шасси 100 кг. Выбранная роботизированная рука с 7 степенями свободы имеет отдельную номинальную грузоподъемность 5 кг, а направляющая вертикального подъема имеет максимальную номинальную нагрузку 25 кг. Эти характеристики описывают разные механические компоненты и не должны суммироваться.

В: Почему используется роботизированная рука с 7 степенями свободы вместо фиксированного механизма обработки?

О: Роботизированная рука с 7 степенями свободы обеспечивает гибкое позиционирование сочленений, позволяя использовать различные конфигурации подхода в пределах рабочего диапазона руки. Это полезно для складских применений, связанных с объектами в разных ориентациях или вблизи окружающих конструкций. Выбранная рука обеспечивает рабочий вылет 610 мм, номинальную грузоподъемность 5 кг и повторяемость ±0,05 мм.

В: Может ли робот обрабатывать предметы на разных уровнях складских стеллажей?

О: Выбранный механизм вертикального подъема обеспечивает эффективный ход 1 200 мм, позволяя регулировать рабочую высоту роботизированной руки. В сочетании с вылетом руки это поддерживает разработку задач обработки на разных уровнях стеллажей. Фактические достижимые позиции зависят от геометрии робота, конфигурации стеллажей, высоты крепления и доступного зазора.

В: Как робот навигирует и идентифицирует объекты?

О: Мобильная платформа использует лазерную навигацию и 3D-восприятие окружающей среды для поддержки локализации и перемещения в рабочей среде. Для задач манипуляции проект рассматривал интеграцию RGB-D-камеры глубины для предоставления информации об объектах и пространстве для распознавания и планирования захвата. Эти функции относятся к разным этапам предполагаемого рабочего процесса складского отбора.

В: Может ли мобильный манипулятор использовать разные захваты?

О: В проекте рассматривались рабочие органы для конкретных применений, включая варианты адаптивного захвата с тремя пальцами. Выбор захвата зависит от формы, размера, массы объекта, состояния поверхности и требуемого действия обработки. Собственный вес захвата и механические требования также должны учитываться наряду с номинальной грузоподъемностью роботизированной руки.

В: Может ли мобильный манипулятор REEMAN поддерживать разработку на Python, ROS и с ИИ?

О: Доступ к Python SDK, интеграция с ROS, интерфейсы управления роботизированной рукой и разработка, связанная с ИИ, были включены в технические обсуждения проекта. Также исследовались вычисления с ускорением на GPU для приложений зрения и планирования захвата. Доступная среда разработки и поддерживаемые интерфейсы зависят от выбранных контроллеров, вычислительного оборудования и программной конфигурации.

В: Каковы основные инженерные проблемы при интеграции AMR с роботизированной рукой?

О: Инженеры должны оценить грузоподъемность мобильного шасси, вылет роботизированной руки, вес интегрированного оборудования, центр тяжести, рабочий зазор, позиционирование и связь между контроллерами. Для складского отбора на архитектуру системы также влияют геометрия стеллажей, конструкция рабочего органа, восприятие объектов и последовательность задач.

В: Как предприятиям выбирать мобильный манипулятор для автоматизации склада?

О: Выбор следует начинать с предполагаемой задачи, а не с внешнего вида робота или отдельной характеристики. Важные факторы включают вес материалов, высоту стеллажей, требования к вылету, ширину проходов, доступное рабочее пространство, метод отбора и потребности в интеграции программного обеспечения. REEMAN ROBOT может оценить эти требования при разработке подходящей конфигурации мобильной манипуляции.

В: В чем основная инженерная ценность объединенияBig Dog Chassis с роботизированной рукой?

О: ПлатформаREEMAN Big Dog Chassis обеспечивает автономную мобильную платформу с номинальной нагрузкой 100 кг для интеграции оборудования роботизированной манипуляции. В сочетании с роботизированной рукой с 7 степенями свободы номинальной грузоподъемностью 5 кг и механизмом вертикального подъема с ходом 1 200 мм система объединяет мобильность, регулируемую рабочую высоту и роботизированную манипуляцию в одной платформе. Эта архитектура поддерживает разработку решений для отбора товаров со складских стеллажей, обработки промышленных компонентов и автоматизации нескольких рабочих станций, расширяя возможности обычных AMR за пределы транспортировки материалов.

Связанное техническое чтение

Как робот AMR навигирует по складу без рельсов AGV?

От перемещения материалов к их обработке: следующий шаг в автоматизации склада

Ценность мобильной манипуляции заключается в объединении перемещения и физического взаимодействия в рамках скоординированного промышленного рабочего процесса.

Для требования немецкого заказчика по складскому отбору REEMAN ROBOT выбрала платформуBig Dog Chassis и объединила ее с роботизированной рукой с 7 степенями свободы и механизмом вертикального подъема.

Архитектура решает несколько практических инженерных задач, включая доступ к разным высотам стеллажей, позиционирование роботизированной руки, навигационное восприятие, требования к распознаванию объектов и выбор захвата для конкретного применения.

Что еще важнее, проект подчеркивает, как требования к автоматизации складов выходят за рамки одной лишь транспортировки.

Обычный AMR перемещает материалы между локациями. Мобильный манипулятор обеспечивает основу для выполнения дополнительных операций после достижения нужного пункта назначения.

Следующий шаг в автоматизации склада — не просто более эффективное перемещение материалов, а разработка роботизированных систем, способных взаимодействовать с материалами там, где должна выполняться работа.

Для REEMAN ROBOT этот проект отражает инженерный подход, ориентированный на реальные требования применений и интеграцию подходящих робототехнических технологий.

REEMAN ROBOT сотрудничает с интеграторами промышленной автоматизации, операторами складов и разработчиками робототехники для исследования конфигураций мобильной манипуляции, адаптированных к конкретным задачам.

Планируете робота для складского отбора или AMR с роботизированной рукой? Свяжитесь с REEMAN ROBOT, чтобы обсудить вес ваших материалов, размеры стеллажей, рабочие зазоры, требования к рабочему органу и потребности в интеграции программного обеспечения.

REEMAN ROBOT

Больше, чем транспортировка. На пути к интеллектуальной мобильной манипуляции.