Uvod

Kako globalne luke nastavljaju usvajati automatizaciju, automatizirana vođena vozila (AGV) postala su kritičan dio kontejnerskog transporta. Oni povezuju pristanske dizalice, kontejnerska dvorišta, skladišta i logističke sisteme, omogućavajući efikasno rukovanje teretom bez posade.

Za razliku od zatvorenih tvornica, vanjski AGV-ovi rade u izazovnim okruženjima gdje su kiša, magla, direktna sunčeva svjetlost, slani sprej i velike udaljenosti putovanja uobičajeni. Ovi uslovi postavljaju mnogo veće zahtjeve za preciznost pozicioniranja, pouzdanost navigacije i stabilnost vozila.

Danas se nekoliko navigacijskih tehnologija koristi u automatiziranim lukama, uključujući lasersku navigaciju, navigaciju vidom, radar sa milimetarskim-talasima, diferencijalni GPS (DGPS), FROG navigaciju i integriranu inercijalnu navigaciju. Svako rješenje nudi različite prednosti u smislu tačnosti, troškova implementacije, infrastrukturnih zahtjeva i prilagodljivosti okolišu.

Ovaj članak uspoređuje ove glavne tehnologije i objašnjava zašto je integrirana inercijalna navigacija postala jedno od preferiranih rješenja za moderne vanjske AGV.

Glavne navigacijske tehnologije za vanjske AGV

Laserska navigacija

Laserska navigacija je jedna od najpoznatijih tehnologija pozicioniranja koja se koristi u industrijskim AGV-ovima. Reflektirajuće mete su instalirane oko operativnog područja, dok laserski skener-ugrađen na vozilo kontinuirano detektuje ove mete i izračunava položaj AGV-a kroz triangulaciju.

Sa preciznošću pozicioniranja odunutar 2 mm, laserska navigacija pruža izvanrednu preciznost i široko je prihvaćena u automatizaciji proizvodnje i skladišta.

Prednosti

Preciznost pozicioniranja unutar 2 mm

Zrela i pouzdana tehnologija

Fleksibilna modifikacija rute

Stabilna dugoročna-performansa

Međutim, veliki vanjski terminali zahtijevaju hiljade reflektora, što povećava troškove instalacije i održavanja. Vremenski uslovi kao što su jaka kiša, gusta magla i jaka sunčeva svjetlost također mogu smanjiti performanse sistema.

Vision Navigation

Vision navigacija se oslanja na industrijske kamere i obradu slike zasnovanu na AI-zasnovi za prepoznavanje okolišnih karakteristika i određivanje položaja vozila.

Umesto da zavisi od fizičke infrastrukture, sistem identifikuje oznake na putu, kontejnere, zgrade i druge orijentire putem vizuelnog SLAM-a i algoritama za uparivanje slika.

Prednosti

Preciznost pozicioniranja na centimetarskom{0}} nivou

Minimalni infrastrukturni zahtjevi

Istovremeno otkrivanje prepreka

Odlična fleksibilnost za složena okruženja

Iako vizualna navigacija predstavlja važan smjer budućnosti, ona zahtijeva moćan računarski hardver i kamere visokog{0}}kvaliteta. Uslovi osvetljenja i vremenske prilike takođe mogu uticati na preciznost pozicioniranja.

Milimetarska{0}}Radarska navigacija sa talasima

Radar milimetarskih{0}}talasa kontinuirano skenira okolno okruženje i identificira referentne objekte kako bi procijenio položaj vozila.

U poređenju sa laserskom navigacijom, radar radi bolje pod kišom, maglom i prašnjavim uslovima, što ga čini pogodnim za oštra spoljašnja okruženja.

Prednosti

Preciznost pozicioniranja do 10 cm

Odlična sposobnost-u svim vremenskim uvjetima

Jaka otpornost na uticaj okoline

Pouzdan rad na otvorenom

Glavni nedostatak je relativno visoka cijena radarskog hardvera i prateće infrastrukture, što ograničava široku primjenu.

Diferencijalni GPS (DGPS)

Standardno GPS pozicioniranje ne može zadovoljiti zahtjeve preciznosti automatiziranih portova jer greške pozicioniranja obično dosežu nekoliko metara.

DGPS značajno poboljšava performanse pozicioniranja ispravljajući satelitske greške preko lokalne referentne stanice.

Prednosti

Preciznost pozicioniranja od 2 do 5 cm

Brza implementacija

Minimalna prizemna infrastruktura

Pogodno za velike vanjske terminale

Budući da satelitski signali mogu biti blokirani dizalicama, zgradama ili naslaganim kontejnerima, DGPS se često kombinuje s inercijskom navigacijom kako bi se održalo kontinuirano pozicioniranje.

ŽABA Navigacija

FROG (Free Ranging On Grid) je posebno razvijen za automatizirane kontejnerske terminale.

RFID transponderi su ugrađeni ispod kolnika u intervalima od približno2 metra. Svaki put kada AGV prođe preko transpondera, njegova pozicija se korigira korištenjem pohranjenih informacija o lokaciji.

Sistem je uspješno raspoređen u nekoliko automatiziranih luka, uključujući luku Rotterdam.

Prednosti

Razmak RFID čvorova od približno 2 m

Preciznost pozicioniranja do 3 cm

Stabilan dugotrajan{0}}rad

Odlična prilagodljivost okolini

Njegov primarni nedostatak je značajna količina temeljne konstrukcije koja je potrebna za vrijeme instalacije.

Integrirana inercijalna navigacija

Inercijski navigacijski sistemi (INS) su prvobitno razvijeni za primjenu u svemiru. Mjerenjem ubrzanja i ugaone brzine putem žiroskopa i akcelerometara, INS kontinuirano procjenjuje položaj vozila.

Čista inercijalna navigacija, međutim, pati od akumuliranih grešaka u pozicioniranju tokom vremena.

Moderni vanjski AGV-ovi prevazilaze ovo ograničenje kombiniranjem inercijalne navigacije sa magnetnim markerima, RFID-om, enkoderima kotača i GNSS korekcijom, stvarajući sistem za spajanje sa više-senzora sposoban da održi visoku preciznost pozicioniranja tokom dugih radnih perioda.

Prednosti

Preciznost pozicioniranja od 1 do 3 cm

Minimalna prizemna infrastruktura

Odlična prilagodljivost na otvorenom

Niski zahtjevi za održavanjem

Idealno za{0}}prevoz na velike udaljenosti

Za mnoge automatizovane portove, integrisana inercijalna navigacija nudi najbolju ravnotežu između tačnosti pozicioniranja, inženjerske složenosti i troškova implementacije.

Poređenje vanjskih AGV navigacijskih tehnologija

Nijedna tehnologija navigacije nije idealna za svaku primjenu. Umjesto toga, inženjeri obično procjenjuju tačnost pozicioniranja, prilagodljivost okolini, troškove instalacije i dugoročno-održavanje prije nego što izaberu rješenje.

Za velike automatizovane luke, integrisana inercijalna navigacija je postala sve atraktivnija jer pruža pouzdano pozicioniranje na centimetar{0}}nivou uz minimiziranje infrastrukturnih zahteva.

Kako integrisana inercijalna navigacija postiže visoku preciznost

Moderna inercijalna navigacija je zasnovana na fuziji više-senzora, a ne na samostalnom IMU.

Tipični vanjski AGV kombinira nekoliko tehnologija senzora:

Visoko{0}}precizni magnetni navigacijski senzori za ispravljanje bočnih grešaka i grešaka smjera.

IMU koji sadrži žiroskope i akcelerometre za mrtvo računanje.

Enkoderi na točkovima koji kontinuirano mjere putnu udaljenost i brzinu vozila.

RFID čitači koji identifikuju unapred definisane kontrolne tačke i ponovo kalibriraju akumulirane greške pozicioniranja.

Radeći zajedno, ovi senzori omogućavaju pouzdano pozicioniranje čak i tokom kontinuiranog-radanja na otvorenom na velikim udaljenostima.

Performanse navigacije zavise od sistema pokreta

Navigacijski algoritmi određuju kuda AGV treba da ide, ali sistem kretanja određuje da li vozilo može tačno da prati planiranu putanju.

U automatizovanim lukama, AGV i autonomni traktori za vuču rade pod zahtjevnim uvjetima koji uključuju veliku nosivost, kontinuirani rad, izlaganje slanom spreju i česta ubrzanja i usporavanja. U ovim uslovima, tačnost upravljanja, rezolucija enkodera i servo odziv direktno utiču na ponovljivost pozicioniranja.

Plutools razvija integrirana rješenja kretanja za AGV, AMR, autonomne traktore za vuču i industrijske mobilne robote. Portfolio proizvoda kompanije uključuje AGV pogonske točkove, upravljačke pogonske jedinice, niskonaponske-servo motore, servo pogone i integrisane sisteme upravljanja.

Dizajnirana za zahtjevne primjene u zatvorenom i na otvorenom, Plutools rješenja pogonskih kotača kombinuju upravljanje, vožnju, kočenje i povratne informacije visoke-rezolucije u kompaktne sklopove, pomažući u poboljšanju stabilnosti vozila, preciznosti praćenja putanje i ukupnih performansi navigacije u automatiziranim lukama i drugim industrijskim okruženjima.

Zaključak

Tehnologija vanjske AGV navigacije nastavlja da se razvija jer automatizirane luke zahtijevaju veću efikasnost i veću operativnu pouzdanost.

Laserska navigacija nudi izuzetnu preciznost, DGPS omogućava efikasnu primjenu velikih-površina, FROG je dokazao svoju vrijednost u automatizovanim kontejnerskim terminalima, dok integrisana inercijalna navigacija kombinuje preciznost centimetarskog-nivoa sa nižim infrastrukturnim zahtjevima i odličnom prilagodljivošću na otvorenom.

Kako se tehnologija senzora, AI algoritmi, RTK pozicioniranje i inteligentni sistemi kretanja nastavljaju poboljšavati, fuzija više-senzora će ostati glavni pristup za sljedeću-generaciju vanjskih AGV vozila, podržavajući sigurnije, pametnije i efikasnije automatizirane operacije luka.