Robot Móvil Autónomo Multidireccional (AMR) para Almacenes y Fábricas Inteligentes

1. Visión general de la solución

Esta solución está diseñada para lograr el transporte automatizado, preciso y eficiente de estanterías o materiales en escenarios de almacén. Este robot integra un sistema de movilidad multidireccional avanzado, un mecanismo inteligente de elevación y rotación, un dispositivo de bloqueo de carga adaptable y un sistema de percepción ambiental integral. Puede integrarse sin problemas en almacenes automatizados y fábricas inteligentes, mejorando significativamente la eficiencia logística mientras reduce los costos laborales y los riesgos operativos.

II. Composición del sistema y tecnologías centrales

El robot de transporte se compone principalmente de cuatro sistemas centrales: el chasis móvil, el dispositivo de elevación y rotación, el dispositivo de bloqueo adaptable y el sistema de control integrado.

1. Chasis móvil: Movimiento ágil multidireccional y soporte de carga estable

El chasis sirve como la base móvil del robot, caracterizándose por una placa base cuadrada de alta resistencia integrada con el cuerpo para robustez estructural.

• Sistema de movilidad multidireccional: Equipado con cuatro conjuntos de ruedas Mecanum independientemente accionadas. Cada rueda es alimentada por un motor independiente, otorgando al robot capacidades de movimiento omnidireccionales completas—adelante/atrás, lateral, diagonal y rotación in situ de 360°—proporcionando maniobrabilidad excepcional en espacios confinados.
• Sistema de absorción de choques mejorado: Dos soportes de ruedas opuestos en diagonal están equipados con amortiguadores de alto rendimiento. Estos dispositivos utilizan una estructura articulada combinada con mecanismos de guía (manga + columna de guía) y emplean resortes cilíndricos como elementos de amortiguación, absorbiendo eficazmente las vibraciones causadas por suelos irregulares para garantizar estabilidad extrema durante el desplazamiento y las operaciones de elevación.
• Diseño de seguridad y auxiliar: Incluye parachoques frontal y trasero para protección física. La parte superior del cuerpo incluye orificios de acceso para el mecanismo de elevación. Se han diseñado ventanas de disipación de calor y paneles translúcidos sobre las ruedas, atendiendo a la refrigeración del motor y proporcionando iluminación interna para el mantenimiento.

2. Dispositivo de elevación y rotación: Elevación precisa y ajuste de ángulo

Este dispositivo actúa como el "brazo ejecutor" del robot, instalado verticalmente dentro del chasis, responsable de la elevación y el ajuste de la carga.

• Diseño de doble accionamiento: Funciona según el principio de transmisión "tornillo-nuez", controlado por dos motores independientes:
• Motor de elevación: Acciona el engranaje de elevación, que se acopla a un anillo de engranajes de elevación montado en el extremo inferior del tornillo, causando la rotación del tornillo. Esta rotación impulsa la nuez del tornillo para una elevación vertical precisa.
• Motor de rotación: Acciona el engranaje de rotación, que se acopla a un anillo de engranajes de rotación integrado con la nuez del tornillo. Esto impulsa la placa de elevación superior para realizar una rotación continua de 360°.
• Integración funcional: Capaz de elevar estanterías a una altura especificada y ajustar su ángulo en el aire, interfaz perfectamente con ubicaciones de almacenamiento de diferentes alturas y orientaciones, ampliando enormemente el rango operativo.

3. Dispositivo de bloqueo adaptable: Reconocimiento inteligente y bloqueo confiable

Este dispositivo se instala dentro del marco fijo, utilizado para identificar y bloquear automáticamente la estantería antes y después de la elevación.

• Estructura adaptable: Utiliza un marco de soporte y un marco adaptable, ambos con estructuras de caja triangular, conectados por deslizadores verticales. El marco adaptable puede flotar verticalmente, asegurando un contacto conformal con la estantería al engancharse.
• Bloqueo electromagnético: El marco adaptable está equipado con dos electroimanes con conexiones de cabeza esférica, permitiendo una rotación libre de 360°. Esto asegura un área de contacto superficial máxima con la estantería para una fijación segura y confiable. Los electroimanes se extienden a través de orificios de acceso en el panel de la puerta del marco para operar.
• Detección precisa: Equipado con interruptores de fin de carrera y sensores de proximidad para detectar con precisión la posición relativa al acercarse a la estantería, guiando el chasis para el último alineamiento y asegurando un proceso de bloqueo infalible.

4. Sistema de control integrado y red de percepción

El controlador, que actúa como el "cerebro" del robot, está integrado dentro del cuerpo, coordinando todas las acciones.

• Percepción integral:
• Cámara de profundidad: Utilizada para identificar la posición 3D precisa de la estantería, guiando la posición inicial del robot.
• LiDAR: Montado en el lado frontal del marco fijo, permite la detección de obstáculos a gran escala y la cartografía/navegación basada en SLAM.
• Arreglo de sensores multimodal: Sensores ultrasónicos y fotoeléctricos se mezclan en ambos lados del cuerpo. Al analizar los cambios en las lecturas de los sensores, el sistema puede identificar obstáculos de diferentes tamaños, proporcionando protección suplementaria para puntos ciegos a corta distancia.
• Interacción hombre-máquina (HMI): Incluye botones de parada de emergencia e indicadores de estado para garantizar la seguridad operativa y proporcionar una visualización en tiempo real del estado del equipo.

III. Flujo de trabajo inteligente

1. Asignación de tareas y posicionamiento: Al recibir un comando del sistema, el robot navega hasta el área de la estantería objetivo utilizando LiDAR. El posicionamiento final preciso se logra mediante la cámara de profundidad.
2. Alineación y calibración precisas: El robot se mueve bajo la estantería. Los sensores del dispositivo de bloqueo adaptable se activan, realizando ajustes finos para asegurar una alineación óptima con la estantería.
3. Bloqueo adaptable: Después de la alineación, los electroimanes se energizan, fijándose firmemente a puntos designados en la estantería, asegurando la carga.
4. Elevación y ajuste de ángulo: El mecanismo de elevación y rotación se activa. El motor de elevación levanta suavemente la estantería del suelo. Posteriormente, el motor de rotación ajusta el ángulo de la estantería según lo requerido por el destino.
5. Transporte inteligente: El robot lleva la estantería a lo largo del camino planificado hasta el destino. Se realiza un evitar obstáculos activo durante todo el recorrido utilizando LiDAR y el arreglo de sensores.
6. Descarga y retorno: Al llegar al punto de destino, el mecanismo de elevación baja la estantería en su lugar, y los electroimanes se desenergizan y liberan. El robot luego procede a la siguiente tarea o regresa a la zona de espera.

IV. Resumen de las ventajas centrales

• Flexibilidad máxima: El chasis de movilidad omnidireccional permite un movimiento flexible en cualquier dirección, reduciendo significativamente el radio de giro y mejorando la utilización del espacio y la eficiencia operativa.
• Alta inteligencia: Integra visión de profundidad, LiDAR y múltiples sensores para lograr la automatización de todo el proceso, desde la identificación y el posicionamiento hasta la toma y el evitar obstáculos, ofreciendo un alto grado de inteligencia.
• Estabilidad excepcional: El diseño único de absorción de choques filtra eficazmente los baches, combinado con el método de bloqueo electromagnético, asegurando un transporte estable sin desplazamientos para mercancías valiosas o frágiles.
• Funcionalidad poderosa: Integra funciones de movilidad, elevación y rotación en una sola unidad, permitiendo que una máquina maneje múltiples tareas y cubra necesidades de transporte a larga distancia y a múltiples destinos en entornos de almacén complejos.
• Integración automática sin fisuras: Las interfaces de control del sistema estandarizadas permiten una fácil integración con los Sistemas de Gestión de Almacenes (WMS) y Sistemas de Control de Almacenes (WCS) superiores, convirtiéndolo en una solución ideal para la construcción de fábricas "sin luces" y sistemas de almacenamiento automatizados.