AMRs sind nicht nur neue AGVs

Autonome mobile Roboter sind mehr als automatisiertes Materialhandling

Zebra Technologies, ein Hersteller von Tools zur Digitalisierung und Automatisierung von Arbeitsabläufen, hatte mit seinen Barcode-Scannern und tragbaren mobilen Computern bereits Mitarbeiter an vorderster Front in vielen Branchen erweitert. Die Aufnahme autonomer mobiler Roboter (AMRs) in sein Angebot durch die Übernahme von Fetch Robotics schien ein guter nächster Schritt zu sein.

Als die Übernahme im Jahr 2021 abgeschlossen wurde, erhielt Zebra, Lincolnshire, Illinois, einen Two-Fer, einschließlich Muskelkraft und Gehirn.

An einem Ende des Spektrums bietet es jetzt Technologie, die schwere, brachiale Aufgaben wie das Heben, Tragen und Ziehen schwerer Gegenstände bewältigen kann. Nach der Programmierung können Fetch und andere AMRs, die in der Fertigung verwendet werden, eigenständig Lastwagen an einem Dock entladen, Materialien einlagern und in ein Regal stellen, Komponenten zu einer Fertigungslinie transportieren, ein virtueller Teil derselben Linie werden und Bring sogar den Müll raus.

Die Autonomie von AMRs ruft Vergleiche mit selbstfahrenden Autos hervor, aber diese Roboter verfügen bereits über Sicherheitsstandards, um sicherzustellen, dass sie sicher in der Nähe von Menschen agieren können.

Am anderen Ende des Spektrums können AMRs ausgeklügelte Software-„Gehirne“ haben, die in der Lage sind, künstliche Intelligenz auf das Logistikmanagement anzuwenden. Ihre Anwendungen können die Aufgaben analysieren, die erledigt werden müssen, und die einzelnen Aufgaben mit den verfügbaren Assets verknüpfen, um die Arbeit zu erledigen.

„Das ist genau unser ganzer Fokus, die Orchestrierung“, sagte Daniel Theobald, Gründer und CIO von Vecna ​​Robotics, Waltham, Mass. „Es ist, als wäre man ein Großmeister im Schach.“

Wie erzielen Sie den besten Durchsatz in Ihrer Einrichtung, ungeachtet der Tatsache, dass sie dynamisch und unvorhersehbar ist? Lastwagen kommen zu spät, Menschen erscheinen nicht zur Arbeit und Geräte gehen kaputt. Theobald sagte, dass allein der Einsatz der Pivotal-Orchestrierungssoftware von Vecna ​​den Durchsatz in einer Versandeinrichtung ohne zusätzliche Ressourcen verdoppelte, wenn sie dazu diente, die besten Aufgaben in Echtzeit zu ermitteln.

„Das klingt wahrscheinlich unglaublich, aber es funktioniert so gut, weil der Durchsatz einer Anlage zu jedem Zeitpunkt durch einen einzigen Engpass begrenzt ist“, sagt Theobald. „Und Menschen sind nicht gut darin, [in Echtzeit] herauszufinden, wo dieser Engpass ist. Darin ist die KI gut, das System als Ganzes zu betrachten und Tausende von Variablen zu berücksichtigen.“

Warum ist das alles wichtig? Einfach ausgedrückt ermöglichen AMRs Maschinen und Menschen, das zu tun, was sie am besten können.

Maschinen sind gut darin, die Muskelkraft zu liefern, die für die Erledigung von Aufgaben benötigt wird. Das ist bei Menschen nicht der Fall, deren Körper leiden, wenn sie versuchen, körperliche Aufgaben zu erledigen, die ihre Fähigkeiten übersteigen. Bei Maschinen kann Technik angewendet werden, um schwerere Lasten aufzunehmen. Wenn ihre Batterien leer sind, können sie wieder aufgeladen werden. Geht mal was kaputt, kann das Teil repariert oder ein neues verbaut werden.

Erweiterte Intelligenz für die Planung

Menschen sind leider auch nicht gut darin, alle Faktoren zu berücksichtigen, die die Leistung in einer Fabrik beeinflussen, aber das ist es, was Software mit KI, die auf dem Server des Unternehmens oder in der Cloud läuft, wirklich gut kann.

Die Cloud-basierte Robotersoftware von Fetch Robotics, FetchCore, hat die Fähigkeit, nicht nur die Roboter oder die menschlichen Arbeiter zu optimieren, sondern kann sie kollektiv auf hochproduktive und effiziente Weise optimieren, sagte Jim Lawton, Vice President und General Manager von Robotics Automation bei Zebra Technologies/Fetch Robotics.

„Was wir bei Zebra tun können, ist, sowohl AMRs als auch Menschen zu optimieren“, sagte Lawton. „Wenn ich also eine bestimmte Sache erledigen muss, kann ich beide koordinieren, sodass die Person und der Roboter zur gleichen Zeit am selben Ort auftauchen und das tun, was sie tun müssen. Dann wird die Person zu ihrer nächsten Aufgabe geführt, und der Roboter wird zu seiner nächsten Aufgabe geführt, und Sie laufen ständig viel optimierter.“

Diese Effizienz und Optimierung sind in der Fertigung von entscheidender Bedeutung, wo bereits vor dem großen Rücktritt, der 2021 während der Pandemie begann, ein chronischer Arbeitskräftemangel bestand. Effiziente Abläufe können auch Zeit für die Weiterbildung freimachen, die erforderlich ist, um die Mitarbeiter in einer Welt zu beschäftigen und relevant zu halten, in der die Automatisierung buchstäblich die schwere Arbeit übernimmt.

Können AMRs Teil des Fließbands werden?

Flex Ltd., ein globaler Auftragshersteller mit einem Umsatz von 24 Milliarden US-Dollar mit Sitz in San Jose, Kalifornien, begann vor etwa 10 Jahren mit der Verwendung von AMRs und verfügt heute über mehr als 300 der autonomen Materialtransporter an seinen mehr als 100 Standorten. Ihre Roboter werden in den Bereichen Betrieb, Fabrik, Lager, Logistik, Servicedepot, Reparatur und Materialhaltung eingesetzt.

„Das Hauptelement von AMRs ist, dass es uns bei Sicherheit und Ergonomie hilft und auch unsere Operationen in Industrie 4.0 unterstützt, wo Dinge miteinander verbunden sind“, sagte Murad Kurwa, Vice President of Advanced Manufacturing Engineering.

Durch den Einsatz von AMRs hat Flex nach Angaben des Unternehmens rund 20.000 Arbeitsstunden an Produktivitätsgewinnen erzielt.

„Automatisierte mobile Roboter sind mehr als eine Notwendigkeit für Flex“, sagte Kurwa. „Wir verwenden AMRs in vielen Bereichen, um den Transport von Rohstoffen, den Bestand an Arbeitsvorgängen, das Bringen fertiger Waren zur Verladestation für den Versand und verschiedene andere Aufgaben zu unterstützen, die unsere menschlichen Kapazitäten freisetzen, um sich auf qualifiziertere Aufgaben bei der Umwandlung von Produkten zu konzentrieren und um die Erwartungen unserer Kunden zu erfüllen.“

Flex sieht in der Zukunft jedoch eine weitreichendere Rolle für seine AMRs, sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne.

Das Unternehmen hat damit begonnen, sich mit der 5G-Konnektivität für AMRs zu befassen und einige Proof-of-Concept-Arbeiten und Pilotprojekte durchgeführt.

„5G als Ersatz für das aktuelle Wi-Fi/LTE bietet ein breiteres Signalspektrum mit einem privaten Netzwerk, sodass Empfänger wie AMRs kontinuierlich über eine größere Entfernung ohne Signalabfall oder Latenz arbeiten können, was dazu führen kann, dass AMRs ins Stocken geraten“, sagte Kurwa .

Eine Möglichkeit für AMRs bei Flex besteht darin, ein virtueller Teil einer Montagelinie zu werden, wodurch die Produktionsfläche flexibler wird und auf verschiedene Projekte umgestellt werden kann. Das Unternehmen untersucht auch die Verwendung von AMRs, um die Beförderung zwischen den Schritten in einer sich bewegenden Linie zu verbinden, wenn es ein Monument (z. B. einen Ofen) gibt, das nicht bewegt werden kann.

„Anstatt einen linearen Fluss zu haben, kann der AMR das Teil abholen und um dieses Denkmal herumgehen und mit dem Fördermittel auf dem AMR zum nächsten Schritt verbinden“, sagte Kurwa.

Der größte Fehler wäre, die Fähigkeiten von AMRs nicht voll auszuschöpfen, sagte Theobald.

„Ein Teil der Magie hier sind die ersten Aufgaben, die von dieser Technologie am besten angegangen werden, da wir uns noch in einem frühen Stadium dieser Einführungskurve befinden“, sagte er. „Sie wissen, dass die Auswahl der richtigen ersten Aufgaben einen großen Unterschied machen kann.“

Stellen Sie sich zum Beispiel den Fabrikbesitzer vor, der Gabelstapler, die früher von Menschen gefahren wurden, durch fahrerlose Gabelstapler ersetzt und wie gewohnt weitermacht. Sie ignorieren die Tatsache, dass die fahrerlose Ausrüstung eine ganze Reihe von Attributen hat – sie macht keine Pausen, sie wird nicht müde, sie kann ganze Schichten laufen, ihr Zeitplan wird mit KI koordiniert und geplant –, die sich von und unterscheiden die Grenzen menschlicher Arbeitskräfte überschreiten.

„Generell ist das nicht der richtige Ansatz“, sagte Theobald. „Oft lohnt es sich, Ihre Arbeitsabläufe zu überdenken.“

Variabilität gibt AMRs die Chance zu glänzen

Sobald die menschlichen Arbeiter über ein AMR verfügen, möchten sie, dass es einfach bereitzustellen ist.

„Die Leute verstehen ihre Prozesse wirklich gut“, sagte Lawton. „Sie müssen nicht unbedingt Robotik verstehen. Also haben wir eine Technologie entwickelt, mit der Menschen ganz einfach ihren Raum und ihren Arbeitsablauf definieren können.“

In der Vergangenheit hat es 300 Stunden gedauert, einen Roboter zu programmieren, aber AMR von Fetch Robotics kann an einem Tag einsatzbereit sein, sagte er. Das Programmieren des AMR bedeutet im Allgemeinen, ihn durch eine Fabrik zu fahren. Bei Fetch Robotics verwenden Benutzer eine Drag-and-Drop-Methode, um die FetchCore-Software einzurichten.

„Man muss in der Lage sein, etwas in einer Einrichtung wirklich schnell zum Laufen zu bringen, und es muss in der Lage sein, die normalen Schwankungen aufzunehmen, die man in einer typischen Umgebung sieht“, sagte er. „Hier glänzt ein AMR wirklich.“

Schließlich kann eine Fabrik über eine heterogene Flotte von AMRs verfügen, alle mit ihrer eigenen Flottenmanagementsoftware. Was ist dann zu tun, damit sie zusammenarbeiten?

Wenn einige Ihrer Roboter von Vecna ​​sind, sind Sie bereit. Das liegt daran, dass die Pivotal-Software unabhängig von der Art der Ressource in einem Aufgabenverwaltungsszenario ist. „Könnte ein Mensch sein, könnte unser Roboter sein, könnte ein Roboter eines anderen Anbieters sein, könnte ein Stück manuell betriebener Ausrüstung sein“, sagte Theobald. „Es hat die Fähigkeit, jedem von ihnen Aufgaben zuzuweisen, basierend auf ihren Fähigkeiten, ihrem Standort und ihrer Verfügbarkeit.“

In der Zwischenzeit hat MassRobotics, Boston, ein gemeinnütziges Innovationszentrum für Robotik und vernetzte Geräte, das von Theobald mitbegründet wurde, einen Interoperabilitätsstandard, MR Interop, für die Berichterstattung vom Roboter zum Flottenmanagement herausgegeben. Es ist auch dabei, die nächste Version des Standards zu erstellen, um Aufgabenzuweisungen an Roboter zu ermöglichen. MassRobotics arbeitet auch an einem Interoperabilitätsstandard für Ladegeräte.

„Wir hoffen, dass in Zukunft Flottenmanagement-Software von jedem Unternehmen einfach MR Interop verwenden kann und nicht direkt mit diesen anderen Robotern integriert werden muss“, sagte er. „MR Interop ist ein Standard, der diesen Prozess vereinfacht.“
Der Interoperabilitätsstandard zeigt bereits Wirkung. Unternehmen wie FedEx haben angekündigt, keine Roboter zu kaufen, die nicht dem Interoperabilitätsstandard von MassRobotics entsprechen, sagte Theobald. FetchCore hat die Fähigkeit, eine heterogene Gruppe von AMRs von verschiedenen Anbietern zu verwalten, hat dies aber noch nicht getan, sagte Lawton.

Auch wenn Flex Hunderte von Robotern von drei Anbietern verwendet, kommt keiner von ihnen in derselben Einrichtung zusammen, sagte Kurwa.

AMRs zu haben, die per Plug-and-Play zusammen funktionieren, hilft nicht nur dem Benutzer. Es wirkt sich auch auf das Wachstum der Branche selbst aus. „Industrien skalieren nicht, bis dieses Interoperabilitäts-Zeug herausgefunden ist, also haben wir uns entschieden, eine Seite aus der Computerindustrie oder der Mobiltelefonindustrie zu nehmen“, sagte Theobald. „Man könnte über die Videobandindustrie sprechen, die ganze VHS vs. Beta-Sache. Dies sind in der Regel sehr chaotische Prozesse, die manchmal Jahrzehnte dauern und die Kundenakzeptanz dieser Art von Tools wirklich verlangsamen.“

Wachstum von AMRs bringt Zubehör und Software von Drittanbietern hervor

Mit der zunehmenden Nutzung autonomer mobiler Roboter steigt auch der Bedarf an Software zur Steuerung von AMR-Flotten unterschiedlicher Anbieter und Top-of-Cart-Zubehör, das mit ihnen verwendet werden kann.

Ein AMR-Hersteller, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Dänemark, hat absichtlich einen Roboter mit offener Plattform entwickelt.

„Betrachten Sie uns einfach als den Basisroboter mit einem 48-Volt-Lithium-Ionen-Akku, und wir ermöglichen es den Menschen, auf dem Roboter alles zu bauen, was sie wollen“, sagte Matt Charles, Vertriebsleiter, Mittlerer Westen und Kanada. „Sie können einen Roboterarm oben anbringen, der von unserer Batterie abgeschaltet wird und unserem Roboter hin und her kommuniziert, wann er sich bewegen und wann er gehen soll.“

Während ein Roboterarm möglich ist, sind die drei wichtigsten Top-of-Cart-Module für die AMRs von MiR ein Förderbanddeck, ein Pinning-System zum Anbringen von Wagen und ein Palettenlift, sagte Charles.

ROEQ (ausgesprochen RO-eek, und dessen Name eine verkürzte Version von „Roboterausrüstung“), Vissenbjerg, Dänemark, ist MiRs führender Anbieter von Top-of-Cart-Zubehör. Tatsächlich wurde das Unternehmen speziell gegründet, um Top-of-Cart-Module für MiR-AMRs zu bauen, darunter Wagen, Top-Roller, Heber und Gestelle. Die Mitbegründer von ROEQ, Michael E. Hansen und Benni S. Lund, wurden in ihrer früheren Funktion als beratende Ingenieure zu MiR berufen und sahen eine Gelegenheit, die sie dazu veranlasste, ein Unternehmen zu gründen.

„Hier entdeckten sie eine Marktlücke in dem Sinne, dass sie über eine großartige Technologie verfügen, eine großartige Plattform, um Dinge zu bewegen, aber das gesamte Ökosystem musste mit den richtigen Werkzeugen komplett sein, um Materialien aufnehmen, abgeben und übertragen zu können “, sagte Shermine Gotfredson, Global Sales Director bei ROEQ. „Und das war das fehlende Glied.“

Ihr erstes Produkt war das TMC 300, ein Top-of-Cart-Rack, das noch immer in Produktion ist. Die neuesten neuen Angebote von ROEQ sind TMS-C500 Ext und S-Cart500Ext, die für die Zusammenarbeit konzipiert sind. Die neue Modul/Wagen-Kombination verdoppelt effektiv die Nutzlast des 250 AMR von MiR von 250 kg auf 500 kg. Das Top-Modul TMS-C500 Ext ermöglicht zudem den Transport von Lasten bis zu 1,2 m Länge ohne Kompromisse bei der Sicherheit.

Während ROEQ sein Geschäft bisher auf MiR-Roboter ausgerichtet hat, sind Fabrikbesitzer möglicherweise nicht so loyal. Auch wenn Hersteller Software zur Verwaltung ihrer AMRs bereitstellen, ist es komplizierter, die Interoperabilität mit einer Flotte heterogener Roboter zu erreichen. „Das ist eine gemeinsame Herausforderung für Hersteller, und es gibt viel Druck auf Interoperabilität und Interflotten, die sich vermischen und zusammenarbeiten können“, sagte Charles. „Daran arbeiten wir, und es gibt auch andere Unternehmen, die Lösungen entwickeln.“

Eines dieser Unternehmen ist AWS (Amazon Web Services Inc.)

Während es möglich sein kann, die Steuerungssoftware eines AMR so zu modifizieren, dass sie als Flottenmanager für Roboter von unterschiedlichen Anbietern fungiert, hat AWS AWS IoT RoboRunner entwickelt, um die Infrastruktur für die Integration mobiler Roboter ausgewählter Anbieter in Arbeitsmanagementsysteme und den Aufbau von Robotik-Flottenmanagementanwendungen bereitzustellen . Anfang dieses Jahres befand sich RoboRunner in einer Laborumgebung in der Vorschau und sollte bald darauf in Produktionsumgebungen eingeführt werden.

AWS IoT RoboRunner stellt nicht nur die Infrastruktur zum Erstellen von Flottenmanagementanwendungen bereit, sondern bietet auch zwei Softwarebibliotheken – eine Task-Manager-Bibliothek und eine Flotten-Gateway-Bibliothek – zusammen mit Beispielanwendungen, die es Entwicklern erleichtern, ihre Robotik-Managementanwendungen auf AWS aufzubauen IoT RoboRunner.

Darüber hinaus macht AWS IoT RoboRunner zahlreiche Integrationen zwischen verschiedenen Robotersteuerungssystemen und dem Arbeitsmanagementsystem einer Fabrik überflüssig. Stattdessen werden alle Systeme in AWS IoT RoboRunner integriert und der Service verbindet alle integrierten Systeme automatisch.

Außerdem erleichtert AWS IoT RoboRunner Entwicklern das Erstellen von Verwaltungsanwendungen mit der Task-Manager-Entwicklungsbibliothek. Diese Bibliothek enthält auch eine Beispielanwendung zur Aufgabenorchestrierung, die eine Verwaltungsfunktion für gemeinsam genutzten Speicherplatz enthält. Entwickler können diese Beispielanwendung als Ausgangspunkt verwenden, um ihre Anwendungsentwicklung zu beschleunigen.

„Immer mehr Kunden in den Bereichen Fertigung, Logistik und Konsumgüter nutzen Robotik und autonome Systeme in ihrem Betrieb, haben aber Schwierigkeiten, diese Systeme für die Orchestrierung komplexer Robotikaufgaben wie Objektentnahme und -inspektion in Lagern über Flotten oder Roboter hinweg zu verwalten“, sagte Eric Anderson, Geschäftsführer, Robotik und autonome Systeme, AWS. „Mit AWS IoT RoboRunner machen wir es Kunden einfacher, Robotik in ihren Betrieb zu integrieren, zu verwalten und zu orchestrieren und ihre autonomen Systeme intelligenter zu machen, basierend auf derselben Technologie, die in den Logistik- und Fulfillment-Zentren von Amazon verwendet wird.“