Современные системы автоматизированного транспортирования изделий, такие как робокары и краны-штабелеры, используют комплексные подходы к управлению и навигации для обеспечения точности и безопасности.
Системы управления движением робокаров
Один из ключевых методов — активное управление по индукционному принципу. Под полом монтируются специальные шины управления, по которым проходит слабый электрический ток высокой частоты. Эти шины служат маршрутами для робокаров. При подаче напряжения они создают переменное магнитное поле, которое индуцирует ток в катушках, установленных внутри тележки. Система управления направлением следит за тем, чтобы напряжения в обеих катушках были равны, что достигается при точном позиционировании робокара над шиной, и корректирует поворот колес для поддержания курса.
Альтернативные и виртуальные методы навигации
В системах, не использующих физические шины управления, часто применяется виртуальная навигация. Бортовой компьютер робокара загружает двухмерную карту помещения (например, цеха) с отмеченными стационарными препятствиями. На основе этой карты рассчитывается оптимальная траектория между точками. Для корректной работы система должна в реальном времени сверять расчетный путь с фактическим и обнаруживать внезапные препятствия, такие как люди или предметы. Поэтому виртуальная навигация всегда работает в связке с системами локализации.
Технологии локализации положения
Для определения точного местоположения тележки используются различные технологии:
- По приращению координат (одометрия): Сигналы от импульсных датчиков на колесах позволяют бортовому компьютеру вычислять перемещение. Однако этот метод подвержен накоплению ошибок и не обнаруживает неожиданные препятствия.
- Оптическая локализация: Видеокамера под потолком отслеживает знаки на тележке. Компьютерный анализ изображения дает высокую точность, но требует мощных вычислительных ресурсов для работы в реальном времени.
- Инфракрасная и ультразвуковая локализация: Тележка оснащается генератором излучения и приемником отраженных сигналов. Система сравнивает данные с картой памяти, обнаруживает случайные объекты и корректирует маршрут. Препятствие на пути луча приводит к автоматической остановке.
- Лазерное сканирование: Лазерный дальномер с высоким разрешением сканирует пространство на 180° или 360°. Это позволяет точно определить положение относительно известных объектов, выявить новые препятствия и построить обходную траекторию.
- Гироскопическая локализация: Бортовой гироскоп обеспечивает точную ориентацию тележки в пространстве во время движения.
Точное позиционирование и уровни управления
Для компенсации погрешностей навигации в ключевых точках (у рабочих мест или магазинов) устанавливают электронные маяки. Они помогают робокару скорректировать свое положение. В местах остановки в пол встраивают металлические плиты; детектор металла на тележке при их обнаружении снижает скорость и производит остановку.
Система управления робокарами имеет трехуровневую архитектуру:
- Уровень управления задачами: Контролирует состояние вспомогательного оборудования, определяет позиции тележек, их статус и планирует маршруты для перемещения грузов.
- Уровень управления движением в системе: Координирует перемещение всех тележек, обеспечивает непрерывную связь с центральным компьютером и передает им команды.
- Бортовой процессор (уровень тележки): Оценивает местоположение внутри системы, преобразует команды в действия (управление скоростью, ускорением), контролирует состояние механизмов и работу загрузочных устройств.
Связь и системы безопасности
Связь между центральным компьютером и робокаром может быть непрерывной (по радиоканалу, инфракрасному излучению или через шину управления) или импульсной (в специальных точках с помощью индукционных или оптических методов).
Безопасность движения обеспечивается тремя типами систем:
- Тележка — тележка: Поддерживает безопасную дистанцию между тележками с помощью фотоэлементов, отражателей и генераторов светового/УФ-излучения.
- Тележка — объект: Защищает от столкновения с неподвижными препятствиями, обычно с помощью резиновых буферов и концевых выключателей.
- Тележка — человек: Обеспечивает безопасность персонала через световые и звуковые сигналы, предупреждающие о движении тележки. Также имеются аварийные выключатели и защитный экран для немедленной остановки.
Преимущества, недостатки и краны-штабелеры
Робокары повышают гибкость и надежность производственных систем, упрощают реорганизацию и модернизацию транспортных путей, особенно в беспроводных конфигурациях. Они облегчают интеграцию и замену оборудования. Основной недостаток — увеличение производственной площади под проезды и дополнительное оборудование.
Для обслуживания высоких стеллажных складов (магазинов) используются краны-штабелеры. Они бывают одно- и многокоридорные, а по конструкции — напольные и подвесные.
- Напольные штабелеры: Применяются на складах высотой до 7 м или в высокостеллажных хранилищах. Имеют две тележки (нижнюю и верхнюю) для устойчивости, лебедку для вертикального перемещения и роликовый транспортер для манипуляций с палетами. Грузоподъемность — до 2000 кг.
- Подвесные штабелеры: Механизм подвешен на центральном рельсе над стеллажами или опирается на рельсы, закрепленные на самих стеллажах.
Технические характеристики штабелеров (на примере палетных моделей фирмы Techmatrans) включают грузоподъемность (500, 1000, 1500 кг), скорости перемещения, подъема и выдвижения клещей, высоты складирования, размеры палет, мощность привода и системы безопасности. Управление может быть ручным с возможностью автоматизации.