Sissejuhatus

Kuna ülemaailmsed sadamad jätkavad automatiseerimise kasutuselevõttu, on automatiseeritud juhitavad sõidukid (AGV) muutunud konteinerveo oluliseks osaks. Need ühendavad kaikraanasid, konteinertehaseid, ladusid ja logistikasüsteeme, võimaldades tõhusat ja mehitamata kaubakäsitlust.

Erinevalt siseruumides asuvatest tehastest töötavad väliautod rasketes keskkondades, kus vihm, udu, otsene päikesevalgus, soolapihustus ja pikad vahemaad on tavalised. Need tingimused seavad palju kõrgemad nõudmised positsioneerimise täpsusele, navigatsiooni töökindlusele ja sõiduki stabiilsusele.

Tänapäeval kasutatakse automatiseeritud portides mitmeid navigatsioonitehnoloogiaid, sealhulgas lasernavigatsiooni, nägemisnavigatsiooni, millimeeter{0}}laineradarit, diferentsiaal-GPS-i (DGPS), FROG-navigatsiooni ja integreeritud inertsiaalset navigatsiooni. Iga lahendus pakub erinevaid eeliseid täpsuse, kasutuselevõtukulude, infrastruktuurinõuete ja keskkonnaga kohanemise osas.

Selles artiklis võrreldakse neid tavalisi tehnoloogiaid ja selgitatakse, miks integreeritud inertsiaalne navigatsioon on muutunud üheks eelistatud lahenduseks kaasaegsete välisõidukite jaoks.

Peamised navigatsioonitehnoloogiad välistingimustes kasutatavate AGVde jaoks

Lasernavigatsioon

Lasernavigatsioon on üks enim väljakujunenud positsioneerimistehnoloogiaid, mida kasutatakse tööstuslikes AGV-des. Peegeldavad sihtmärgid on paigaldatud ümber tööpiirkonna, samas kui sõidukile{1}}monteeritud laserskanner tuvastab neid sihtmärke pidevalt ja arvutab kolmnurga abil välja AGV asukoha.

Positsioneerimise täpsusega2 mm piires, lasernavigatsioon pakub silmapaistvat täpsust ja seda on laialdaselt kasutatud tootmises ja laoautomaatika valdkonnas.

Eelised

Positsioneerimistäpsus 2 mm piires

Küps ja usaldusväärne tehnoloogia

Paindlik marsruudi muutmine

Stabiilne pikaajaline{0}}toimivus

Suured välisterminalid nõuavad aga tuhandeid helkureid, mis suurendab paigaldus- ja hoolduskulusid. Ilmastikutingimused, nagu tugev vihm, tihe udu ja tugev päikesevalgus, võivad samuti vähendada süsteemi jõudlust.

Visiooniga navigeerimine

Nägemisnavigeerimine tugineb tööstuslikele kaameratele ja AI{0}}põhisele pilditöötlusele, et tuvastada keskkonnaomadused ja määrata sõiduki asukoht.

Selle asemel, et sõltuda füüsilisest infrastruktuurist, tuvastab süsteem teemärgised, konteinerid, hooned ja muud maamärgid visuaalse SLAM-i ja kujutise sobitamise algoritmide abil.

Eelised

Sentimeetri{0}}taseme positsioneerimise täpsus

Minimaalsed infrastruktuurinõuded

Samaaegne takistuste tuvastamine

Suurepärane paindlikkus keerukate keskkondade jaoks

Kuigi nägemise navigeerimine kujutab endast olulist tulevikusuunda, nõuab see võimsat arvutiriistvara ja kvaliteetseid{0}}kaameraid. Positsioneerimise täpsust võivad mõjutada ka valgustingimused ja ilm.

Millimeeter{0}}laineradariga navigeerimine

Millimeeter{0}}laineradar skaneerib pidevalt ümbritsevat keskkonda ja tuvastab võrdlusobjektid, et hinnata sõiduki asukohta.

Võrreldes lasernavigatsiooniga töötab radar paremini vihmas, udus ja tolmustes tingimustes, mistõttu sobib see karmides välitingimustes.

Eelised

Positsioneerimistäpsus 10 cm piires

Suurepärane iga{0}}ilmastikuvõime

Tugev vastupidavus keskkonnamõjudele

Usaldusväärne välistingimustes töötamine

Peamine puudus on radari riistvara ja seda toetava infrastruktuuri suhteliselt kõrge hind, mis piirab laialdast kasutuselevõttu.

Diferentsiaalne GPS (DGPS)

Standardne GPS-positsioneerimine ei suuda rahuldada automatiseeritud portide täpsusnõudeid, kuna positsioneerimisvead ulatuvad tavaliselt mitme meetrini.

DGPS parandab oluliselt positsioneerimise jõudlust, parandades kohaliku tugijaama kaudu satelliidi vigu.

Eelised

Positsioneerimistäpsus 2–5 cm

Kiire kasutuselevõtt

Minimaalne maapealne infrastruktuur

Sobib suurtele välisterminalidele

Kuna kraanad, hooned või virnastatud konteinerid võivad satelliidisignaale blokeerida, kombineeritakse DGPS-i pideva positsioneerimise säilitamiseks sageli inertsiaalse navigatsiooniga.

KONN Navigeerimine

FROG (Free Ranging On Grid) töötati välja spetsiaalselt automatiseeritud konteinerterminalide jaoks.

RFID-transponderid on manustatud kõnnitee alla ligikaudu intervallidega2 meetrit. Iga kord, kui AGV möödub transponderist, korrigeeritakse selle asukohta salvestatud asukohateabe abil.

Süsteem on edukalt kasutusele võetud mitmes automatiseeritud sadamas, sealhulgas Rotterdami sadamas.

Eelised

RFID-sõlmede vahekaugus umbes 2 m

Positsioneerimistäpsus 3 cm piires

Stabiilne pikaajaline{0}}töö

Suurepärane kohanemisvõime keskkonnaga

Selle esmaseks puuduseks on paigaldamise ajal vajaminev märkimisväärne maapinna ehitus.

Integreeritud inertsiaalne navigatsioon

Inertsiaalsed navigatsioonisüsteemid (INS) töötati algselt välja kosmoserakenduste jaoks. Mõõtes güroskoopide ja kiirendusmõõturite abil kiirendust ja nurkkiirust, hindab INS pidevalt sõiduki asukohta.

Puhas inertsiaalne navigeerimine kannatab aga aja jooksul kuhjuvate positsioneerimisvigade all.

Kaasaegsed välistingimustes kasutatavad AGV-d ületavad selle piirangu, kombineerides inertsiaalset navigeerimist magnetmarkerite, RFID-i, rataste kodeerijate ja GNSS-korrektsiooniga, luues mitme{0}}anduri liitsüsteemi, mis suudab säilitada kõrge positsioneerimise täpsuse pikkade tööperioodide jooksul.

Eelised

Positsioneerimistäpsus 1 kuni 3 cm

Minimaalne maapealne infrastruktuur

Suurepärane välistingimustes kohanemisvõime

Madalad hooldusnõuded

Ideaalne pikamaatranspordiks-

Paljude automatiseeritud portide jaoks pakub integreeritud inertsiaalne navigatsioon parimat tasakaalu positsioneerimise täpsuse, tehnilise keerukuse ja juurutamiskulude vahel.

Välissõidukite AGV-navigatsioonitehnoloogiate võrdlus

Ükski navigeerimistehnoloogia pole ideaalne iga rakenduse jaoks. Selle asemel hindavad insenerid enne lahenduse valimist tavaliselt positsioneerimise täpsust, keskkonnaga kohanemisvõimet, paigalduskulusid ja pikaajalist{1}}hooldust.

Suurte automatiseeritud portide jaoks on integreeritud inertsiaalne navigeerimine muutunud üha atraktiivsemaks, kuna see tagab usaldusväärse sentimeetri{0}}taseme positsioneerimise, minimeerides samal ajal infrastruktuuri nõudeid.

Kuidas integreeritud inertsiaalne navigatsioon saavutab suure täpsuse

Kaasaegne inertsiaalne navigeerimine põhineb mitme{0}}anduri liitmisel, mitte eraldiseisval IMU-l.

Tüüpiline välistingimustes olev AGV ühendab endas mitut anduritehnoloogiat:

Kõrge täpsusega{0}}magnetilised navigatsiooniandurid külg- ja suunavigade parandamiseks.

IMU, mis sisaldab güroskoope ja kiirendusmõõtureid surnute arvutamiseks.

Rattakooderid, mis mõõdavad pidevalt läbitud vahemaad ja sõiduki kiirust.

RFID-lugejad, mis tuvastavad eelmääratletud kontrollpunktid ja kalibreerivad uuesti akumuleeritud positsioneerimisvead.

Koostöös võimaldavad need andurid usaldusväärse positsioneerimise isegi pideva pika{0}}välistöötamise ajal.

Navigeerimise jõudlus sõltub liikumissüsteemist

Navigatsioonialgoritmid määravad kindlaks, kuhu AGV peaks liikuma, kuid liikumissüsteem määrab, kas sõiduk suudab täpselt planeeritud teed järgida.

Automatiseeritud sadamates töötavad AGV-d ja autonoomsed puksiirtraktorid nõudlikes tingimustes, mis hõlmavad suurt kandevõimet, pidevat tööd, kokkupuudet soolaga ning sagedast kiirendamist ja aeglustumist. Nendes tingimustes mõjutavad roolimise täpsus, kodeerija eraldusvõime ja servo reaktsioon otseselt positsioneerimise korratavust.

Plutools arendab integreeritud liikumislahendusi AGV-dele, AMR-idele, autonoomsetele puksiirtraktoritele ja tööstuslikele mobiilsetele robotitele. Ettevõtte tooteportfelli kuuluvad AGV veorattad, rooliajamid, madalpinge{1}}servomootorid, servoajamid ja integreeritud juhtimissüsteemid.

Nõudlikeks sise- ja välistingimustes kasutamiseks mõeldud Plutoolsi veorataste lahendused ühendavad juhtimise, juhtimise, pidurdamise ja kõrge eraldusvõimega{0}}tagasiside kompaktsetes koostudes, aidates parandada sõiduki stabiilsust, tee jälgimise täpsust ja üldist navigatsioonijõudlust automatiseeritud sadamates ja muudes tööstuskeskkondades.

Järeldus

Välise AGV-navigatsioonitehnoloogia areneb jätkuvalt, kuna automatiseeritud sadamad nõuavad suuremat tõhusust ja suuremat töökindlust.

Lasernavigatsioon pakub erakordset täpsust, DGPS võimaldab tõhusat laial{0}}ala kasutuselevõttu, FROG on tõestanud oma väärtust automatiseeritud konteinerterminalides, samas kui integreeritud inertsiaalne navigatsioon ühendab sentimeetri-taseme täpsuse madalamate infrastruktuurinõuetega ja suurepärase kohanemisvõimega välitingimustes.

Kuna sensortehnoloogia, AI-algoritmid, RTK positsioneerimine ja intelligentsed liikumissüsteemid täiustuvad, jääb mitme{0}}anduri liitmine järgmise põlvkonna-välise AGV-de peavooluks, toetades turvalisemaid, nutikamaid ja tõhusamaid automaatseid sadamatoiminguid.