Robot tự hành dẫn đường thông minh AMR

Robot tự hành dẫn đường thông minh (AMR) là phiên bản cao cấp của xe tự động AGV, sử dụng công nghệ Lidar SLAM dẫn đường tự nhiên, không cần vạch kẻ từ, tốc độ lên tới 1,0 - 1,5m/giây, tích hợp thêm phần mềm quản lý linh hoạt ROS-FMS, giúp tối ưu hóa việc lưu chuyển hàng hóa trong sản xuất.

Khác với tiền nhiệm của AMR là phương tiện dẫn đường tự động (AGV), AMR có thể hiểu các lệnh, tự động phát hiện và tránh các chướng ngại vật để điều hướng qua các môi trường làm việc khác nhau mà không cần đi trên đường dẫn trực tiếp hoặc có người vận hành kiểm soát chuyển động của nó.

AMR bao gồm 2 dòng robot chuyên dụng: AMR Lite Core và AMR Transport Core.

AMR Lite Corelà dòng sản phầm dùng trong các nhà kho, để vận chuyển nguyên vật liệu, hàng hóa phù hợp cho các không gian nhỏ, vận chuyển hàng khối lượng nhỏ hơn và tốc độ vận chuyển nhanh hơn dòng AMR Transport Core.

AMR Transport Core là phiên bản cao cấp của AGV với tính năng di chuyển thông minh không cần vạch từ, có khả năng vận chuyển khối lượng hàng hóa lên đến 500 kg, tích hợp thêm phần mềm quản lý linh hoạt giúp tối ưu hóa việc lưu chuyển hàng hóa trong sản xuất.

Chức năng của robot AMR

Robot AMR tạo bản đồ rất đơn giản, nhanh chóng theo layout nhà máy và có thể hoạt động trong môi trường diện tích lớn (50.000 m²); Khả năng phối hợp hoạt động theo đội nhóm lên đến 100 AMR. Khi gặp vật cản, AMR có khả năng tự động dừng, tránh vật cản, tự tìm đường đi mới với khả năng leo dốc 5 độ và định tuyến theo line hoặc không theo line.

Ưu điểm của robot AMR

Robot AMR di chuyển linh hoạt, có thể tự động định vị và di chuyển dựa theo bản đồ và các cảm biến trên xe với sự vận hành an toàn với các cảm biến Lidar, camera. Ngoài ra, nó còn được tích hợp với phần mềm quản lý giúp quản lý hàng trăm AMR vận hành đồng thời.

Sự khác biệt giữa AGV và AMR

AGV thiếu tính linh hoạt. Khi AGV phát hiện chướng ngại vật, nó dừng lại cho đến khi ai đó tự loại bỏ mục. Hơn nữa, AGV không thể tương tác với con người vì hệ thống quản lý hạm đội được tập trung mà không có giao tiếp ngang hàng.

AMR linh hoạt hơn nhiều. Nếu bố cục hoạt động thay đổi, bản địa hóa và lập bản đồ đồng thời (SLAM) cho phép robot khám phá không gian không xác định để tạo bản đồ tự động mà không cần thêm nỗ lực hoặc chi phí cho người vận hành. AMR có thể sử dụng một loạt các công nghệ cảm biến để phát hiện và tránh chướng ngại vật một cách linh hoạt, bao gồm cả con người. Những robot này sử dụng cảm biến và kết hợp giữa phát hiện máy ảnh và công nghệ truyền thông thời gian thực, cho phép hợp tác theo thời gian thực với con người.

Hệ điều hành robot (ROS) là một khung nguồn mở cho phát triển phần mềm robot không phải là robot hay hệ điều hành. Ngày nay, ROS Classic, hiện được gọi là ROS 1, có các gói, công cụ và hướng dẫn ổn định phong phú bao bọc phần cứng để phát triển các ứng dụng robot khác nhau.

Ban đầu được phát triển để sử dụng trong học tập, ROS 1 giả định giao tiếp hoàn hảo. Trong thế giới thực, giao tiếp ít hoàn hảo hơn, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp. Hơn nữa, ROS 1 chỉ được dự định sử dụng với một robot duy nhất. Để làm cho các nhà máy thông minh hơn khi có nhiều robot, họ cần sự hợp tác. Dựa trên khung truyền thông DDS, ROS 2 phân cấp hệ thống quản lý đội tàu bằng cách cho phép AMR giao tiếp trong thời gian thực theo cách ngang hàng, được gọi là tự chủ dạng nhóm .

Những lưu ý khi triển khai AMR với ROS 2

ROS 2 là bản cập nhật đưa ROS 1, cho phép sử dụng trong công nghiệp thông qua hợp tác đa robot và giao tiếp thời gian thực đáng tin cậy, chịu lỗi. ROS 2, sử dụng DDS làm xương sống, cung cấp một môi trường trao đổi dữ liệu thống nhất, giống như một dòng dữ liệu, vì vậy "một bầy" AMR có thể giao tiếp với nhau. Các thiết bị bổ sung áp dụng công nghệ dịch vụ dữ liệu phân tán (DDS) cũng có thể sử dụng dòng dữ liệu để chia sẻ dữ liệu chung.

Có một số cân nhắc khi tìm kiếm giải pháp AMR dựa trên ROS 2 phù hợp.

- Đầu tiên, phải xác định xem các hệ thống có được tối ưu hóa để điều hướng AMR hay không - bao gồm tích hợp phần cứng và phần mềm - để tránh phụ thuộc tốn thời gian, các vấn đề phiên bản và biên dịch lỗi. 

 - Để đạt được độ chính xác cao với phản ứng tổng hợp cảm biến, đồng bộ hóa thời gian từ nhiều cảm biến tích hợp ví dụ như hình ảnh GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link), IMU (Đơn vị đo lường quán tính) là rất quan trọng. 

-  Để tối ưu hóa việc xử lý dữ liệu nội bộ, hãy xem xét liệu hệ thống có cơ chế bộ nhớ được chia sẻ hay không. 

- Tìm một giải pháp có thể cung cấp thông tin liên lạc phi tập trung, sẽ hỗ trợ tự chủ dạng nhóm trong khi vẫn đảm bảo khả năng chịu lỗi và dự phòng. 

-  Cuối cùng, hãy xem xét nếu giải pháp dễ thực hiện. Một số nhà cung cấp cung cấp bộ dụng cụ phát triển phần mềm (SDK) với hiệu suất DDS được tối ưu hóa để hỗ trợ kiến trúc dạng nhóm và đảm bảo giao tiếp đáng tin cậy. Eclipse Cyclone DDS là một triển khai DDS nhanh chóng và đáng tin cậy được Ủy ban chỉ đạo kỹ thuật ROS 2 (TSC) chọn làm phần mềm trung gian ROS (RMW) mặc định cho bản phát hành ROS 2 Galactic Geochelone. Cấu hình mặc định này hoạt động cho hầu hết các nhà phát triển; tuy nhiên, họ cũng có thể sử dụng cấu hình RMW không mặc định. 

- Để triển khai dễ dàng hơn và triển khai nhanh hơn, hãy tìm kiếm các nhà cung cấp cung cấp môi trường phát triển tích hợp (IDE), ứng dụng có gói được kiểm tra và xác minh và mã mẫu cho thiết kế tham chiếu. Để giúp nhà phát triển di chuyển từ ROS 1 sang ROS 2 một cách dễ dàng, một số nhà cung cấp cung cấp hướng dẫn di chuyển bao gồm các cách tiếp cận khác nhau và mô tả các lợi ích và vấn đề liên quan đến quá trình di chuyển.

Tương lai của AMR

Khi nhu cầu tự chủ dạng nhóm với giao tiếp ngang hàng tăng lên, các ngành công nghiệp sẽ tiếp tục xu hướng chuyển từ AGV sang AMR và từ ROS 1 sang ROS 2. ROS 2 là một bước đột phá hỗ trợ phát triển và triển khai AMR, bao gồm một loạt các ứng dụng ngoài các thiết lập công nghiệp.

Đại dịch gần đây đã đưa AMs vào lĩnh vực chăm sóc sức khỏe để tự động hóa việc khử trùng các phường và đơn vị chăm sóc đặc biệt. AMR cũng có thể cung cấp hỗ trợ bệnh nhân và hỗ trợ di chuyển. Có AMR trong ngành bán lẻ, robot dịch vụ tại cửa hàng và nhà hàng, và các dịch vụ giao hàng cuối cùng tự trị để thực hiện đơn đặt hàng thông minh. Các ứng dụng khác bao gồm canh tác tự trị và thu hoạch thông minh, xây dựng, làm sạch công nghiệp và khắc phục thảm họa.

Việc phát triển và triển khai AMR mất nhiều nỗ lực hơn có thể được hoàn thành bởi một công ty duy nhất. Phải mất một hệ sinh thái hợp tác với các đối tác hợp tác với các nhà cung cấp phần mềm và nền tảng phần cứng thời gian thực, nhà cung cấp tích hợp cảm biến và hệ thống và người dùng cuối ứng dụng. ADLINK hỗ trợ các nhà phát triển bằng cách tích hợp phần cứng và phần mềm với các công nghệ truyền thông để cho phép họ xây dựng và triển khai AMR, nhanh chóng, linh hoạt và tiết kiệm chi phí hơn trong môi trường 5G riêng.

Thị trường AMR đang bùng nổ. Năm 2020, quy mô thị trường là 356 triệu USD. MarketWatch dự đoán rằng nó sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) từ 15,9% đến 1011 triệu USD vào năm 2026. Nhu cầu của các doanh nghiệp sản xuất và logistics, triển khai robot nhanh chóng, dễ dàng và dây chuyền sản xuất linh hoạt. Xu hướng này, đi kèm với sự xuất hiện của các ứng dụng mới, đang thúc đẩy một phong trào lớn từ xe dẫn đường tự động (AGV) sang AMR./.