Robot Mòbil Autònom Multidireccional (AMR) per a Magatzems Intel·ligents i Fàbriques

1. Visió general de la solució

Aquesta solució està dissenyada per aconseguir un transport automàtic, precís i eficient de raqueters o materials en escenaris d'almacens. Aquest robot integra un sistema de mobilitat multidireccional avançat, un mecanisme intel·ligent d'elevació i rotació, un dispositiu de bloqueig adaptatiu de càrrega i un sistema integral de percepció ambiental. Es pot integrar de manera fluida en almacens automatitzats i fàbriques intel·ligents, augmentant significativament l'eficiència logística mentre es redueixen els costos laborals i els riscos operatius.

II. Composició del sistema i tecnologies principals

El robot de transport consta principalment de quatre sistemes nuclis: el chàssis mòbil, el dispositiu d'elevació giratori, el dispositiu de bloqueig adaptatiu i el sistema de control integrat.

1. Chàssis mòbil: Moviment multidireccional àgil i suport de càrrega estable

El chàssis serveix com a base mòbil del robot, amb una placa base quadrada d'alta resistència integrada amb el cos per a una robustesa estructural.

• Sistema de mobilitat multidireccional: Equipat amb quatre conjunts de rodes Mecanum independentment propulsades. Cada roda és alimentada per un motor independent, concedint al robot capacitats de moviment omnidireccional complet—endavant/enrere, lateral, diagonal i rotació in situ de 360º—providint una maniobrabilitat excepcional en espais confinats.
• Sistema reforçat d'amortització: Dos suports de rodes en diagonal oposats estan equipats amb amortitzadors d'alt rendiment. Aquests dispositius utilitzen una estructura articulada combinada amb mecanismes de guia (manga + columna de guia) i fan servir ressorts cilíndrics com a elements d'amortització, absorbint eficientment les vibracions causades per paviments irregulars per assegurar una estabilitat extrema durant el desplaçament i les operacions d'elevació.
• Disseny de seguretat i auxiliar: Inclou paragols frontal i posterior per protecció física. La part superior del cos inclou orificis d'accés per al mecanisme d'elevació. S'han dissenyat finestres de dissipació de calor i panells translúcids sobre les rodes, atenent al refredament del motor i proporcionant il·luminació interna per a la manteniment.

2. Dispositiu d'elevació giratori: Elevació precisa i ajust d'angle

Aquest dispositiu actua com a "braç executiu" del robot, instal·lat verticalment dins del chàssis, responsable de l'elevació i l'ajust de la càrrega.

• Disseny de doble propulsió: Funciona segons el principi de transmissió "rosca-nut", controlat per dos motors independents:
  • Motor d'elevació: Propulsa l'engranatge d'elevació, que s'enfica en un anell d'engranatge d'elevació muntat a l'extrem inferior de la rosca, fent girar la rosca. Aquest gir fa moure la nut de la rosca per a una elevació vertical precisa.
  • Motor de rotació: Propulsa l'engranatge de rotació, que s'enfica en un anell d'engranatge de rotació integrat amb la nut de la rosca. Això fa girar la placa d'elevació superior per a una rotació contínua de 360º.
• Integració funcional: Capable d'eleva raqueters a una alçada especificada i ajustar-ne l'angle en el aire, interficant perfectament amb ubicacions d'emmagatzematge de diferents alçades i orientacions, ampliant greument l'abast operatiu.

3. Dispositiu de bloqueig adaptatiu: Reconeixement intel·ligent i bloqueig fiable

Aquest dispositiu està instal·lat dins del marc fix, utilitzat per identificar i bloquejar automàticament el raqueter abans i després de l'elevació.

• Estructura adaptativa: Fa servir un suport i un marc adaptatiu, amb tots dos tenint una estructura de caixa triangular, connectats per slides verticals. El marc adaptatiu pot flotar verticalment, assegurant un contacte conformal amb el raqueter en l'enganxament.
• Bloqueig electromagnètic: El marc adaptatiu està equipat amb dos electroímans amb connexions de cap esferic, permetent una rotació lliure de 360º. Això assegura una àrea de contacte superficial màxima amb el raqueter per a una fixació segura i fiable. Els electroímans s'estenen a través d'orificis d'accés a la porta del marc per funcionar.
• Detecció precisa: Dotat de commutadors límit i sensors de proximitat per detectar amb precisió la posició relativa en apropar-se al raqueter, guiando el chàssis per l'ajust final i assegurant un procés de bloqueig infal·lible.

4. Sistema de control integrat i xarxa de percepció

El controlador, que serveix com a "cervell" del robot, està integrat dins del cos, coordinant totes les accions.

• Percepció integral:
  • Càmera de profunditat: Utilitzada per identificar la posició 3D precisa del raqueter, guiando la posició inicial del robot.
  • LiDAR: Muntat al costat frontal del marc fix, permet la detecció d'obstacles a gran escala i la cartografia/navegació basada en SLAM.
  • Matriz de sensors multimodal: Sensores ultrasònics i fotoelèctrics estan mesclats als dos costats del cos. Analitzant els canvis en les lectures dels sensors, el sistema pot identificar obstacles de diferents mides, proporcionant protecció addicional per a punts cecs de curt recorregut.
• Interacció home-màquina (HMI): Inclou botons d'aturada d'urgència i llums indicadores d'estat per assegurar la seguretat operativa i proporcionar una visualització de l'estat de l'equip en temps real.

III. Flux de treball intel·ligent

1. Assignació de tasques i posicionament: Un cop rebut un ordre del sistema, el robot navega fins a l'àrea de raqueter objectiu utilitzant LiDAR. El posicionament final precís s'aconsegueix mitjançant la càmera de profunditat.
2. Alineació i calibratge precisos: El robot es mou sota el raqueter. S'activen els sensors del dispositiu de bloqueig adaptatiu, realitzant ajusts finos per assegurar l'optima alineació amb el raqueter.
3. Bloqueig adaptatiu: Després de l'alineació, els electroímans s'energetitzen, adhierint-se a punts designats del raqueter, segurant la càrrega.
4. Elevació i ajust d'angle: S'activa el mecanisme d'elevació giratori. El motor d'elevació eleva suavement el raqueter del terra. Posteriorment, el motor de rotació ajusta l'angle del raqueter segons el requerit pel destí.
5. Transport intel·ligent: El robot porta el raqueter a través de la ruta planificada fins al destí. Es realitza evitament d'obstacles actiu durant tot el trayecte utilitzant LiDAR i la matriz de sensors.
6. Descàrrega i retorn: Un cop arribat al punt objectiu, el mecanisme d'elevació abaixa el raqueter en el seu lloc, i els electroímans s'desenergetitzen i alliberen. El robot llavors procedeix a la següent tasca o retorna a l'àrea de repòs.

IV. Resum de les avantatges principals

• Flexibilitat extrema: El chàssis de mobilitat multidireccional permet un moviment flexible en qualsevol direcció, reduint significativament el radi de gira i millorant l'ús de l'espai i l'eficiència operativa.
• Alta intel·ligència: Integra visió de profunditat, LiDAR i múltiples sensors per aconseguir l'automatització de tot el procés, des de la identificació i el posicionament fins a l'agafament i l'evitament d'obstacles, oferint un grau d'intel·ligència elevat.
• Estabilitat excepcional: El disseny únic d'amortització filtra eficientment els bocs, combinat amb el mètode de bloqueig electromagnètic, assegurant un transport estable sense desplaçaments per a mercaderies valuoses o fragils.
• Funcionalitat potent: Integra les funcions de mobilitat, elevació i rotació en una sola unitat, permetent que una màquina gestioni diverses tasques i cobreixi necessitats de transport a llarga distància i a múltiples destins en entorns d'almacén complexos.
• Integració d'automatització fluida: Les interfícies del sistema de control estandaritzades permeten una integració fàcil amb els sistemes superiors de gestió d'almacén (WMS) i de control d'almacén (WCS), fent-lo una solució ideal per a la construcció de fàbriques "sense llum" i sistemes d'emmagatzematge automatitzats.