Autonomni rad viličara na otvorenom
Specijalist za intralogistiku Linde Material Handling i Sveučilište primijenjenih znanosti Aschaffenburg (UAS) predstavili su rezultate istraživačkog projekta "KAnIS – Kooperativni autonomni intralogistički sustavi" s demonstracijama uživo na poligonu za testiranje u tvornici Linde u Aschaffenburgu 5. prosinca 2023. U nekoliko potprojekata, razvijena su rješenja za zahtjevne primjene autonomnih viličara s protuutegom, koji terete prevoze u zatvorenom i otvorenom prostoru. Jedan fokus bio je na kooperativnom ponašanju ovih vozila koja razmjenjuju informacije u stvarnom vremenu putem 5G mreže i rubnog poslužitelja te mogu jedno drugo upozoriti na prepreke. Projekt, koji je trajao gotovo četiri godine, financiran je s približno 2,8 milijuna eura u sklopu programa za istraživanje i razvoj 'Informacijske i komunikacijske tehnologije' Slobodne države Bavarske.
"Autonomna vozila postupno će preuzimati sve više i više transportnih zadataka", tvrdi Stefan Prokosch, pokretač projekta KAnIS u Linde MH. Kao tehnološki lider u industriji, stručnjak za intralogistiku želi prednosti autonomnih vozila učiniti dostupnima kupcima koji koriste viličare s protutežom za prijevoz robe ili utovar i istovar teških kamiona. "Međutim, zahtjevi za viličare koji rade na otvorenom puno su veći od onih za isključivo unutarnja vozila. To uključuje sposobnost rada na nagibima i nagibima, prisutnost znatno veće količine ljudi i prometa te različite vremenske utjecaje i temperaturne uvjete to treba uzeti u obzir", objašnjava Prokosch. "Zahvaljujući zajedničkom istraživačkom radu s Aschaffenburg UAS-om, uspjeli smo razviti održiva rješenja za ove složene zahtjeve. Nakon što projekt bude dovršen, ovi nalazi će činiti bitnu osnovu za daljnje razvojne projekte."
Opći cilj projekta bio je istražiti kako kooperativno ponašanje umreženih, autonomnih vozila može poboljšati operativnu pouzdanost i performanse upravljanja. Za rješavanje ovog širokog zadatka formirano je nekoliko potprojekata koji se bave lokacijom vozila, regulacijom i kontrolom, kao i suradnjom viličara, prepoznavanjem nosača tereta, utjecajem vremenskih utjecaja, prediktivnim održavanjem, optimizacijom rute i automatskim upravljanjem teretom.
"Za sveučilište, projekt KAnIS bio je vrlo složen, interdisciplinarni istraživački projekt. Bilo je uključeno deset profesora i brojni znanstveni asistenti i studenti", rezimirao je prof. dr. Hans-Georg Stark, voditelj projekta KAnIS, Tehnički fakultet Aschaffenburg UAS, tijekom događaja. "Oba projektna partnera imala su velike koristi od intenzivne razmjene između znanstveno-istraživačkih aktivnosti Aschaffenburg UAS-a i dugogodišnje stručnosti Linde MH u razvoju vozila."
Testni scenariji usmjereni na praksu u realnim uvjetima
Četiri električna viličara Linde E20, E30 nosivosti od 2,0 do 3,0 tone automatizirana su i opremljena elektrohidrauličkim upravljanjem (Linde Steer Control), Linde sustavom pomoći Safety Pilot s elektroničkim dijagram opterećenja i integrirani pozicioner vilice. "Praktična implementacija rezultata istraživanja bila je važan aspekt i za Linde MH i za Aschaffenburg UAS", naglasio je Mark Hanke, voditelj odjela za predrazvoj uLinde MH. Počevši od sljedeće godine, vozila će se dalje razvijati i testirati kako bi u budućnosti mogla obavljati četiri specifična zadatka rukovanja materijalom. To uključuje prijevoz sanduka od žičane mreže i paleta koje sadrže baterije, te premještanje okvira vozila i zaštitnih krovova, koji se moraju transportirati na posebnim nosačima tereta od predmontaže do glavnih montažnih linija.
Prve dvije primjene su operacije isključivo na otvorenom, dok druge dvije zahtijevaju da kamioni putuju unutar i između hala. Treba savladati uspone od 8 posto, au halama su i drugi AGV-ovi i vozila na ručni pogon. Kako bi se osiguralo da četiri KANIS viličara mogu pouzdano pokupiti palete, sanduke od žičane mreže i metalne okvire čak i ako nisu točno poravnati s podom, opremljeni su mobilnom kamerom postavljenom između vilica. Mjeri džepove nosača tereta tako da se vilice mogu ispravno postaviti putem bočnog pomaka. Dizajn okvira vozila, vrata baterije i protuutega također je prilagođen. "Naš je cilj bio integrirati sigurnosne skenere, kamere i senzore što je više moguće u konturu vozila kako bi dimenzije kamiona ostale što bliže standardnoj verziji", kaže Hanke. U zatvorenom prostoru vozila se lociraju putem laserskih skenera, vani koriste diferencijalni GPS (Global Positioning System), metodu povećanja točnosti GPS-a. Osim toga, imaju dodatne lokalne senzore za prebacivanje iz unutarnjih u vanjske prostore. Za razliku od svojih ručnih parnjaka, automatizirani viličari uvijek putuju unatrag na svojim definiranim rutama kako bi spriječili da teret sklizne s vilica u slučaju hitnog zaustavljanja.
Komunikacija s kamionima i infrastrukturom u stvarnom vremenu
Poseban fokus istraživačkog projekta bio je na percepciji automatiziranih viličara svoje okoline kako bi se osigurala njihova pouzdana interakcija s drugim sudionicima u prometu. U tu svrhu vozila su uz senzore sustava osobne zaštite opremljena 3D skenerima i HD kamerama. Podaci kamere čine osnovu za otkrivanje i klasificiranje objekata uz pomoć algoritama umjetne inteligencije, a zatim njihovo lociranje kako bi se prilagodila brzina vozila i usporilo ga sve dok se ne zaustavi. Ali to nije sve. Drugo ključno pitanje bilo je usredotočeno na kritične situacije koje se javljaju kada se ljudi nalaze u skrivenim područjima koja senzori viličara ne mogu otkriti i približavaju se putu kretanja vozila. Tu dolazi do izražaja suradnja između viličara, jer ako je drugi viličar u blizini, može dati relevantne informacije. Međutim, to zahtijeva prijenos podataka o percepciji u stvarnom vremenu. Kako bi postigao te niske latencije, Linde je postavio privatnu 5G mrežu u tvornici u Aschaffenburgu. Podaci o percepciji prenose se s viličara na rubni poslužitelj, koji koristi lokalno otkrivene objekte za stvaranje globalnog popisa svih otkrivenih objekata i šalje ga natrag viličarima.
Test je proveden pomoću lutke za testiranje sudara koja iznenada izlazi iza zida i naleti na putanju viličara. Bez kooperativnog ponašanja, automatizirani viličar ne može se zaustaviti na vrijeme i naleti na lutku. Međutim, ako prima informacije u stvarnom vremenu od obližnjeg viličara, može unaprijed predvidjeti opasnu situaciju i zakočiti na vrijeme. Budući da nije uvijek moguće pretpostaviti da je drugi viličar u blizini, postavljeno je osam stacionarnih 3D laserskih skenera na raskrižjima i prilazima duž ruta kojima će KanIS viličari kretati u budućnosti. Lokalni popisi objekata stacionarnih laserskih skenera također se spajaju na rubnom poslužitelju i informacije su dostupne svim vozilima.
"Brze bežične mreže su preduvjet da bi autonomni viličari mogli djelovati kooperativno na vanjskim područjima i reagirati na nepredviđene prometne situacije u stvarnom vremenu", naglasio je prof. dr. Klaus Zindler, potpredsjednik za istraživanje i prijenos na Aschaffenburg UAS, na događaj. "Naš cilj je razviti opće standarde i algoritme korištenjem AI metoda, koji se zatim mogu fleksibilno primijeniti na različita vozila i aplikacije i nastaviti učiti."
Sustav čišćenja za senzore, punjenje baterije pomoću robota
Drugi radni paket bavio se čišćenjem prizemnih optičkih senzora kada se zaprljaju od prskanja vode po kiši ili mokrih površina ceste. Ovo je kritično jer ako pouzdano otkrivanje predmeta više nije moguće, sustav zaštite operatera automatski će dovesti kamionsigurnodo zaustavljanja. Kako bi se to spriječilo, projektni tim razvio je sustav čišćenja koji koristi komprimirani zrak za ispuhivanje svih kapljica prljave vode koje su se možda nakupile na laserskim skenerima.
Drugi projektni tim istraživao je moguća rješenja za autonomno punjenje baterija viličara. Rezultat je bio u korist robota temeljenog na umjetnoj inteligenciji koji povezuje utikač za punjenje s utičnicom za punjenje viličara. Stražnji dio kamiona modificiran je u skladu s tim i dodan je poklopac za punjenje s automatskim upravljanjem kako bi se utičnica za punjenje zaštitila od prljavštine i prskanja vode.
