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Robots móviles autónomos (AMR): una guía para principiantes sobre la adopción

Robots móviles autónomos (AMR): una guía para principiantes sobre la adopción

Nota: este blog sigue la estructura de robots móviles autónomos definida por “Por qué estás mirando mal la tecnología AGV / AMR”Escrito por Limor Schweitzer.

El proceso de automatización con robots móviles autónomos (AMR) es un desafío. No se trata solo del presupuesto para las empresas que buscan automatizar. También requiere una comprensión profunda de sus procesos, desde el manejo de materiales hasta el producto final. La automatización aprovecha para tener una idea más amplia de dónde se encuentra y dónde quiere estar.

Todo esto agrega complejidad a una tarea que ya es exigente. Comienza con averiguar el tipo de dispositivos que necesita comprar. Luego, busque opciones, reseñas, informes o vaya a conferencias mientras intenta obtener el mayor contexto posible. Averiguar las normas de seguridad y protección. Escuchar cobots más de una vez. Pero al igual que al comprar un automóvil, terminará arriesgándose.

Esta publicación de blog no proporcionará una guía definitiva para la adopción de AMR. ¿Cómo podría hacerlo? El mercado cambia constantemente y las necesidades y los objetivos de cada persona son diferentes. Los estándares y regulaciones son específicos del dominio. Así que, en cambio, queríamos centrarnos en lo que no debería perderse; la estructura de AMR. Al comprender los componentes principales, podrá comprender los requisitos y los puntos de discusión más importantes con sus proveedores de AMR.

El mercado de robots móviles autónomos

A medida que más y más pequeñas y medianas empresas están adoptando la automatización, vemos un cambio hacia soluciones robóticas más flexibles. Aunque estas soluciones ciertamente tienen diferentes procesos comerciales y de fabricación, así como varios tipos de infraestructura y recursos, las necesidades suelen ser las mismas:

  • mayores tasas de producción y mayor productividad
  • uso más eficiente de los materiales
  • mejor calidad del producto
  • tiempos de entrega de fábrica reducidos.

Las herramientas de automatización tradicionales han sido optimizadas por AI e IIoT permitiendo este cambio, abordando la demanda de los clientes de singularidad y personalización, y a través de la innovación de procesos. Esto se clasifica como robótica avanzada, y es aquí donde encontramos robots móviles autónomos. En 2021, se espera que el valor de mercado de los robots convencionales utilizados en la fabricación alcance casi los 15.000 millones de dólares estadounidenses, mientras que el valor de la robótica avanzada debería alcanzar los 3.700 millones de dólares estadounidenses.

STIQ identificado 231 proveedores de robótica AMR, pero el mercado está muy fragmentado y ese número es mucho mayor. Cabe mencionar que esto incluye empresas de diferentes tamaños, que desarrollan soluciones para casos de uso muy específicos en entornos no estériles.

Tipos de robots móviles autónomos. imagen tomada de [1]

Arquitectura autónoma de robots móviles

Los productos de robots móviles autónomos son dispositivos complejos que combinan hardware, software y componentes especializados. Los dispositivos normalmente se clasifican por sus habilidades de navegación; localización, navegación y planificación de movimiento. En última instancia, esto define su autonomía. Pero hay mucho más detrás de los AMR. La navegación es solo una funcionalidad. Por eso es importante conocer la arquitectura.

Arquitectura autónoma de robots móviles. Imagen tomada de [2]

Elegir el hardware adecuado

¿Cuáles son los principales elementos físicos en un AMR? Ruedas, codificadores, frenos, motores, baterías y sensores.

Hay muchos proveedores de estas piezas de hardware y, normalmente, las empresas de AMR no producen estos componentes por sí mismas. Sea claro en lo que necesita aquí y elija de acuerdo con la funcionalidad exacta, las especificaciones ambientales y los requisitos de seguridad requeridos por su solución.

Verifica las cargas útiles, las velocidades máximas, los terrenos, la duración de la batería, etc. Esta información está ampliamente disponible cuando acude a un proveedor de AMR. Compruebe y compare. Y si quieres profundizar, piensa como un robotista. Aquí hay una lista de enlaces útiles para ayudarlo a decidir entre un elemento / componente / arquitectura sobre otro.

Aprenda sobre lo correcto ruedas para robots.

Conozca el codificadores.

Aprenda y compare diferentes tipos de motores.

Aprender acerca baterías y rendimiento.

Software funcional de robots móviles autónomos

En esta categoría, reunimos todos los componentes de software que permiten a un robot completar una funcionalidad. Digamos que está buscando un robot para recibir material de una cinta transportadora y llevarlo a un área designada. El software funcional incluirá el escaneo y el procesamiento visual, para que el robot sepa que ha llegado al área designada y al final del cinturón. También incluirá la forma en que el robot debe recibir y entregar el material y la capacidad para que usted controle y administre el dispositivo o dispositivos.

Obviamente, los componentes de software también incluirán la localización, navegación y planificación de movimiento. Este es el corazón de la AMR; permite que el robot sepa dónde está y se mueva a lo largo de una ruta prescrita de forma segura. Podría ejecutar un algoritmo de seguimiento de línea simple que requerirá que establezca una línea pintada en el piso. O podría tener total libertad, mapeando el entorno y evitando obstáculos. Esta parte también incluirá el diseño de interacciones con las personas.

Para que todo esto suceda, el robot debe estar equipado con diferentes sensores; desde costosos lidar hasta sensores infrarrojos baratos. También se utilizarán cámaras, acelerómetro, láser, ultrasonido y otros sensores para la navegación y más.

En última instancia, la navegación es un diferenciador clave para AMR. También tiene un impacto en el costo del dispositivo. Pero, como cualquier otro software funcional, podría ser creado por el fabricante de AMR o por un tercero.

Navegación con robots móviles y técnicas de evitación de obstáculos. Imagen tomada de [3]

Entonces, ¿cómo elegir estos componentes? El requisito principal para que usted y su proveedor aborden sus necesidades es comenzar identificando claramente su proceso para automatizar y lo que puede hacer para respaldar el AMR. ¿El robot va a funcionar con otras personas? ¿Podemos tener áreas designadas para el AMR? ¿Podemos aumentar el entorno para que al robot le resulte más fácil localizar su posición? (por ejemplo, utilizando códigos QR) ¿Necesitamos gestionar una flota? Estas son algunas de las preguntas que debe hacerse.

A continuación, debe crear una lista de requisitos seguida de una lista de lo que debe hacerse en su proceso para adoptar AMR. De cualquier manera, recomendamos tener en cuenta la posibilidad de expansión, adaptación y personalización desde el principio. La AMR funcional es el corazón del robot. Tener los elementos básicos es clave y saber que tu solución podrá crecer contigo, adoptar nuevas aplicaciones, software de terceros o tu propio código, es lo que te dará espacio para crecer. Si esto es importante para usted, busque un software funcional que admita múltiples aplicaciones (a través de bibliotecas y API).

Finalmente, no olvide pedirle a su fabricante que le diga por adelantado cuánto tiempo mantendrá el software funcional. Como cliente, debe saber durante cuánto tiempo recibirá actualizaciones de seguridad, así como el proceso que sigue la empresa para identificar y corregir vulnerabilidades. El mismo esfuerzo que pone para mantener seguros sus servidores o las ordenadores de su organización debe aplicarse a cualquier equipo electrónico que esté comprando. También deben adherirse a sus marcos de ciberseguridad.

Software operativo de robots móviles autónomos

Como cualquier otro dispositivo de su industria, los AMR deben integrarse en el ecosistema. Las plantas y los almacenes contienen flotas de robots a las que se les debe indicar qué hacer en un momento dado. Además, las órdenes de marcha pueden cambiar debido a la evolución de las necesidades y la forma óptima de ejecutar la tarea puede cambiar según las condiciones ambientales cambiantes.

Tomemos, por ejemplo, las aplicaciones de navegación o gestión de flotas que forman parte de la categoría funcional. Requieren comunicación, capacidades de toma de decisiones locales o centrales e interfaces con otros sistemas como cámaras de seguridad, jaulas de seguridad, puertas, ascensores, etc. También necesitan transmitir información como el estado, la ubicación, la salud y más a los seres humanos en a cargo de ellos.

AMR necesita tener las herramientas para integrarse en su sistema. De lo contrario, no utilizará ni eliminará el software más funcional de su robot. También podría significar que tendrá que comprar integradores de sistemas para esas lagunas. Hay varias opciones y, actualmente, esto es estándar de alguna manera.

Otro software operativo incluye las herramientas utilizadas para implementar robots en un sitio específico por el integrador de automatización, herramientas de monitoreo, control de versiones de software y más. Por lo tanto, comprender el proceso también incluye comprender la conectividad y la telemetría necesarias entre su nuevo AMR y su infraestructura existente.

Ejemplo de ecosistema de robots móviles autónomos. Imagen tomada de [4]

Sistemas operativos de robots móviles autónomos

Los componentes operativos y funcionales vivirán sobre un sistema operativo. Las aplicaciones pueden estar empaquetadas en diferentes contenedores (p. Ej. chasquidos, docker) pero seguramente todos necesitarán estar encima de un sistema operativo.

Si una empresa está implementando su propio sistema operativo (construyendo una nueva distribución desde cero o personalizando una distribución existente usando Yocto o Buildroot), puede desviarse de la distribución sobre la que se construyó hasta el punto de la incompatibilidad. Los fabricantes de dispositivos que eligen este enfoque pueden encontrarse con un sistema operativo tan altamente personalizado que deben mantenerlo por su cuenta a largo plazo. Como se mencionó anteriormente, esto tiene un costo significativo tanto en recursos humanos como en infraestructura.

Como consecuencia, debe asegurarse de que el fabricante de AMR tenga la documentación adecuada y un proceso para mantener un sistema operativo completo. El fabricante también debe proporcionar evidencia de que está dedicando el tiempo y las habilidades de ingeniería para mantenerlo. Esto también incluye el mantenimiento de la seguridad del sistema operativo, así como la identificación y reparación de vulnerabilidades.

Recuerde: los mismos requisitos de seguridad que establece para sus ordenadores en la red deben reflejarse en su AMR y su sistema operativo.

Arquitectura de vulnerabilidad de robots

Conclusión

La automatización no es un proceso sencillo. Requiere una planificación significativa y una comprensión profunda de sus procesos. Este blog lo lleva a través de los componentes principales de los robots móviles autónomos con la intención de resaltar su funcionalidad y lo que debe buscar. Desde el hardware hasta el software, desde la funcionalidad hasta la operación, AMR es más que algoritmos de navegación.

Si está creando AMR, obtenga más información sobre la seguridad del sistema operativo en nuestro documento técnico: consideraciones clave al elegir el sistema operativo de un robot

O explore cómo hemos ayudado a las empresas a implementar soluciones robóticas reduciendo su OPEX en nuestros casos de estudio.

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