一个集成的硬件和软件的方法如何简化机器人应用程序的开发和部署半岛app官网gydF4y2Ba

机器人:从自动自主gydF4y2Ba

埃迪,AMR |产品经理gydF4y2BaADLINKgydF4y2Ba

08/25/21,05:45 |gydF4y2Ba移动机器人gydF4y2Ba,gydF4y2Ba工厂自动化gydF4y2Ba|gydF4y2BaamrgydF4y2Ba,gydF4y2Ba自治gydF4y2Ba,gydF4y2Ba设计和开发gydF4y2Ba

世界正在迅速改变现代仓库。电子商务公司、零售商、医院和其他第三方物流企业视图自主移动机器人(amr)作为关键技术控制高劳动力成本和增加吞吐量减少实现时间。工厂老板和经理想要快速amr易于部署和动态修改的能力。的前身是自动引导车辆(AGV),一个AMR可以理解命令和动态检测和避障导航通过不同的工作环境在直接路径或无需操作员控制它的运动。本文介绍了开发和部署amr集成的硬件和软件技术,包括用例工厂、智能城市和医院。gydF4y2Ba

复杂的仓库需求驱动的大趋势AGV对AMRgydF4y2Ba

AMR市场正在蓬勃发展。2020年,市场规模为3.56亿美元。市场预测,它将增长15.9%的复合年增长率(CAGR)到2026年的10.11亿美元。制造业和物流企业的需求高通量、快速和简单的机器人部署和灵活的生产线。这种趋势,伴随着新应用的出现,正在推动一个主要运动从自动引导车辆amr (agv)。amr理解自主移动小车的大趋势,让我们来看看这两种技术。gydF4y2Ba

自动引导车辆(AGV)和自主移动机器人(AMR)——主要优势gydF4y2Ba

直到最近,自主移动小车代表最新的先进技术——能够运输原材料,works-in-process,成品制造生产线或存储和检索商品在仓库和物流中心。自主移动小车使用软件和传感器的组合导航系统指导他们的运动。他们是安全的和可靠的动载荷,因为他们遵循一个固定的路径与精确控制加速和减速,障碍检测保险杠。gydF4y2Ba

然而,自主移动小车缺乏灵活性,(见图1)。如果一个生产线布局的变化,例如,这意味着指导轨道基础设施需要重路由,这常常需要时间和金钱。当一个自主移动小车检测到一个障碍,它停止,直到有人手动删除项。此外,自主移动小车无法与人类互动,因为车队管理系统集中没有对等的交流。gydF4y2Ba

图1所示。对比avg和抗菌素耐药性gydF4y2Ba

amr更灵活。如果一个操作布局变化,同时定位和地图(大满贯)让机器人探索未知空间创建一个地图自动操作员没有额外的努力和成本。amr可以使用数组的动态传感器技术检测和避免障碍,包括人。这些机器人用传感器和摄像头检测和实时通信技术的结合,使实时协作与人类。gydF4y2Ba

一个新的方向:迁移从活性氧ROS 1 2使群机器人的自治权半岛app官网gydF4y2Ba

机器人操作系统(ROS)是一个开源机器人软件开发框架,既不是一个机器人,也不是一个操作系统。ROS成立于2007年由Eric Berger和基南Wyrobek,两个斯坦福大学的博士学生想要以最小的机器人软件开发人员为机器人编写软件硬件知识。半岛app官网gydF4y2Ba

今天,ROS经典,现在称为ROS 1,拥有丰富稳定的包,工具和教程,封装的硬件开发不同的机器人应用程序。ROS构件包括传感器融合、导航、可视化、和运动计划。gydF4y2Ba

最初开发用于学术,ROS 1假设完美的沟通。在现实世界中,交流是不够完美的,尤其是在一个工业设置。可变因素,如带宽、网络和通信范围可能性,以及收发器功耗电池供电的移动机器人添加额外的并发症。此外,ROS 1只使用一个机器人。使工厂更聪明当有多个机器人,他们需要合作。基于DDS的通信框架,ROS 2分散舰队管理系统通过使amr点对点的方式进行实时交流,叫群自主权。gydF4y2Ba

图2。一个新的方向——从活性氧ROS 1 2迁移使群机器人的自治权半岛app官网gydF4y2Ba

从AGV转向AMR和过渡从活性氧ROS 1 2可能是部分引起或由工厂经理优先级。在现代智能工厂和仓库和物流中心,工厂管理者想要更高的吞吐量。他们想要的amr效率和执行其他任务的能力。老板也想快速和简单的部署,这意味着他们需要一个AMR高档操作快速而不需要预装基础设施。他们还需要灵活地修改生产线,实时调整设置,轻松地执行这些任务。由于这些原因,许多开发人员使用ROS 1 AMR原型,有一种趋势迁移ROS 2。gydF4y2Ba

amr挑战构建下一代时,ROS 2gydF4y2Ba

amr的未来群自主权。一群自主移动机器人可以执行他们的工作没有监督操作员。为了达到这个目标,该行业必须从活性氧ROS 1 2。gydF4y2Ba

但是,迁移到ROS 2是具有挑战性的,尤其是在开发和部署amr的一群。为开发人员已经在使用ROS 1,有三个主要挑战:复杂性、可伸缩性和可升级性。gydF4y2Ba

amr的设计是复杂的。建立机器人系统,你需要半岛app官网从计算平台选择和购买硬件传感器,运动控制器,机械设计,安装软件(操作系统(OS),司机,和包)。如果您不熟悉系统,它可能需要一个月完成系统集成。如果你需要高级的功能,比如实时能力或专用的服务质量(QoS),开发人员开发的编码。一旦为概念建造一个机器人,可伸缩性和部署成为更大的问题。gydF4y2Ba

ROS 1不是建造的目的是用于跨多个amr沟通;这样做会增加准确性的风险问题,故障或损害到舰队系统。运营商需要依靠大规模AMR部署执行没有过高的成本。gydF4y2Ba

支持ROS 1预计生活(EOL)到2025年年底,意味着更多的公司将需要确定如何从活性氧ROS 1 2。为此,开发人员需要熟悉迁移过程。gydF4y2Ba

考虑在实现与ROS amr 2gydF4y2Ba

ROS 2的更新需要ROS 1的学术界和工业领域。ROS 2允许工业使用通过多机器人协作和可靠、容错实时沟通。ROS 2,利用DDS作为骨干,提供了统一的数据交换的环境,就像一个gydF4y2Ba数据河gydF4y2Ba,所以一群amr可以相互通信。额外的设备,采用分布式数据服务(DDS)技术还可以使用数据河集体共享数据。gydF4y2Ba

DDS是ROS 2的一个关键组件。其技术的核心是一个以数据为中心的发布-订阅(又)标准,它提供了一个全局数据空间,所有独立的应用程序可以访问。美国海军使用ROS 2与大型软件升级来解决兼容性问题的复杂网络环境的船只。发布以来由对象管理组织(OMG) 2004年,DDS是广泛采用的标准解决方案,数据发布和订阅分布式自治并要求系统内实时通信。gydF4y2Ba

有几个考虑当寻找合适的基于ROS 2 AMR的解决方案。gydF4y2Ba

• 首先,您必须确定系统是否为AMR navigation-including优化硬件和软件集成,避免耗时的依赖性,版本控制问题和编译错误。gydF4y2Ba

• 与传感器融合,实现高精度时间同步来自多个集成传感器如GMSL(千兆多媒体串行链接)图像、IMU(惯性测量单元)是至关重要的。gydF4y2Ba

• 优化内部处理的数据,考虑系统功能是否共享内存机制,(见图3)。在传统的实现中,流程在系统中需要传递的信息通过系统网络层,这导致延迟。直接访问共享内存和执行传输是一种优化方法,显著降低延迟。gydF4y2Ba

• 找到一个解决方案,可以提供分散的通信,这将支持群自主权,同时保证容错和冗余。gydF4y2Ba

图3。进程间通信使用共享内存机制优化gydF4y2Ba

最后,考虑如果解决方案很容易实现。一些供应商提供软件开发工具包(sdk)与DDS性能优化支持一群架构,确保可靠通信。gydF4y2BaEclipse气旋DDSgydF4y2Ba是一个快速和可靠的DDS实现选定的ROS 2技术指导委员会(TSC)作为默认ROS中间件(RMW) ROS 2银河Geochelone释放。这个默认配置对于大多数开发人员工作;然而,他们也可以使用非默认RMW配置。gydF4y2Ba

更容易实现和快速部署,寻找供应商,提供一个集成开发环境(IDE),应用程序测试和验证方案,并为参考设计示例代码。帮助开发人员从活性氧ROS 1 2容易,一些厂商提供迁移指南,包括不同的方法和描述的好处和问题与迁移过程有关。gydF4y2Ba

ADLINK和富士康形式FARobot®群自主权gydF4y2Ba

ADLINK目前正在与全球制造业巨头鸿海科技集团(富士康)。富士康使用自主移动小车的生产设施但他们想改善他们的生产线的灵活性。富士康与ADLINK成立了一个合资企业,称为FARobot®,开发先进的群体机器人系统(SRS)和自主移动机器人(AMR)解决方案使用ROS 2(见图4)。gydF4y2Ba

图4。FARobot AMR机器人可以提高工业效率和生产率gydF4y2Ba

随着实时amr相互沟通,他们可以执行任务调度和分配和使用点对点通信来确定每个手臂的位置路径。如果有一个错误的amr,舰队将立即启动备份和自动发送最合适的机器人来帮助。gydF4y2Ba

FARobot独特的AMR群协作解决方案功能,故障转移的任务,和性能优化。采用最新的群自主技术,FARobot AMR机器人可以提高工业效率和生产力——例如,提供正确的原材料或组件在正确的时间正确的地点,以减少不必要的延误。gydF4y2Ba

工厂的未来:私人5 g DDS实时集成gydF4y2Ba

公平的朋友组(FFG),全球最大的机床制造商之一,意识到劳动力短缺和需求的变化需要迫切需要物流升级,检查改进,和增强技术服务。公司利用自主移动小车,他们想提高灵活性更大的效率和降低成本。FFG联手ADLINK和信息产业研究所(III)计划建设智能工厂。gydF4y2Ba

在部署智能工厂解决方案时,您必须占生产灵活性,工厂扩张,迅速开关。在这些环境中,沟通是关键;DDS可以作为中间件为有线和无线制造环境和多种无线技术。高可靠性、DDS结合私人5 g低延迟和高速传输提高了自主移动小车的灵敏度和响应速度gydF4y2Ba

群的第一个实现自治是工业级喷枪工厂的生产线FFG-member一个岩田聪,位于台湾新竹县户口乡。生产设备和操作监控中心注册的私人5 g DDS与生产线实时集成信息和与amr运输零部件到多个检验部门提高效率,(见图5)。gydF4y2Ba

图5:实时与生产线的集成信息和连接与amr运输。gydF4y2Ba

实现包括三个重要技术应用程序:一个AMR解决方案,自动光学检测(AOI),和增强现实(AR)智能眼镜。结合工厂的收益率增加15%,生产成本降低了20%。gydF4y2Ba

amr的未来gydF4y2Ba

作为群体自治与点对点通信的需求增加,行业将继续这一趋势,从自主移动小车移动到amr和活性氧ROS 1 2。ROS协助AMR开发和部署2是一个突破,覆盖范围广泛的被应用于工业设置。gydF4y2Ba

最近流行amr引入医疗保健行业自动化病房和重症监护病房的消毒。amr还可以提供病人支持和流动性援助。在零售行业,有amr店内和餐厅服务机器人,智能订单履行和自治最后一英里交付服务。其他应用包括自主农业和智能采集、建筑、工业清洗和灾难恢复。gydF4y2Ba

amr的开发和部署更多的努力比可以由一个公司完成。需要一个生态系统的合作伙伴与实时软件和硬件平台供应商,传感器和系统集成提供商、终端用户和应用程序。ADLINK支持开发人员通过整合硬件和软件与通信技术使他们能够构建和部署amr,更有效地快速、灵活和私人5 g环境。gydF4y2Ba

内容与本文作者的意见,不一定代表RoboticsTomorrow的观点半岛app官网gydF4y2Ba

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