AMR-Koordination über mehrere Anbieter hinweg verbessern

Einige autonome mobile Roboter (AMRs) können Aufzüge rufen, einsteigen und in ein neues Stockwerk fahren. Aber wie eine Gruppe Fahrgäste, die zu höflich sind, als Erste auszusteigen, wenn die Türen aufgehen, stehen Roboter verschiedener Anbieter im Stau und warten, bis die anderen weg sind, sobald der Wagen ihr Ziel erreicht. Deshalb muss eine Anlage separate Aufzüge für Roboter jedes Anbieters reservieren.

„Wir haben einen Kunden in Singapur, der sagte: ‚Sehen Sie, ich habe Roboter von drei verschiedenen Anbietern in meinem Krankenhaus. Ich will einen vierten hinzufügen, der was Neues macht, was keines der anderen tut, aber ich habe keine freien Aufzüge mehr‘“, sagte Brian Gerkey, CEO von Open Robotics. „Und das hindert sie daran, Roboter hinzuzufügen.“

Gerkeys Anekdote verdeutlicht das Interoperabilitätsproblem, eine aufkommende Herausforderung, die nicht nur in Krankenhäusern mit aufzugfahrenden AMRs, sondern auch in Lagerhäusern und Fertigungsanlagen gesehen wird. Laut „Interoperability to Increase Robot Adoption“, einer Podiumsdiskussion, an der Gerkey bei MD&M West in Anaheim letztes Jahr teilnahm, kann eine Anlage mehrere robotische Lösungen beherbergen, jede mit ihrem eigenen Ansatz zur Informationsweitergabe und ohne die Fähigkeit, Daten einfach unter Robotern verschiedener Anbieter zu teilen. Das macht die Implementierung kohäsenter robotischer Systeme zu einem schwer erreichbaren Ziel.

Um Systeme mit verschiedenen Roboterarten zu ermöglichen, adressierte MassRobotics, Boston – ein Non-Profit-Innovationshub für Robotik und vernetzte Geräte – das Problem 2020 durch Bildung der AMR Interoperability Working Group. Neben Gerkey gehörten dem MD&M-Panel weitere Arbeitsgruppenmitglieder an.

Die Gruppe veröffentlichte ihren ersten Standard im Mai 2021. Er erlaubt Robotern verschiedener Typen, Statusinformationen und betriebliche Konventionen – „Verkehrsregeln“ – zu teilen, damit sie auf einem Lager- oder Fabrikboden cohesiver zusammenarbeiten können, so eine MassRobotics-Pressemitteilung. Der Standard ermöglicht auch die Erstellung operativer Dashboards, damit Manager Einblicke in Flottenproduktivität über gemischte Anbieter-Teams von AMRs gewinnen. Der neue Standard wird Berichten zufolge in einer FedEx-Anlage in Memphis getestet.

Der Stand der Technik bei AMRs ist, dass „eine ganze Menge Startups“ verschiedene Arten von Roboter bauen, die eine Sache tun und sie gut tun, sagte Jason Walker, CEO von Waypoint Robotics, Nashua, N.H.

„So sehr ich denke, unsere Roboter sind das Beste ever, sie sind kein Gabelstapler-Roboter, sie sind kein Palettenmover“, sagte er. „Und so hat man eine heterogene Flotte von Robotern in der Anlage, um all die verschiedenen Probleme zu lösen, die man hat.“

Walker fügte einen hoffnungsvollen Hinweis hinzu, verschiedene Roboter zusammenarbeiten zu lassen.

„Weil viele von ihnen auf ROS basieren (ein Robot-Betriebssystem, entwickelt von Willow Garage und beaufsichtigt von Open Robotics), gibt es eine unterliegende Gemeinsamkeit“, sagte er. „Und wegen des MassRobotics-Interoperabilitätsstandards gibt es einen Weg nach vorne, wo alle in derselben Anlage koexistieren können.“

Jeder Roboter hat seine eigene Karte

„Von der Kundenseite denke ich sogar größer als die Interoperabilität zwischen Fahrzeugen (Robotern)“, sagte Panelist Bob Bollinger, Technical Director for Applied Robotics Innovation bei Procter & Gamble. „Ich schaue auf den ganzen Lösungsansatz: Wie bringen wir das Fahrzeug dazu, in der Umgebung zu arbeiten, mit den Higher-Order-Systemen und den anderen Systemen, mit denen es interfacen muss.“

Diese Deployment- und Integration der Roboter, um mit Ausrüstung auf einem Fabrikboden, einem Manufacturing Engineering System oder einem Warehouse Management System in P&G-Gebäuden zu arbeiten, ist kostspieliger als die Roboter selbst, sagte er.

Ein weiteres Problem, das Nutzer quält, ist Roboterverkehr.

„Wenn ich einen Roboter-Bodenschrubber habe und er vollautonom deployed wird, wird er seine eigene Karte bauen“, sagte Panel-Moderator Tom Ryden, Executive Director von MassRobotics. „Und ich habe einen Roboter von Waypoint, der Waren bewegt, und dann noch einen Palettenmover – sie bauen alle ihre eigenen Karten und nutzen ihre eigenen Karten, sie sind unabhängig. Also gibt es keine eine Google Map für all diese. Welche Probleme verursacht das?“

Gerkey erinnerte an die verschiedenen Roboter bei seinem Krankenhauskunden in Singapur.

„Diese Roboter sind von verschiedenen Anbietern, und so bietet jeder sein eigenes Command-and-Control-System, die Anbieter haben ihre eigenen Flottenmanagementsysteme, sie teilen keine Karten und sprechen nicht miteinander. Im besten Fall behandeln sie sich gegenseitig als Hindernisse, die man vermeidet, und das war's.“

Sagte Walker: „Das Problem, nicht dieselbe Karte zu teilen, ist, dass man keinen gemeinsamen Referenzrahmen hat, damit jeder Roboter versteht, was du meinst, wenn der Top-Level-Flottenmanager sagt: ‚Da ist was am Anfang von Gang fünf‘ – alle müssen wissen, was Gang fünf bedeutet, damit sie keinen Roboter dorthin schicken zu der Zeit.“

Einer der Gründe, warum geteiltes Mapping so schwer ist: Jeder Roboter erstellt seine eigene Karte via Onboard-Sensoren. Die Karte hängt davon ab, wo im Raum der Sensor sitzt. „Wenn er einen Fuß über dem Boden ist, sieht er einen Haufen Tische“, sagte Walker. „Wenn er vier Fuß hoch ist, ist es weit offen. Dieser Unterschied gilt auf jeder Ebene.“

Eine im Standard referenzierte Lösung ist ein gemeinsamer Koordinatenrahmen. Mit einem Rahmen kann Mathematik helfen, Daten eines Roboters für jeden anderen zu interpretieren, solange sie einige gemeinsame Koordinaten haben. „Also liefert der Standard im Grunde einen gemeinsamen Datensatz von all diesen Plattformen“, sagte Ryden. „Man muss nicht alle Daten haben, aber wenn man einige hat, macht man die verfügbaren Daten verfügbar, und dann kann eine höhere Management-Software geschrieben werden, um zu verstehen, welche AMRs auf dem Boden sind, und dann [kann sie] eine gemeinsame Karte oder gemeinsame Sicht erstellen, damit sie die Bewegungen verstehen.“

AMRs konkurrieren auch um Laderaum – und jeder nutzt einzigartige Ladeequipment. Die Antwort, so Walker, ist universelles kabelloses Laden.

„Wer zuerst [in einer Anlage] auftaucht, baut alle Ladestationen ein“, sagte er. „Wer zweit auftaucht, baut das Wireless-System auf seine Roboter, und dann können sie diese Ressourcen teilen.“

Gerkey sagte, seine Firma habe auch interoperables kabelloses Laden adoptiert. „Wir arbeiten auch mit einer Firma, die ein Aftermarket-Adapter-Kit baut, das jeden AMR in einen kabellos ladbaren verwandelt“, sagte er. „Und die Ladestation hat eine vertikale Stage, die die Antenne hoch und runter fährt, um die Höhe anzupassen.“