Veículo de transporte sem motorista

Um veículo de transporte sem motorista ( FTF , English Automated Guided Vehicle , AGV ) é uma esteira rolante com seu próprio acionamento que é controlado e guiado automaticamente sem contato. Os veículos de transporte sem condutor são utilizados para o transporte de material , nomeadamente para puxar ou transportar mercadorias com equipamentos de movimentação de carga ativa ou passiva .

Os sistemas de transporte sem condutor (AGV) são sistemas transportadores internos, com veículos controlados automaticamente, cuja principal tarefa é transportar materiais, mas não transportar pessoas. Eles são usados ​​dentro e fora de edifícios e consistem essencialmente nos seguintes componentes:

  • um ou mais veículos de transporte sem motorista
  • um controle mestre
  • Facilidades para determinar a localização e registrar a situação
  • Dispositivos para transmissão de dados
  • Infraestrutura e instalações periféricas

Ambas as definições são retiradas da diretriz VDI 2510 "Sistemas de transporte sem condutor".

Um veículo guiado automaticamente está sujeito à Diretiva de Máquinas no Espaço Econômico Europeu.

Motivação para o uso de sistemas de transporte sem condutor

Por muitos anos, houve uma demanda por prazos curtos, baixos estoques e alta flexibilidade nas empresas de produção e distribuição. Uma variedade de medidas organizacionais e o uso de meios técnicos são possíveis ou necessários para atingir esses objetivos. Na área de logística técnico-operacional , são os processos e recursos do fluxo interno de materiais que devem ser projetados de forma adequada. Um processo importante no fluxo de material é o transporte , ou seja, a mudança direcionada de localização das mercadorias. Um recurso que é utilizado para esse fim em quase todas as empresas por suas possibilidades de aplicação universal é a empilhadeira convencional ou seu "irmão mais novo", o porta - paletes ("formiga").

Além de muitas vantagens indiscutíveis, o transporte manual também apresenta desvantagens, por isso existem soluções de automação para o transporte interno de mercadorias. Comparado ao transporte manual, o transporte automatizado oferece as seguintes vantagens, entre outras:

  • O fluxo de material e informações organizado leva diretamente ao aumento da produtividade da transparência dos processos internos
  • processos de transporte pontuais e calculáveis ​​em todos os momentos
  • Minimizando os estoques de medo e os estoques de espera
  • Redução da retenção de pessoal no transporte, diminuindo assim os custos de pessoal (especialmente em operações de vários turnos)
  • Minimização de danos de transporte e entregas incorretas, evitando custos de acompanhamento
  • alta disponibilidade e confiabilidade

Um critério muito importante, embora difícil de avaliar em termos de valor, é a flexibilidade, ou seja, a capacidade de um sistema de transporte para se adaptar facilmente às mudanças nas condições externas. Um sistema de veículo guiado automatizado é uma das inúmeras possibilidades para automatizar o processo de transporte, mas oferece a vantagem de maior flexibilidade em comparação com todas as outras tecnologias.

Vantagens de usar AGV

Os vários sistemas de transporte diferem em termos de suas propriedades técnicas e capacidades de muitas maneiras. Dentre os sistemas de transporte automatizados, os sistemas de transporte sem condutor são considerados uma solução com a maior flexibilidade possível. Para a avaliação do grau de flexibilidade de um sistema de financiamento, entre outros os seguintes critérios são importantes:

  • Capacidade de integração em estruturas existentes
  • Transporte de mercadorias diversas
  • Possibilidade de alterar o layout
  • Movibilidade do sistema de transporte
  • Adaptação aos requisitos de desempenho de transporte flutuantes
  • Mudança da ordem de financiamento
  • Adaptação a um grau crescente de automação

Um sistema de veículo guiado automatizado atende a todos esses critérios.

Outras características positivas de um AGVS, que, no entanto, em casos individuais - mas não como um todo - podem ser superadas por outras fontes de financiamento:

  • Melhoria do ambiente de trabalho: condições de trabalho mais seguras e agradáveis ​​por meio de processos ordenados, processos de transporte limpos e silenciosos
  • alta precisão com transferência e transferência automática de carga
  • pequenas medidas de infraestrutura
  • fácil realização de cruzamentos e pontos de ramificação
  • Possível transporte fora dos corredores
  • O uso múltiplo do nível de financiamento é possível
  • Possibilidade de usar um meio de transporte substituto (por exemplo, empilhadeira)
  • Adequado para salas de alturas baixas e altas
  • alta transparência do processo de financiamento
  • geralmente nenhum espaço de tráfego adicional necessário
  • Uso de calçadas existentes
  • Possibilidade de uso interno e externo
  • várias funções adicionais podem ser integradas

Áreas de aplicação para AGV

Vídeo: Um sistema de transporte sem motorista ( empilhadeira alta com barra de tração ), modelo Jungheinrich ERC 215a, no depósito de manutenção ICE Cologne-Nippes da Deutsche Bahn

As áreas de aplicação dos sistemas de transporte sem condutor são tão diversas quanto as tarefas de transporte na indústria; Em princípio, não há restrições de implementação para AGVs.

A tabela a seguir fornece uma visão geral dos principais valores e propriedades dos sistemas implementados até agora:

característica Valores tipicos
Número de AGVs por sistema um a várias centenas
Capacidade de carga de um AGV alguns quilogramas a mais de 50  t
Rapidez tipicamente aproximadamente 1 m / s, outros valores possíveis; a velocidade máxima é limitada pela capacidade de frenagem
Comprimento da rota alguns metros a mais de 10 km
Número de mudança de carga / estações de trabalho ilimitado
Controle de planta manual para totalmente automático, autônomo ou integrado em sistemas complexos de fluxo de material
Duração de uso esporadicamente até "24 horas por dia"
dirigir elétrica, com ou sem bateria; Motor de combustão interna

Os sistemas de transporte sem condutor podem ser adaptados a uma ampla variedade de tarefas. As seguintes imagens de veículos mostram a variedade de aplicações possíveis:

Transporte interno

nenhum ou nenhum dispositivo de manuseio de carga (LAM)

  • AGV como trator de material rodante; Use no hospital

  • AGV como trator de material rodante; Use no hospital

  • AGV como trator de material rodante; Use no hospital

  • AGV para dirigir sob e puxar carrinhos de transporte; Uso na indústria automotiva

LAM ativo, equipamento de carregamento padrão
Veículos para transporte de paletes

  • AGV com 2 transportadores de rolos para mudanças de carga em ambos os lados

  • AGV com garfo de elevação para transporte de paletes, caixas de treliça, racks, etc.

Veículos para transporte KLT (transportadores de carga de peças pequenas; por exemplo, "Schäfer-Kasten")

  • AGV com 2 transportadores de correia

  • AGV com 3 transportadores de correia

Plataformas móveis de montagem

  • AGVs como plataforma de montagem na produção de motores

  • AGVs como plataforma de montagem na unidade de produção

  • AGVs como plataforma de montagem na produção de motores

  • AGVs como uma "bancada de trabalho rolante" na produção agregada

  • AGV para transporte de carroceria na produção de automóveis

Veículos especiais

AGV de serviço pesado para aplicações internas, vários auxiliares de carregamento

  • AGV para serviço pesado como carregador lateral

  • AGV com pinça para rolos de papel

  • AGV com garra de grampo para carga cubóide

  • AGV resistente com navegação a laser, peso total máximo de 62 toneladas

Veículos na área externa (chamados de AGV externos)

  • AGV externo com 5 transportadores de rolos de paletes

  • AGV externo com proteção contra chuva para a carga

  • AGV externo para transporte de blocos de concreto

  • AGV externo com bateria de íon de lítio no CTA

AGV no hospital

O uso de AGVs na logística hospitalar ocupa uma certa posição especial , pois não se trata de um ambiente industrial no sentido mais estrito. Para esta aplicação, foi estabelecida uma designação diferente, nomeadamente transporte automático de mercadorias com a abreviatura AWT, que na logística hospitalar automatizada inclui não apenas AGV, mas também outras tecnologias, como sistemas de tubos pneumáticos, sistemas de energia e grátis ou monotrilhos aéreos (EMS )

História do AGVS

História dos sistemas de transporte sem condutor

Por volta de 1953/54 a americana Barrett Vehicle Systems apresentou pela primeira vez um trator, que seguia automaticamente uma faixa de cor branca aplicada ao piso. Para isso, também foi acoplado ao volante um motor de direção , que recebia sinais de controle de um sensor óptico com o qual a faixa colorida era digitalizada. Esses trens de reboque foram usados ​​para transportes coletivos recorrentes em longas distâncias. Os veículos fabricados pela EMI na Inglaterra, que chegaram ao mercado lá a partir de 1956, funcionavam de acordo com o mesmo princípio .

Na Alemanha, o desenvolvimento começou em 1963. Fabricantes de caminhões industriais, até o início da década de 1980, em particular as empresas Jungheinrich em Hamburgo e Wagner em Reutlingen, empilhadeiras automatizadas e veículos de plataforma originalmente também construídos para operação manual usando "fotoeletrônico" e posteriormente controle indutivo . Até então, os veículos de coleta de pedidos guiados por trilhos e “autodirecionados” eram convertidos da mesma forma.

Já no final dos anos 1960, foram desenvolvidos tratores especialmente projetados para transporte automático. Equipados com acoplamentos automáticos e a capacidade de dirigir para trás automaticamente, esses veículos podem acoplar reboques e estacioná-los quando necessário. Dispositivos para carregamento automático de bateria também já estavam instalados.

As diferentes demandas dos usuários de todas as indústrias, filiais e empresas de serviço concebíveis estimularam o desenvolvimento futuro. Os vários graus de liberdade no design estrutural dos veículos levaram a inúmeras variantes na carroceria do veículo. Técnica e desenvolvimentos tecnológicos em eletrônica , tecnologia de semicondutores , tecnologia informática e tecnologia de sensores habilitados simultaneamente controles e sistemas cada vez mais complexos. Desenvolvimentos em fluxo de materiais e tecnologia de armazenamento, métodos de produção em engenharia mecânica e tendências em técnicas de montagem, design de trabalho, metodologia de trabalho e ergonomia também tiveram um efeito positivo.

Procedimentos de navegação para AGVs

Se um veículo deve ser operado automaticamente, ou seja, sem um motorista humano, a navegação é uma das tarefas essenciais que devem ser resolvidas pelo computador do veículo + software + sensores adequados. Na navegação - originalmente para navios, mas também se aplica a veículos terrestres - existem as seguintes tarefas:

  • Determinação da posição ("Onde estou?")
  • Determinação do curso:
  1. dependendo da posição atual e da meta a ser alcançada: Determinação da direção de deslocamento alvo e velocidade alvo
  2. Determinação dos valores reais: direção atual e velocidade de deslocamento

Acerto de contas

Selecionado a partir do método marítimo originário de cálculo morto baseado no princípio, medindo a direção e velocidade ou distância percorrida de um ponto de partida conhecido para calcular a posição atual. O cálculo morto é um método relativo para determinar a posição; além do ponto de partida, ele não usa nenhum ponto de referência absoluto (fixo). A vantagem do cálculo morto é que pode ser executado com algoritmos e dispositivos de medição relativamente simples. A desvantagem é que a precisão ou o erro desses dispositivos de medição está diretamente incluído na precisão do resultado. À medida que a distância do ponto de partida aumenta, isso leva a uma deterioração na precisão da posição determinada. Esta desvantagem relacionada a princípios pode ser minimizada pela calibração trabalhosa dos dispositivos de medição e trabalho cuidadoso, mas não pode ser completamente eliminada. Erros adicionais surgem da influência de variáveis ​​de perturbação desconhecidas, despercebidas ou não mensuráveis.

O cálculo morto em veículos terrestres também é chamado de odometria (inglês, Odometer "dispositivo para medir o deslocamento" ).

A direção da viagem é determinada medindo o (s) ângulo (s) de direção do veículo. A distância percorrida pode ser determinada contando as rotações de uma roda cujo diâmetro ou circunferência é conhecido.

Problemas conhecidos e possíveis fontes de erros na odometria:

  • Precisão do alinhamento do veículo na posição inicial
  • Definir a direção direta da roda ou rodas (valor de medição do ângulo de direção 0 ° não leva a um deslocamento reto exatamente)
  • O ponto zero do ângulo de direção "oscila" (mudanças devido a influências mecânicas)
  • Mudanças no diâmetro da roda, por ex. B. por desgaste ou diferentes cargas
  • Patinagem da roda: roda de bloqueio em caso de parada de emergência, roda girando em condições molhadas, deslizando em uma curva que é dirigida muito rápido

Conclusão : a odometria por si só não é suficiente como método de navegação para veículos guiados automatizados.

Orientação de pista com orientação contínua

Componentes de rastreamento óptico
Rastreamento indutivo de componentes

Existem várias possibilidades técnicas para melhorar os resultados da odometria e para aliviar as desvantagens descritas acima. Os problemas associados à determinação da direção de deslocamento não são mais relevantes se o veículo seguir uma orientação contínua com sensores adequados . Dependendo do ambiente operacional, orientações ópticas, magnéticas ou indutivas são usadas e detectadas com câmeras (contraste de cor), sensores Hall (campo magnético) ou antenas (campo elétrico alternado).

O segundo problema da odometria, a acumulação de erros na medição de distâncias, pode ser resolvido por pontos de referência ao longo do percurso: Percorrer marcações no solo (peças de metal, íman, transponder ), cujas distâncias estão armazenadas no sistema de controlo do veículo, aciona um sinal no sistema de controle do veículo e o erro de medição do caminho que surgiu até este ponto é zerado. Qualquer posicionamento preciso do veículo que possa ser necessário no ponto-alvo também é realizado em relação a um sinal de acionamento externo (marca de piso, barreira de luz, etc.).

vantagens
  • Processo que é conhecido e comprovado há muitos anos
  • componentes simples, robustos e baratos nos veículos
desvantagem
  • Criar, alterar e, se necessário, reparar a diretriz requer um grande esforço
  • O tipo e o material da diretriz dependem da natureza do solo; não pode ser usado em todos os lugares
  • pouca ou nenhuma flexibilidade ao mudar de curso

Navegação em grade

Para reduzir os custos associados à criação da linha guia, a linha guia contínua pode ser transformada em linha guia descontínua (uma série de pontos de apoio). Este processo é conhecido como navegação em grade. Os pontos de grade são geralmente formados por ímãs ou transponders embutidos no chão; grades ópticas (por exemplo, contraste de cor através de "padrão quadriculado") também são possíveis. Os veículos são equipados com sensores adequados para reconhecer os pontos da grade (sensor magnético, leitor de transponder, sensor de cores / câmera) e “shimmy” de um ponto da grade para o próximo.

Componentes para navegação em grade usando transponders

Se - por razões de custo - o espaçamento entre os pontos da grade deve ser grande, a odometria e, em particular, a estabilidade direcional do veículo devem ser muito bem calibradas . Para apoiar / melhorar um sensor de taxa de rotação ( giroscópio ) é freqüentemente usado para medir a mudança na posição de rotação do veículo.

Ao cruzar um ponto da grade, o erro de posição atual deve ser determinado, um movimento corretivo calculado e sua execução correta monitorada enquanto se move para o próximo ponto da grade. Para isso, são necessários a medição e o controle precisos do ângulo de direção, bem como o processamento de software de algoritmos matemáticos, i. Ou seja, é necessário um controle mais complexo em comparação aos veículos com uma diretriz contínua.

No que diz respeito à posição (e número) dos pontos da grade, uma distinção pode ser feita entre a grade de linha quase unidimensional e uma grade de superfície bidimensional na qual os pontos da grade estão dispostos em todo o plano de direção. Tal grade de área - muitas vezes na forma de uma grade (regular) - oferece mais rotas potenciais para os veículos em comparação com a grade de linha, ou seja, Em outras palavras, futuras alterações nas rotas AGV podem ser realizadas mais rapidamente, uma vez que o trabalho de base para realocar os novos / adicionais pontos de grade não é mais necessário.

vantagens
  • Processo que é conhecido e comprovado há muitos anos
  • Criação de faixa de guia mais barata do que com orientação contínua
  • Criação / alterações da pista de chumbo possíveis durante a operação
  • Mudanças na trilha principal são possíveis com esforço razoável
  • adequado para uso ao ar livre
desvantagem
  • dependendo da natureza do solo, não pode ser usado em todos os lugares
  • flexibilidade limitada em relação às mudanças de curso

Navegação a laser

Os métodos descritos até agora usam uma chamada diretriz física para guiar o veículo : recursos físicos são instalados ao longo da rota desejada (linhas coloridas, tiras de metal, fio através do qual flui corrente alternada, ímãs, etc.) que podem ser detectados e rastreados por sensores adequados no AGV.

Se uma diretriz física não pode ou não deve ser usada, existe uma alternativa, a chamada diretriz virtual , que está disponível na forma de software no computador do veículo. Neste caso, entretanto, uma quantidade considerável de hardware e software deve ser despendida para permitir que um veículo alcance os pontos-alvo desejados automaticamente e com precisão suficiente (repetição) com a ajuda desta diretriz virtual. Tal como acontece com a navegação em grade, a odometria também deve ser apoiada aqui pela detecção e medição de pontos de referência absolutos. No entanto, esses pontos de referência não têm relação com a rota e de forma alguma descrevem uma diretriz.

Princípio funcional da navegação a laser
Scanner a laser para navegação AGV

O dispositivo usado com mais frequência em aplicações internas para detectar e medir pontos de referência absolutos é um scanner a laser , por isso também é conhecido como navegação a laser , mais precisamente triangulação a laser . A avaliação é baseada em a z. B. no princípio da navegação marítima que tem sido usado por um longo tempo, no qual linhas de rumo óptico são trazidas para a intersecção em vários objetos de rumo conhecidos em sua posição ( rumo transversal ). O objetivo ou resultado da navegação marítima é a determinação gráfica da posição na carta náutica . No computador do veículo do AGV, o processo gráfico é substituído pela álgebra (resolvendo um sistema de equações com três incógnitas). As três incógnitas correspondem aos três graus de liberdade de movimento do veículo no plano de direção, ou seja, o valor X, o valor Y e o ângulo de guinada da posição atual do veículo (consulte também Chassi, seção Cinemática ).

O sistema de medição consiste em

  • o scanner a laser móvel montado no veículo (o "localizador de direção" para medição de ângulo). O scanner a laser consiste em um diodo e receptor de laser, que estão localizados em um cabeçote giratório acionado por motor, bem como um codificador incremental de alta resolução para medição de ângulo.

Como

  • um número praticamente ilimitado de pontos de referência estacionários (os "objetos portadores"). Os pontos de referência consistem em material retrorrefletivo , a luz do laser incidente é refletida em si mesma, ou seja, para o transmissor ou, neste caso, para o receptor montado diretamente ao lado dele.
vantagens
  • Método de medição absoluto com precisão e taxa de medição suficientes para aplicações AGV
  • nenhum esforço para criar trilhas guia
  • alta flexibilidade, mudando o curso muda facilmente e com pouco esforço
desvantagem
  • Custos para sensor de laser (dispositivo de medição de precisão!) E computador de avaliação
  • Custos de montagem e medição das marcas refletoras
  • O terreno na área das calçadas deve ser relativamente plano
  • método de medição óptica, não pode ser usado em todos os lugares

Navegação usando recursos ambientais

refere-se a um método no qual a posição atual do veículo e a direção de deslocamento são obtidas medindo o ambiente existente, ou seja, sem marcações adicionais e ajudas especialmente instaladas para o uso dos veículos. Os sensores apropriados são necessários para esta - por exemplo, em 2D ou 3D scanners a laser ou radar de laser , câmeras 2D ou 3D - ou uma combinação de vários destes sensores com que o ambiente operacional imediato dos veículos pode ser medida. Os valores medidos obtidos são então analisados ​​usando um software e um computador potente. Sensores e computadores de avaliação estão localizados no ou dentro do veículo, a avaliação deve ocorrer em tempo real e levar em consideração que o veículo está se movendo durante as medições. A taxa de medição dos sensores usados ​​é de aproximadamente 10–20 varreduras ou imagens por segundo e uma distância e resolução de detalhes do objeto de aproximadamente 1–5 cm é alcançada.

Uma determinação de posição só pode ser bem-sucedida se houver um mapa digital do ambiente operacional no computador do veículo , dentro do qual o software tenta classificar os valores medidos atualmente registrados. Do grande número de valores medidos, aqueles que pertencem a características ou estruturas ambientais distintas contidas no mapa armazenado devem ser filtrados. O mapa pode ser criado automaticamente pelo próprio veículo durante um processo de aprendizagem ou orientação, caso em que falamos do chamado SLAM ( Simultaneous Localization and Mapping ). Alternativamente, o mapa também pode ser construído medindo manualmente as características distintivas dos arredores e processando apropriadamente os valores medidos obtidos desta forma. Os algoritmos de software utilizados são capazes de reconhecer mudanças no ambiente operacional, tais como aquelas que podem surgir constantemente durante o tempo em que os veículos estão em uso, como desvios das informações cartográficas armazenadas, se necessário integrá-los ao mapa e, com base em isso, para continuar a determinar a posição atual do veículo e a direção de deslocamento.

Desta forma, é possível usar AGVs em ambientes claramente diferentes, como galpões de fábricas e corredores de hospitais, de forma igualmente satisfatória, ou seja, com precisão e confiabilidade suficientes para a respectiva operação e aplicação.

Outros métodos de navegação

Procedimentos adicionais com referência absoluta:

Localização de direção de rádio

  • Para aplicações ao ar livre com uma boa visão (desobstruída) do céu (AGVs ao ar livre, empilhadeiras, transportadores de van / straddle e guindastes de ponte de contêiner no porto, ...):
    • GPS (Sistema de Posicionamento Global), precisão de aproximadamente ± 10 m
    • dGPS ( Sistema de Posicionamento Global Diferencial ), precisão de aproximadamente ± 1 m
    • dGPS com avaliação de fase, precisão de aproximadamente ± 0,1 m
  • Para aplicações internas ou em áreas sem recepção GPS suficientemente boa:
    • "GPS interno"; Dependendo da tecnologia usada, das condições ambientais e da velocidade de condução, podem ser alcançadas precisões entre aproximadamente ± 2 me ± 0,5 m

Com todos os métodos de localização de direção de rádio, uma certa distância deve primeiro ser coberta para determinar o ângulo de guinada atual do veículo ao usar uma única antena receptora, ou duas antenas receptoras com uma posição conhecida (alinhamento e distância) devem ser montadas no veículo.

Os métodos de localização baseados em rádio são chamados de localização em tempo real . Abreviatura RTLS (Real Time Localization System) resumida.

resumo

Várias opções técnicas estão disponíveis que permitem que a posição atual e a direção de deslocamento de um veículo guiado automaticamente sejam determinadas. Todos os métodos descritos acima existem há muitos anos e são usados ​​com sucesso na prática. Os procedimentos com diretriz virtual permitem relativamente mais flexibilidade e, assim, alcançam as vantagens mencionadas acima ao usar AGVs em maior extensão, mas com maiores requisitos de investimento.

Diferenciação entre direção automática e autônoma

O termo direção autônoma tem sido usado há algum tempo para descrever propriedades adicionais que vão além das capacidades previamente conhecidas e habituais de dirigir veículos automaticamente. No caso de automóveis de passageiros, isso significa direção sem motorista, ou seja, um desenvolvimento adicional significativo dos sistemas de assistência ao motorista atualmente conhecidos. Um carro autônomo encontra o caminho de sua localização atual até o destino desejado de forma independente e sem especificações externas e é capaz de reagir adequadamente a todas as situações e eventos que ocorrem durante a viagem.

Para veículos de transporte sem motorista, a distinção é baseada principalmente no tipo de orientação da faixa : Um AGV é, por definição, controlado e guiado automaticamente sem contato. Ou seja, a rota desejada até o destino é especificada por meio de uma pista real ou virtual. É um AGV de condução / ação autônoma se o controle de um AGV não usar nenhum dos métodos de rastreamento descritos abaixo, todos baseados no fato de que o caminho do ponto de partida até o destino é claramente dado ao veículo e sem nenhum grau de liberdade que o veículo possa usar. Um AGV autônomo encontra seu caminho da localização atual até o destino desejado de forma independente e sem especificações externas, levando em consideração todas as situações e eventos que ocorrem durante a viagem. O desafio aqui é permitir que o sistema de controle tome decisões de forma independente e selecione a melhor entre uma infinidade de soluções possíveis para corrigir uma falha. O grau de autonomia, que é, inter alia, na rota, velocidade, etc. selecionada pelo AGV, pode ser diferente. Depende, por exemplo, de quais sensores um veículo está equipado para reconhecer o entorno, ou de qual conhecimento prévio do ambiente operacional - armazenado na forma de um mapa digital no computador do veículo - o veículo possui. Para obter informações sobre o ambiente operacional, os veículos autônomos podem, se necessário, se comunicar com outros veículos e trocar dados para melhorar os resultados de seus processos de tomada de decisão.

Os AGVs que conduzem autonomamente seções parciais de uma jornada para o destino especificado, por exemplo, ao contornar um obstáculo que apareceu de forma aguda na rota, já podem ser encontrados na prática operacional. Devido ao grande número de variáveis ​​medidas a serem registradas e à quantidade de dados a serem processados em tempo real , esses veículos são equipados com sensores extensos, computadores poderosos e softwares complexos.

Tecnologia veicular

A figura ao lado mostra os principais conjuntos de um veículo guiado automatizado. Eles são descritos em detalhes nas seções a seguir.

trem de pouso

diferentes tipos de chassis de veículos de transporte sem motorista

Os veículos de transporte sem condutor diferem com base em diferentes conceitos de chassi no que diz respeito ao seu comportamento de movimento, que é expresso em diferentes curvas de envelope (linhas de limite da área varrida pelos AGVs) e trilhas das rodas. O possível comportamento de movimento de um AGV é determinado pelo número de graus de liberdade do chassi. É feita uma distinção entre veículos de movimentação de linha e veículos de movimentação de área . Todo veículo tem basicamente três graus de liberdade de movimento em seu plano de direção:

No caso de um veículo em movimento linear , estes não podem ser ajustados independentemente um do outro, uma vez que o alinhamento da estrutura do veículo em relação à trajetória é fixado pelo chassi. Isso aumenta a necessidade de espaço nas curvas.

Por outro lado, no caso de um veículo móvel em área, a orientação da estrutura do veículo pode ser definida independentemente da posição do veículo. Todos os movimentos (translacionais e rotativos) do chassi do veículo são possíveis durante a condução e com a imobilização. Os veículos móveis, no entanto, geralmente requerem um maior esforço de projeto e fabricação. Como eles têm mais drives, são necessários mais hardware de controle (computador de bordo, sensores, atuadores, eletrônica de potência) e software de controle mais complexo.

O gráfico ao lado oferece uma visão geral das variantes de chassi mais importantes para veículos de transporte lineares e móveis.

Diferentes variações do chassi ilustrado e arranjos de rodas são possíveis. Por exemplo, os acionamentos de acionamento ou direção podem ser dispostos em um lado do veículo e o número de acionamentos e rodas pode ser aumentado (por exemplo, para reduzir a pressão de superfície com grandes cargas). No entanto, nada disso tem qualquer influência na mobilidade e nos requisitos de espaço exigidos dos veículos.

Um exemplo claro de tal variação é o princípio cinemático de um carro (com eixo traseiro não guiado), que - apesar das quatro rodas - corresponde à cinemática das três rodas em termos de mobilidade. Os diferentes requisitos de espaço (a curva de envelope diferente ) ao estacionar para trás ou para a frente para o lado são conhecidos por cada motorista.

Outro detalhe deve ser levado em consideração quando se trata da suspensão das rodas: carrocerias com mais de três rodas geralmente são estaticamente indeterminadas! Devem ser tomadas medidas construtivas na suspensão da roda e / ou no chassi do veículo para garantir que todas as rodas apoiem no solo por elasticidade ou possibilidade de torção.

direção

É feita uma distinção entre os seguintes sistemas de direção :

  • Sistema de direção com um ângulo de direção geométrico do (s) volante (s): são usados ​​sistemas de direção eletromecânicos ou hidráulicos que atuam sobre os volantes, que também podem ser rodas motrizes.
  • Sistemas de direção sem ângulo de direção geométrico, a chamada direção diferencial: A mudança de direção do veículo ocorre aqui por meio de diferentes velocidades das rodas motrizes ("tank drive").
  • Condução e direção com rodas Mecanum : uma roda Mecanum tem um aro no qual roletes convexos soltos são fixados em um ângulo de 45 ° para que formem novamente um círculo exato sobre a circunferência de rolamento. A disposição inclinada dos rolos resulta em dois componentes de força ao dirigir a roda. As forças das rodas individuais dirigidas umas contra as outras são compensadas por meio dos eixos e do chassi. As outras forças somam-se à direção de deslocamento resultante. Desta forma, qualquer manobra de direção desejada pode ser gerada controlando apropriadamente as rodas individuais em relação à direção e velocidade de rotação. Em particular, um movimento em qualquer direção desejada pode começar de uma paralisação. Os veículos com propulsão Mecanum alcançam uma capacidade de manobra extremamente elevada, mas geram uma pressão superficial elevada, de modo que não podem ser utilizados em todos os pisos / revestimentos.

Tecnologia de acionamento

No caso de AGVs internos, os motores CC de ímã permanente são geralmente usados ​​como motores de direção e de direção devido à sua boa controlabilidade . Uma vez que um controle de velocidade tem vantagens consideráveis ​​para a precisão de posicionamento alcançável, a eletrônica de potência é normalmente usada para controlar e controlar as unidades de deslocamento. A faixa de potência está entre 100 W e vários kW, dependendo do peso morto e do peso da carga a ser transportada, a capacidade de aceleração necessária, a capacidade de escalada necessária, etc.

Há já algum tempo , a tecnologia CA trifásica sem manutenção tem sido cada vez mais utilizada, uma vez que os motores e a eletrónica de potência também estão disponíveis para tensões baixas (24–96 V).

No caso dos AGVs outdoor, além dos veículos movidos a motores elétricos - principalmente no transporte de grandes cargas - existem também os veículos com motores de combustão interna e um denominado diesel - acionamento hidráulico ou diesel-elétrico .

bicicletas

Em veículos internos, o plástico é predominantemente usado como material para a bandagem da roda ( borracha de poliéster-uretano , por exemplo, Vulkollan, ou poliamida , por exemplo, Pevolon). Os AGVs externos têm ataduras de plástico para rodas ou rodas feitas de borracha sólida ou pneus de borracha com ar. Os pneus com ar oferecem um maior nível de conforto de suspensão do que os pneus de material sólido. B. em más condições da estrada para cargas sensíveis a choques pode ser vantajoso. No entanto, as elasticidades que tais pneus têm, levam a movimentos de rolamento do veículo z. B. ao fazer curvas, complica o controle do caminho e leva a resultados piores na navegação de cálculo morto (veja acima), bem como no posicionamento preciso devido à mudança de diâmetro dependente da carga.

fonte de energia

Em primeiro lugar, pode ser feita uma distinção entre os veículos que possuem um dispositivo de armazenamento de energia e aqueles que são constantemente alimentados com a energia operacional necessária do exterior. Outro diferenciador é o tipo de energia que é armazenada ou fornecida:

  • Uma vez que acionamentos elétricos são frequentemente usados ​​em veículos de transporte interno, dispositivos de armazenamento de energia elétrica na forma de baterias ou acumuladores são freqüentemente encontrados . As seguintes tecnologias e tipos de bateria são comuns:
  • Veículos com motores de combustão interna têm tanques de diesel ou tanques de gás e geralmente uma bateria de arranque para o arranque elétrico. Uma vez que um AGV sempre tem um computador de veículo e uma série de outros consumidores elétricos que devem ser alimentados com energia, esses veículos geralmente têm d. Normalmente por meio de outra bateria que alimenta esses consumidores.
  • O uso de transmissão de energia indutiva (sem contato) permite que os veículos sejam construídos sem armazenamento de energia a bordo. Em vez disso, um par de condutores é colocado no solo ao longo da rota do AGV. que é alimentado com uma corrente alternada (típico 20 kHz e, por exemplo, 85 A). As bobinas presas ao veículo usam o princípio de indução para desacoplar a energia elétrica do campo eletromagnético alternado que envolve esses condutores. Uma vez que a energia entre uma bobina transmissora e receptora só é transmitida indutivamente de forma sensata na proximidade, eles exigem que as bobinas estejam próximas uma da outra. Consequentemente, o par de condutores encontra-se no solo ao longo da rota ou em posições de espera ou ação recorrentes
  • Fornecimento de energia híbrida de uma combinação de transmissão de energia sem contato em seções e uma unidade de armazenamento a bordo com baixa capacidade, por exemplo unidades de armazenamento inovadoras, como tampas de energia : A unidade de armazenamento de energia transportada simplifica a instalação no piso, como o par de condutores em o piso, então, não curva exatamente, ramifica-se ou muda para faixas paralelas deve ser mapeado porque o veículo pode fazer uma ponte (curtas) seções da rota sem o fornecimento de energia indutiva.
  • Tecnologias alternativas, como células a combustível com fornecimento de hidrogênio transportado no veículo em um tanque, são utilizadas de forma isolada, mas ainda não se disseminaram por questões de custo.

Orientação de pista

As seguintes técnicas de rastreamento para seguir uma orientação física são conhecidas em veículos guiados automatizados e são usadas na prática:

  • indutivo: a pista é especificada por loop (s) de fio no solo através do qual a corrente alternada flui e é reconhecida pela (s) antena (s) no veículo (precisão de aproximadamente 2 mm)
  • passivo-indutivo: a pista é determinada por uma fina tira de aço colada ao chão (precisão de aproximadamente 2 mm)
  • Óptico: pista (s) pintada (s) ou colada (s) com fita especial de tecido, câmeras ou sensores semelhantes no veículo (precisão de aproximadamente 2 mm)

Além disso, a orientação da faixa é usada por meio de uma diretriz virtual.

Em conexão com os métodos de navegação possíveis, as seguintes variantes e precisões resultam:

  • orientação contínua + cálculo morto simples (medição da rotação da roda, possivelmente pontos de referência ao longo da rota)
Precisão: em <3 mm, longitudinalmente <10 mm
  • orientação descontínua + cálculo morto aprimorado com medição do ângulo de direção, se necessário sensor de taxa de guinada e pontos de referência (transponder, ímãs) com uma distância de 1 a 15 m ao longo da rota
Precisão interna: longitudinal / transversal 3–10 mm, rotação 0,1 °
Precisão externa: longitudinal / transversal 5–20 mm, rotação 0,1 ° –0,5 °
  • diretriz virtual + navegação a laser
Precisão: longitudinal / transversalmente 3–10 mm, posição de rotação 0,1 °
  • orientação virtual + navegação por satélite (dGPS)
Precisão ao ar livre: aprox. 5–10 cm
Blocos de funções de um controle de veículo

Controle de veículos

O controle do veículo determina significativamente a flexibilidade, mas também a disponibilidade e o desempenho de todo o sistema de transporte sem motorista. A figura ao lado mostra um exemplo dos blocos de função de um sistema de controle AGV e suas interconexões.

O sistema de controle do veículo usa vários sensores e atuadores para orientar-se no ambiente operacional. É essencial para o tipo e complexidade do controle usado, entre outras coisas. a orientação da faixa e os procedimentos de navegação usados. Um grande número de arquiteturas de computador diferentes é usado como hardware de controle para AGVs. Cada uma dessas soluções oferece vantagens decisivas para aplicações específicas (por exemplo, computadores de placa única para soluções de baixo custo). Exemplos de plataformas de hardware são:

  • Computador de placa única
  • controladores lógicos programáveis
  • Computador multi-placa
    • Sistemas de barramento (serial ou paralelo)
    • Redes de computadores (transputer)

Equipamento de manuseio de carga

Para cumprir sua tarefa real, a execução automática de transportes, o AGV precisa de um dispositivo para pegar a carga, o chamado dispositivo de manuseio de carga (LAM). Basicamente, pode ser feita uma distinção entre veículos com LAM passivo, isto é, não motorizado, e ativo, isto é, acionado.

  • LAM passivo :
    Área ou dispositivo sobre / no qual a carga pode ser colocada / depositada; possivelmente com equipamento para proteger cargas
  • LAM ativo , versões:
    • Garfo para pegar paletes (Euro), caixas de treliça, etc.
    • Transportador de rolos ou transportador de corrente para pegar paletes (Euro), caixas de treliça, etc.
    • Esteira de esteira para a coleta de contêineres grandes / superdimensionados / pesados, transportadores de carga especiais, etc.
    • Transportador de rolos ou correia transportadora para acomodar pequenas peças transportadoras de carga, caixas, pacotes, etc.

Uma distinção também pode ser feita entre a direção da coleta da carga ou a posição do transportador de carga em relação ao AGV antes / depois da coleta / entrega da carga: A carga pode ficar no comprimento, ou seja, na frente / atrás, ou ao lado do veículo.

Outra característica distintiva é a quantidade de aceitação / entrega de carga, ou seja, ou seja, o transportador de carga pode

  • ao nível do solo,
  • a uma certa altura, mas idêntica em todos os pontos da área de uso do veículo, ou
  • em alturas diferentes, possivelmente mudando dinamicamente

ser disponibilizado ou entregue. Se for necessário desenvolver níveis de altura diferentes, o equipamento de manuseio de carga também inclui um dispositivo de elevação que, dependendo da carga necessária, altura de elevação e velocidade de elevação, pode ser projetado com um acionamento elétrico ou hidráulico . Particularmente com grandes pesos de carga e alturas de elevação, a estabilidade suficiente do veículo e uma superfície de estrada boa / nivelada devem ser garantidas.

Para aumentar o desempenho de transporte, é possível e comum equipar um AGV com vários LAMs.

Tecnologia de segurança

Com caminhões industriais convencionais, é responsabilidade do motorista operar o dispositivo com segurança. No caso de AGVs, a segurança exigida deve ser alcançada operando automaticamente o equipamento técnico. Os dispositivos de segurança do veículo servem para proteger pessoas e bens (o próprio AGV, a carga, as instalações circundantes). Os detalhes sobre a obrigação de equipamento dos AGVs, sobre os requisitos de qualidade relacionados à segurança, sobre o funcionamento dos dispositivos de segurança, etc. estão contidos nos regulamentos relevantes.

Os dispositivos de segurança prescritos são:

  • Pessoa sistema de detecção ( "proteção de colisão"): Dispositivo para a detecção de pessoas na rota. Os sistemas devem operar em toda a largura do veículo e carregar e parar o veículo antes que qualquer parte sólida do veículo encontre pessoas. O sistema de proteção contra colisão pode funcionar tátil (contato mecânico, denominado "pára-choque") ou sem contato (scanner a laser, radar ou botão ultrassônico).
  • Sistema de freio : os AGVs requerem freios mecânicos de ação automática. Isso significa que os freios são liberados com energia e atuam automaticamente em caso de interrupção ou falha no fornecimento de energia ("intrinsecamente seguro"). Os freios devem ser capazes de paralisar o AGV dentro da faixa efetiva do sistema de reconhecimento de pessoas em todas as condições de direção (carga pesada, alta velocidade, inclinação) (freio de serviço). Além disso, os freios devem ser capazes de manter o veículo parado com a carga máxima permitida na inclinação máxima permitida pelo fabricante do AGV (freio de parada).
  • Dispositivos de advertência : As pessoas que estão nas proximidades de um AGV devem ser capazes de reconhecer com segurança que o AGV está pronto para operar ou que o AGV está em movimento por meio de um sinal óptico. Mudanças intencionais na direção de deslocamento devem ser indicadas pelo AGV (" piscando antes / ao virar"). Um sinal de aviso acústico, que deve ser inequívoco, facilmente perceptível, distinguível de todos os outros sinais e claramente reconhecível para pessoas nas proximidades, pode, e. B. são fornecidos ao inverter.
  • Dispositivos de parada de emergência : Para parar o veículo em situações de emergência, são necessários botões de parada de emergência em locais de fácil acesso, de preferência nas quatro esquinas. Assim que um botão de parada de emergência é pressionado, o AGV entra imediatamente em parada de emergência (ou seja, a frenagem ocorre com o máximo de atraso possível durante a condução) e permanece lá até que o botão de parada de emergência seja desbloqueado novamente.

Todos os dispositivos de segurança para a proteção de pessoas devem atuar diretamente em um módulo de parada de emergência, independentemente do computador do veículo (ou seja, independente do software) para que o veículo seja paralisado imediatamente e com segurança.

As distâncias de segurança para instalações de edifícios fixos e outros AGVs também devem ser observadas.

Além desses dispositivos de segurança obrigatórios relativos ao equipamento dos veículos, o tipo de processo de carregamento também pode afetar a segurança. Por exemplo, ao usar alguns veículos, a bateria deve ser substituída regularmente (tanto para carregar como para renovação). Manter as bobinas de contato, que alguns veículos usam para carregar, também traz riscos.

Controles

Controle manual e terminal operacional da FTF

Em certas situações de operação, a operação manual do veículo é fornecida ou necessária. Isso geralmente é feito usando

  • Controle manual: instrumento operacional separado que é conectado ao veículo por cabo e plugue e que pode ser usado para influenciar diretamente o controle do veículo; permite que o veículo seja movido (movido) e, sob certas circunstâncias, restringe o manuseio de carga manual
  • Terminal de operação : interface direta entre humanos e o AGV; o terminal é usado, e. B. pelos trabalhadores nas estações de parada, bem como pelo pessoal de manutenção para as seguintes tarefas:
    • Comissionamento do veículo
    • Entrada e confirmação do pedido
    • Telas de status e mensagens de falha
    • Instruções de processamento, instruções de carregamento e descarregamento para o pessoal da estação

Ao projetar uma consola de operação, a gama se estende de algumas teclas e luzes indicadoras a telas completas com teclado de PC ou touchscreen . Dispositivos adicionais também são usados ​​para diagnóstico, manutenção e programação. Além disso, já existem tecnologias que permitem que os veículos sem motorista entendam a linguagem humana e os gestos como controles.

Controle de orientação AGV

Blocos de função de um controle mestre AGVS

Em um sistema de veículo guiado automatizado, os componentes de controle são distribuídos em dois níveis:

  • Nível do veículo: nível operacional, controle do veículo
  • Sistema de controle de nível superior para gerenciar e controlar todo o sistema AGVS: nível administrativo

A principal tarefa de um controle de orientação AGVS é coordenar uma frota de veículos de transporte sem motorista de forma que um resultado ideal (= desempenho máximo de transporte com o menor número possível de veículos) seja alcançado. Além disso, o sistema de controle oferece interfaces para o sistema de TI e outros controles do operador da planta, bem como para operadores / usuários.

definição
Um sistema de controle AGV consiste em hardware e software. O núcleo é um programa de computador executado em um ou mais computadores. É utilizado para coordenar diversos veículos de transporte sem condutor e / ou assumir a integração do AGV nos processos internos.

O gráfico ao lado mostra os blocos de função de um controle mestre AGVS. Dependendo da complexidade e escopo do sistema geral, funções individuais podem ser omitidas ou assumidas por outros sistemas de controle. O processamento do pedido de transporte e a interface do usuário são essenciais.

A estrutura de hardware dos sistemas de controle é, entre outras coisas. dependendo da complexidade do sistema e da integração do AGV na infraestrutura do usuário. Pode variar de um simples PC autônomo a um sistema de vários servidores com um nível de raid correspondente, bem como vários clientes operacionais e de visualização.

No caso de um sistema de um veículo, pode ser possível dispensar um controle mestre.

A gestão da ordem de transporte aceita ordens de transporte ("Get from - bring to") e garante que sejam processadas, tendo em conta outros dados especificados na ordem de transporte, tais como: B. Prioridade , última hora de coleta / chegada, sequências (ou seja, dependências de outros transportes), etc. As ordens de transporte podem ser transmitidas para o sistema de controle mestre de diferentes maneiras e de diferentes fontes, uma (ou mais) das seguintes técnicas implementações é comum:

  • Interface de dados para um sistema de TI de nível superior do operador do sistema (planejamento de produção e sistema de controle ( sistema PPS ), sistema de gerenciamento de armazém (WMS), sistema de controle de separação , controle de fluxo de material, etc.)
  • Interface de dados para um PLC ao qual estão conectados sensores que monitoram o status de ocupação dos locais de coleta ou destinos de entrega
  • botão de chamada (estacionário) operado pelo funcionário, geralmente também conectado a um PLC
  • Etiqueta com código de barras ou código QR lida pelo funcionário , localizada na mercadoria transportada
  • Terminais de texto ou gráficos distribuídos por toda a empresa, nos quais o funcionário pode selecionar obter e trazer alvos (a partir de uma lista de alvos possíveis / sensíveis)
  • Terminal conectado ao AGV, no qual o funcionário pode selecionar um destino de coleta / entrega (a partir de uma lista de destinos possíveis / sensíveis)
  • entrada manual por um funcionário em uma máscara de entrada que é emitida diretamente pelo sistema de controle ou que - z. B. em um sistema com clientes operacionais baseados em navegador - em um terminal fixo (na sala de controle, no escritório de entrada de mercadorias ou no escritório de um funcionário) ou em um dispositivo móvel (smartphone, leitor de código de barras com terminal integrado, etc. .)

A gestão das encomendas de transporte inclui também o feedback do sistema de encomendas sobre o estado da encomenda (encomenda recebida, verificada e aceite, em curso (= retirada iniciada, entrega iniciada), efectuada, cancelada com erro). Também é comum ter a funcionalidade de que os trabalhos de transporte no sistema podem ser alterados por meio da interface de dados ou de uma interface de operação (por exemplo, excluídos, sua prioridade aumentada ou diminuída, cancelada ...). Outra função é dividir uma ordem de transporte em uma sequência de chamadas ordens de condução - no caso mais simples "Ir de - trazer para" nas duas etapas "dirigir até o destino e recolher a carga" e, em seguida, "dirigir até o destino e dê-lhe Load off ". Em sistemas complexos, as regras podem ser armazenadas aqui para, por exemplo, B. um (ou mais) destino (s) intermediário (s) e z. Por exemplo, o palete - ou apenas paletes selecionados que têm uma certa característica - deve ser esticado com o objetivo de proteger a carga antes da viagem para o departamento de saída de mercadorias.

Em um sistema multi- veículo com um layout complexo e um grande número de fontes / sumidouros, a disposição do veículo e o controle de tráfego têm uma influência decisiva no desempenho do sistema / transporte e, portanto, no número de veículos necessários para cumprir a tarefa de transporte. A disposição do veículo determina o respectivo veículo "mais barato" para o compartilhado pelas solicitações de transporte de gerenciamento de trabalho de transporte. Os critérios para isso são as distâncias de viagem mais curtas até a fonte, a aceitação de várias cargas em diferentes locais ou previsões do status do sistema no futuro próximo (por exemplo, bloqueios nas rotas / nas interseções).

Ao selecionar um veículo, a adequação básica do respectivo veículo, por ex. B. status operacional atual (pronto / livre / sem mau funcionamento), classe de tamanho / peso, quantidade de energia atualmente disponível no armazenamento de energia de cada veículo (por exemplo, estado de carga (SOC) ou estado de saúde (SOH ) de uma bateria ou nível de enchimento do tanque de diesel) etc. Uma função importante da disposição do veículo é a chamada gestão de energia, i. Em outras palavras, com base nas informações sobre a quantidade de energia atualmente disponível determinada em cada AGV e transmitida ao controle mestre, uma decisão é feita se um veículo recebe uma ordem para uma viagem para carregar o dispositivo de armazenamento de energia ( por exemplo, em uma estação de carregamento automático de bateria). Também aqui é decidido quando o armazenamento de energia de um veículo está suficientemente cheio para abastecer este AGV com ordens de transporte novamente.

O Verkehrsleitsteuerung como a parte mais importante do processamento de ordens de condução em equipamentos de vários veículos garante um controle de tráfego seguro, especialmente na área de cruzamentos e cruzamentos. O sistema de controle de tráfego é normalmente baseado - baseado nos procedimentos clássicos do tráfego ferroviário - em uma divisão do percurso de direção em áreas de bloqueio (as chamadas rotas de bloqueio ). As seções do bloco geralmente só podem ser ocupadas por um único veículo. Depois que uma seção de bloqueio é solicitada e alocada, ela é bloqueada para todos os outros AGVs. Em certas áreas, por exemplo em torno de cruzamentos, faz sentido trabalhar com reservas antecipadas para evitar bloqueios de maneira confiável.

Outra subfunção do processamento da ordem de transporte é a comunicação e, se necessário, a sincronização dos veículos com o ambiente operacional, as chamadas instalações periféricas e a infraestrutura. Estes incluem, por exemplo, portões / portas (automáticas), proteção contra incêndio / portões de seção de incêndio, semáforos, elevadores, barreiras, estações de troca de carga, estações de carregamento de bateria, macas / embalagens de paletes, etc. É comum usar partes deste comunicação, por exemplo B. com um controle de portão, por razões de desempenho diretamente entre o veículo e o controle de portão, sem o "desvio" através do controle mestre AGVS.

O roteamento é igualmente necessário para a programação de veículos e a funcionalidade baseada em roteamento. Para resultados ótimos, ou seja, encontrar a melhor rota possível para a ordem de transporte pendente, é necessário um conhecimento tão preciso quanto possível sobre a rede de rotas (estática) e seu estado atual (dinâmico), ou seja, H. a ocupação de troços de via com viaturas, mas também através de obstáculos ou encerramentos de via mais ou menos duradouros. Em princípio, um algoritmo de roteamento também pode levar em consideração a ocupação da rota esperada em um futuro próximo ao escolher a melhor rota possível (que pode não ser mais a mais curta, mas ainda a mais rápida) - esta funcionalidade não é oferecida por todos os AGV fabricantes, no entanto.

A visualização do sistema é uma funcionalidade útil para o pessoal operacional, mas não é absolutamente necessária para a operação de um AGV. É usado para informar o usuário (equipe da sala de controle, equipe de serviço, etc.) sobre ordens de condução e transporte, status do veículo, posições do veículo, etc. Ao projetar um terminal de sala de controle, a gama se estende desde a simples entrada / saída de texto em lista / tabela forma para interfaces gráficas complexas com imagem de sistema em escala real e operação no "look and feel do Windows".

A visualização do sistema é uma das várias funções de serviço . B. a aquisição de dados estatísticos, possivelmente Avaliações estatísticas, (suporte no) diagnóstico de erros, um modo de simulação z. B. para suporte de planejamento ou para uma previsão sobre a utilização do sistema, uma ferramenta para atualizações over-the-air do software do veículo, uma ferramenta para modelagem de curso de direção, etc.

Como regra, atualmente não é possível para o controle de orientação AGVS do fornecedor A gerenciar / coordenar veículos do fabricante B, uma vez que os controles de orientação AGVS são software proprietário (não padronizado). Uma exceção a isso é o sistema de controle neutro e independente do fabricante openTCS , que está disponível como software de código aberto desde 2006 . Também houve uma iniciativa iniciada pela VDA e apoiada pela VDMA para padronizar a transmissão de dados entre o sistema de controle e os veículos entre os fabricantes - como um primeiro passo em direção a um sistema de controle AGVS padronizado, por assim dizer. Uma primeira versão desta descrição de protocolo foi publicada em agosto de 2019 como VDA 5050 (rascunho). Como parte dos DIAS DE TESTE IFOY em março de 2021 em Dortmund, uma implementação do VDA5050 foi apresentada ao público pela primeira vez com o chamado AGV Mesh-Up: AGVs de vários fabricantes de AGVs e com diferentes sistemas de navegação puderam ser vistos em uma área de teste em Westfalenhalle de Dortmund, todos receberam ordens de transporte em conjunto e ao mesmo tempo por um controle mestre. A coordenação das manobras de condução nos troços de via conjunta e em particular nas zonas de intersecção e nos cruzamentos foi também efectuada por este comando de orientação, que se tornou possível com a utilização do novo protocolo de comunicação.

Também existe um primeiro fornecedor de AGVS desde cerca de 2017 que integra as funções de controle descritas acima no software de controle do veículo e, desta forma, conta com um sistema de controle explícito na forma de um computador (individual, computador local, servidor virtual ou uma carga baseada em solução) dispensada. Este tipo de implementação - fala-se aqui de um controle descentralizado e arquitetura de sistema - requer, entre outras coisas, um tipo diferente de comunicação, uma vez que (todos) os veículos agora trocam dados diretamente entre si e têm que tomar decisões com base nisso dados. Um pré-requisito para a operação estável e sem problemas de tal sistema é um sistema de comunicação de banda larga e rápida (sem fio), a WLAN comumente usada hoje já atinge seus limites com tamanhos de sistema bastante pequenos de cerca de 25 veículos. O uso futuro de redes 5G - Campus pode resolver este problema, mas esse conceito pode então ser realizado para instalações com um grande número de veículos.

Transferência de dados

A interação da tecnologia da informação do sistema de controle estacionário, outros equipamentos estacionários e os veículos de transporte sem condutor ocorre por meio de sistemas de transmissão de dados . A comunicação entre veículos e instalações fixas é necessária para

  • Comissionamento dos veículos do centro de controle
  • Influenciar o comportamento de direção da estação de controle (por exemplo, parar para todos os veículos, parar a seção do bloco, etc.)
  • Transmissão de dados de operação do veículo, dados de posição, estados de erro, etc. para o centro de controle, por exemplo B. para visualização
  • Sincronização de movimentos com tecnologia de transporte estacionário
  • Controle de semáforos, elevadores, barreiras, etc.

Comunicação entre veículos, por ex. B. para controle de tráfego, é possível em princípio, mas amplamente incomum.

Para aproveitar as vantagens dos sistemas de transporte sem condutor, uma tecnologia de transmissão de dados sem contato é geralmente usada entre os dispositivos estacionários e os veículos. As seguintes tecnologias são possíveis para comunicação entre AGVs e instalações estacionárias:

  • Transmissão indutiva de dados: tecnologia ultrapassada, pouco utilizada hoje; A comunicação só é possível em locais selecionados (ou seja, não em toda a linha)
  • Transmissão de dados infravermelhos : também desatualizado e raramente usado
    • largura de banda pequena
    • Pode ser usado em áreas que não permitem a transmissão de dados de rádio (por exemplo, hospitais)
    • Possível interferência de fontes de luz (brilhantes)
  • Rádio de banda estreita (por exemplo, 433 MHz) com as seguintes propriedades:
    • largura de banda pequena / taxa de transmissão baixa
    • alcance relativamente grande
    • algumas bandas de frequência são reservadas para aplicações industriais, mas sujeitas a encargos
  • Rádio de banda larga ("WLAN" de acordo com IEEE 802.11; 2,4–6 GHz) com as seguintes propriedades:
    • alta largura de banda, alta taxa de transmissão
    • curto alcance (em comparação com rádio de banda estreita)
    • sem bandas de frequência reservadas, a interferência é possível
    • barato, pois é amplamente utilizado

Instalações periféricas

O ambiente operacional do sistema de transporte sem condutor é moldado pela soma dos chamados dispositivos periféricos . Estas instalações têm uma influência não desprezível na disponibilidade de um sistema AGV, na frequência de erros, possivelmente aumento do desgaste dos veículos, etc. Resistência à compressão, fricção, regularidade, juntas de dilatação, inclinações e declives, propriedades elétricas e magnéticas.

Outros componentes do ambiente operacional imediato de um veículo são os elementos do curso necessários para navegação e orientação de faixa:

  • Diretrizes ou condutores primários no solo (no caso de veículos guiados ou sistemas com transmissão de energia sem contato)
  • Orientações no terreno (com orientação indutiva óptica ou passiva)
  • marcações de piso puntiformes (com navegação em grade)
  • Refletores (para navegação a laser)

O ambiente operacional também inclui as estações estacionárias de transferência de carga e dispositivos para fornecimento de energia, mas também elementos ao longo da rota, como B. portas corta-fogo, elevadores e plataformas elevatórias, bem como prateleiras.

Programação do curso de direção

Uma parte importante da modelagem do aplicativo , que cria o banco de dados para a programação do sistema geral, é a programação do curso de direção , ou seja , a modelagem do layout em que os veículos se movem. Ele descreve as rotas com informações de direção e velocidade, áreas de bloqueio, estações de transferência de carga, pontos de parada, estações de carregamento de bateria, possivelmente a posição de marcas de referência, etc. Geralmente é feito graficamente, ou seja , com o suporte de uma ferramenta CAD e com base em um Layout CAD do ambiente operacional. Com a ajuda de uma simulação de curva de envelope , o layout da rota pode ser verificado para condições livres de colisão. Uma vez que este tipo de programação de curso de condução longe do veículo, por ex. Ocorre como o PC no escritório, falamos da chamada off - line - programação .

O chamado teach-in é uma alternativa , onde o veículo é movido no curso desejado com o auxílio do controle manual e as trajetórias percorridas são registradas / salvas pelo software do veículo. Na próxima etapa, os cursos de direção gerados dessa forma geralmente têm que ser suavizados por software. B. nenhuma linha reta exata ou segmento de arco surge. O procedimento de aprendizagem oferece certas vantagens (de tempo) para sistemas pequenos e menos complexos, mas requer muita experiência e prática. Em particular - em contraste com a programação offline - é necessário um veículo que não esteja disponível para transporte durante esse período.

Exemplo para um sistema AGV externo

Exemplos de sistemas automáticos de transporte de passageiros

Geralmente

Plantas reais

  • H-Bahn em Dortmund
  • H-Bahn e SkyTrain em Düsseldorf
  • SkyLine em Frankfurt
  • Subterrâneo em Nuremberg ( RUBIN )
  • VAL em várias cidades
  • Electromobile Ultra em Londres ( Citymobil )

Pesquisar projetos

Veja também

literatura

Diretrizes VDI

Todas as diretrizes VDI acima mencionadas no tópico de sistemas de transporte sem condutor foram elaboradas por membros do comitê técnico "Sistemas de transporte sem condutor" (FA 309; anteriormente: departamento VDI B7) da VDI e são publicadas pela Beuth-Verlag em Berlim . A página de visão geral do VDI em seu site contém uma lista das diretrizes VDI atualmente disponíveis no tópico de AGV / AGV .

Links da web

Commons : veículos guiados automatizados  - coleção de fotos, vídeos e arquivos de áudio

Evidência individual

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