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Robotica mobile ha smesso di essere trattato come un concetto di ricerca intorno al 2015. Tutti i principali centri di distribuzione dispongono ora di robot mobili, alcuni con molte centinaia di robot in funzione contemporaneamente, che trasportano pallet, cassette e pezzi.
Il globale robot mobili autonomi mercato ha raggiunto $2,01 miliardi nel 2024 e gli analisti prevedono che raggiungerà $4,56 miliardi entro il 2030. Questa crescita fa pensare che le aziende stiano acquistando e impiegando robot logistici in scala.
Quando si decide di esaminare le possibilità di robotica mobile per il vostro impianto o magazzino, vi imbatterete in due categorie che funzionano in modo diverso: robot mobili autonomi (AMR) e veicoli a guida automatica (AGV).
La discussione su AMR vs. AGV non si tratta di stabilire quale tipo di robotica sia oggi superiore. La versione breve è che entrambi i tipi di tecnologia sono funzionali. La chiave è capire quale tecnologia sia l'opzione migliore per la configurazione specifica, il layout e i piani futuri della vostra azienda.
Analizziamo le realtà operative di entrambi i sistemi, in modo che possiate decidere quale macchina sia più adatta al vostro ambiente.
Come dice il nome stesso, veicoli a guida automatica seguire le indicazioni fornite dall'utente, sia attraverso metodi fisici (nastro magnetico sul terreno, fili interrati nel cemento) che digitali (riflettori laser, codici a matrice di dati, percorsi premappati).
Ecco come funziona il flusso di base.
Il controllore del sistema incarica l'AGV di prelevare un pallet dalla posizione X e di consegnarlo a Y. L'AGV segue quindi automaticamente il percorso assegnatogli tra questi punti e, se qualcosa blocca il percorso, si ferma e attende. L'AGV non modifica il percorso designato, quindi qualcuno deve eliminare l'ostacolo o reindirizzare manualmente il veicolo.
In ambienti controllati come le catene di montaggio automobilistiche, dove i layout degli edifici sono rimasti relativamente invariati nel tempo, gli AGV sono stati in grado di operare in modo efficiente per molti anni senza interruzioni. Ma non improvvisano, il che significa che non prendono decisioni inaspettate o creano percorsi in tempo reale.
Questa prevedibilità è stata sia un pro che un contro per gli AGV, fornendo la base per la prima generazione di robot per l'automazione del magazzino.
La tecnologia è maturata nel corso dei decenni e oggi gli AGV possono gestire percorsi complessi, trasportare carichi pesanti e integrarsi con i sistemi di gestione del magazzino per coordinare più veicoli. Alcuni AGV moderni utilizzano la navigazione a guida laser invece del nastro fisico, il che offre una maggiore flessibilità per regolare i percorsi senza strappare il pavimento.
Gli AMR utilizzano sensori LiDAR, telecamere, radar e talvolta ultrasuoni che forniscono una visione in tempo reale dell'ambiente circostante. Robot mobili autonomi utilizzano una tecnica chiamata localizzazione e mappatura simultanea (SLAM) per costruire una mappa, determinare la propria posizione su tale mappa e pianificare una risposta appropriata per una navigazione sicura. Questi robot logistici continuano ad aggiornare le informazioni sulla mappatura.
Perché è importante? In un ambiente in continua evoluzione, è difficile prevedere il percorso da un punto all'altro. I carrelli elevatori si spostano, i carrelli bloccano i corridoi e le persone bloccano i percorsi. Un AMR evita e devia in modo sicuro questi cambiamenti senza l'intervento umano.
Gli AMR sono diventati sempre più popolari con l'aumento della complessità dei sistemi di trasporto. Le strutture di distribuzione del commercio elettronico sono cresciute di dimensioni, con migliaia di tipi di prodotti e layout che cambiano spesso per facilitare la spedizione ottimale. Inoltre, alcune aziende manifatturiere non sono più sufficientemente grandi per percorsi fissi, a causa delle dimensioni ridotte dei lotti e dei più frequenti cambi di attrezzature.
È possibile distribuire un AMR e fargli costruire una mappa della struttura ed eseguire rapidamente le attività senza bisogno di nastri, riflettori o di un lungo processo di creazione dell'infrastruttura. Il robot si adatta all'ambiente anziché richiedere all'ambiente di adattarsi a lui.
Molti AMR moderni possono anche comunicare tra loro e con un sistema centrale. gestione della flotta di robot sistema. Quando più AMR operano contemporaneamente nello stesso spazio fisico, possono lavorare insieme per ridurre la congestione e mantenere un flusso di traffico regolare all'interno della struttura. Con l'aumento del numero di AMR, questo coordinamento diventa fondamentale.
Il passaggio dagli AGV agli AMR non è avvenuto da un giorno all'altro, né è stato determinato da un singolo progresso tecnologico. Tre forze convergenti hanno spinto le aziende a ripensare l'automazione robotica mobile.
Come abbiamo detto in precedenza, l'automazione industriale si è storicamente basata su ambienti prevedibili e stabili. Gli impianti di produzione erano progettati per un flusso di produzione fisso, in cui i materiali si muovevano in sequenze predeterminate e i layout di fabbrica rimanevano invariati per lunghi periodi. Investire in un'infrastruttura di guida permanente per gli AGV aveva perfettamente senso a quei tempi.
Poi le operazioni si sono complicate. La domanda dei consumatori ha iniziato a orientarsi verso un approccio più personalizzato e più vario. I processi operativi di magazzino si sono spostati dallo stoccaggio di pallet interi al prelievo di singoli articoli, per cui il ciclo di vita dei prodotti si è accorciato e i picchi stagionali sono diventati più drastici.
Era quasi impossibile mantenere un percorso fisso con tutti i cambiamenti che avvenivano nelle strutture ogni mese o trimestre. Di conseguenza, lo strappo e la reinstallazione del nastro magnetico erano costosi e comportavano interruzioni del processo. Anche gli AGV a guida laser richiedevano la rimappatura e la riprogrammazione.
L'esigenza di flessibilità ha portato a un aumento della domanda di navigazione robotica mobile.
In quel periodo, i sensori LiDAR sono diventati meno costosi e più affidabili. Le capacità di calcolo sono aumentate e i framework open-source come ROS hanno fornito agli sviluppatori gli strumenti per costruire sofisticati sistemi di autonomia dei veicoli. Inoltre, SLAM e localizzazione Gli algoritmi sono migliorati notevolmente e, a metà degli anni 2010, erano sufficientemente robusti per l'uso in produzione.
Questa convergenza tra esigenze di business e capacità tecniche ha spinto robot mobili autonomi dai laboratori di ricerca ai magazzini. Le aziende hanno scoperto che il layout operativo delle loro strutture può essere adattato senza modifiche significative al sistema robotico e all'intero flusso di lavoro.
Ad esempio, se viene installata una nuova stazione di prelievo, è sufficiente aggiornare il software con le nuove coordinate di destinazione per gli AMR. Se la disposizione del magazzino cambia, i robot si riorganizzano automaticamente in base alla nuova disposizione.
La scelta della tecnologia sbagliata comporta mesi di riparazione dell'infrastruttura e di gestione delle limitazioni. I nove fattori seguenti aiutano a determinare la tecnologia migliore per la vostra attività.
| Criteri | AGV | AMR |
| Flessibilità | Solo percorsi fissi; le modifiche al layout richiedono l'aggiornamento dell'infrastruttura | Si adatta automaticamente alle modifiche del layout; reinstrada in tempo reale |
| Infrastrutture | Richiede l'installazione di nastri magnetici, riflettori o fili; è necessaria una manutenzione continua. | Funziona con la struttura esistente, senza modifiche al pavimento o alle pareti |
| Tempo di distribuzione | Settimane per progettare percorsi, installare infrastrutture e testare percorsi | Giorni per la mappatura dello spazio e la configurazione; possibile operatività il giorno stesso |
| Interazione umana | Corsie e barriere segregate; prevedibile ma richiede zone dedicate | Si muove tra le persone; condivide lo spazio di lavoro, ma il comportamento può sembrare imprevedibile. |
| Costo iniziale | Costo del robot più basso, ma l'infrastruttura aggiunge spese | Costo del robot più elevato, ma nessuna spesa per l'infrastruttura |
| Riconfigurazione | Richiede modifiche fisiche e riprogrammazione | Solo aggiornamenti software; i robot si rimappano automaticamente |
| Il migliore per | Attività ripetitive ad alto volume in ambienti stabili | Operazioni dinamiche con frequenti modifiche del layout |
| Manutenzione | Semplici elementi di usura meccanica; manutenzione del nastro adesivo/riflettore | Calibrazione del sensore; aggiornamenti del software |
| ROI | La riduzione dei costi si ripaga con operazioni stabili e a lungo termine | Il valore della flessibilità aumenta ad ogni modifica del layout evitata |
Lo stesso magazzino può utilizzare sia le tecnologie AGV che AMR, ma in zone diverse, oppure limitarsi a una di esse per l'intera struttura. Sono emersi modelli di applicazione in tre ambienti operativi principali.
I centri di distribuzione utilizzano una combinazione di AGV e AMR per compiti diversi.
Gli AGV gestiscono tipicamente percorsi ripetitivi e sono adatti per il trasporto di pallet dalla ricezione allo stoccaggio e per la consegna di casse piene alle stazioni di prelievo, perché queste operazioni sono prevedibili e possono essere abbinate a un percorso ripetitivo.
Gli AMR sono più adatti alle aree di picking dinamico, in quanto i profili degli ordini possono cambiare di giorno in giorno e gli operatori scelgono tra centinaia o migliaia di SKU, rendendo flessibile la scelta. navigazione robotica mobile più pratico. Alcune strutture gestiscono flotte ibride: AGV per il lavoro pesante e prevedibile e AMR per le attività variabili.
Gli stabilimenti automobilistici si sono affidati a veicoli a guida automatica per decenni per consegnare i pezzi alle stazioni di assemblaggio a causa della stabilità del layout, dei rigidi programmi di consegna e del peso dei componenti che trattano.
Gli impianti di produzione di elettronica utilizzano spesso robot mobili automatizzati perché sono soggetti a frequenti cambiamenti di configurazione e di mix di prodotti. Gli AMR possono supportare più linee di assemblaggio senza percorsi dedicati e sono utilizzati per trasportare parti leggere che non richiedono attrezzature pesanti.
Gli ambienti logistici più difficili da gestire sono quelli in cui uomini, carrelli elevatori e robot condividono un luogo di lavoro comune. Gli AGV funzionano meglio quando i modelli di traffico sono segregati, con corsie dedicate ai robot e regole sul diritto di passaggio facilmente identificabili.
Gli AMR danno il meglio di sé in un ambiente di lavoro misto. Possono muoversi intorno ai carrelli elevatori e si fermano per consentire il passaggio dei pedoni. Si adattano anche a ostacoli temporanei, come i pallet sul pavimento, o quando non ci sono corsie definite per i robot.
Oggi robotica mobile I sistemi di sicurezza richiedono molto di più della semplice ingegneria meccanica. Combinano tutti gli aspetti dell'hardware, del software incorporato, dell'infrastruttura basata su cloud e degli strumenti operativi.
Prima di iniziare la progettazione del codice o dell'hardware, il primo passo è determinare le funzioni che il robot dovrà svolgere e le limitazioni che incontrerà. È necessario identificare i tipi di sensori necessari, la potenza di elaborazione, gli standard di comunicazione e il modo in cui tutto si integra in un sistema completo.
Il robot fisico comprende motori, controllori, sistemi di alimentazione, sensori e design del telaio. I robot industriali lavorano 24 ore su 24 per molti anni e questo richiede componenti robusti in grado di resistere alle vibrazioni, alle temperature estreme e all'uso costante.
Gli sviluppatori costruiscono codice di basso livello che controlla i motori, legge i sensori e gestisce le operazioni su microcontrollori dedicati utilizzando sistemi operativi in tempo reale. Questi sistemi richiedono una tempistica precisa per il controllo dei motori, perché i millisecondi possono influenzare il corretto funzionamento durante le emergenze.
L'autonomia di livello superiore viene eseguita su computer basati su Linux integrati nel robot. Gli Engine costruiscono distribuzioni Linux personalizzate utilizzando strumenti come Yocto, scrivono driver per sensori e attuatori e integrano il tutto con ROS o ROS2.
È qui che i robot diventano autonomi. Il software di percezione elabora i dati dei sensori per identificare gli ostacoli, lo spazio libero e i punti di riferimento. Gli algoritmi SLAM creano una mappa dell'ambiente e tengono traccia della posizione del robot su tale mappa, mentre il software di navigazione aiuta il robot a pianificare un percorso, a evitare gli ostacoli e a eseguire le manovre.
È difficile testare tutti gli scenari che potrebbero potenzialmente accadere a un robot sul campo, ecco perché i team di sviluppo creano ambienti di simulazione utilizzando le metodologie Sim2Real e Real2Sim con piattaforme come Gazebo, NVIDIA Isaac Sim e Isaac Lab. I robot operano in un magazzino virtuale con migliaia di casi di test, evitando così costosi guasti sul campo.
Gli Engine sviluppano l'infrastruttura di backend per coordinare le attività, monitorare lo stato di salute dei robot, registrare i dati di telemetria e ottimizzare le operazioni multi-robot all'interno del progetto. gestione della flotta di robot sistema. Questa infrastruttura gestisce i dati di centinaia o migliaia di robot collegati.
Gli operatori hanno bisogno di interfacce che permettano loro di gestire i loro robot per l'automazione industriale: assegnare compiti, monitorare lo stato, gestire le eccezioni e visualizzare le mappe. È possibile creare applicazioni desktop utilizzando il framework Qt/QML, applicazioni mobili per la gestione sul campo o dashboard web.
I robot moderni generano enormi quantità di dati, compresi i feed video delle telecamere, le scansioni LiDAR, i registri di posizione e le metriche di sistema. Gli Engine costruiscono pipeline per comprimere e trasmettere questa enorme quantità di informazioni per il monitoraggio remoto e la risoluzione dei problemi.
Gli Engine convalidano ogni singolo sottosistema, compresi i sensori, i controller dei motori, i moduli di alimentazione e i collegamenti di comunicazione con i sistemi di gestione della flotta attraverso test di unità, integrazione e sistema, per poi misurare le metriche delle prestazioni del robot, come l'accuratezza della navigazione, l'efficienza della batteria e il tasso di completamento delle attività.
Un ingegnere forte può costruire una demo, ma la spedizione di 100 robot in un magazzino richiede competenze coordinate.
| Ruolo | Competenze chiave | ||
| Architetti robotici | Progettazione di sistemi, fusione di sensori, vincoli in tempo reale | Assumi | |
| Sviluppatori di robotica | ROS/ROS2, C++, Python, algoritmi di navigazione | ||
| Ingegneri della simulazione | Strumenti di simulazione, metodologie Sim2Real e Real2Sim | ||
| Ingegnere del firmware | Sviluppo HAL/BSP, protocolli industriali (CAN/Modbus), gestione della memoria | Assumi | |
| Sviluppatori embedded | C/C++, RTOS, microcontrollori | Assumi | |
| Ingegneri Linux embedded | Kernel Linux, driver di dispositivo, Yocto | ||
| Ingegnere di progettazione hardware | Progettazione di circuiti, controllo motori, sistemi di potenza | ||
| Ingegneri backend C++ | Sistemi distribuiti, database, API | Assumi | |
| Ingegneri dell'elaborazione video e audio | Codec video, protocolli di streaming | Assumi | |
| Cloud/sviluppatori back-end | Cloud piattaforme, microservizi, scalabilità | Assumi | |
| Team di QA e convalida | Quadri di test | Assumi | |
| Sviluppatori di applicazioni mobili e web | Piattaforme mobili, applicazioni web | Assumi | Assumi |
Iniziando con una marca, si possono aggiungere successivamente altri modelli. Poi, si può acquisire un'azienda esistente con una propria flotta o acquistare una flotta personalizzata. robot di produzione per lavori molto specifici. Indipendentemente dal modo in cui li si ottiene, la sfida consiste nel far funzionare insieme tutti questi sistemi.
Le aziende che producono soluzioni robotiche costruiscono le proprie gestione della flotta di robot piattaforme in cui il robot A parla di un'API e il robot B ne usa una diversa. Senza standard, si finisce per avere un lavoro di integrazione personalizzato per ogni combinazione.
Le associazioni di categoria hanno riconosciuto questo problema.
MassRobotics ha sviluppato il Standard di interoperabilità AMR per creare protocolli comuni per il coordinamento della flotta. Lo standard consente ai robot di diversi produttori di utilizzare la stessa mappa, di coordinare i loro movimenti e il traffico e di ricevere i compiti da un unico sistema di gestione centrale senza integrazioni personalizzate.
VDA 5050 è un altro standard che si sta affermando, soprattutto in Europa, e che definisce e stabilisce il livello di comunicazione tra i sistemi di gestione delle flotte e i robot mobili.
L'esigenza di standard validi aumenta con l'espansione delle flotte. Quando si gestiscono 10 robot, l'integrazione personalizzata è gestibile, ma con più di 100 robot in più strutture, la standardizzazione diventa una necessità pratica.
Oltre agli standard, potrebbero essere necessari anche middleware e adattatori per facilitare il coordinamento tra le unità robotiche.
Il AMR vs AGV La decisione si riduce a una domanda: quanto spesso cambierà il vostro layout nei prossimi cinque anni?
Se il percorso individuato rimane generalmente lo stesso e il volume di attività è prevedibile, utilizzate gli AGV perché sono una tecnologia semplice e collaudata che offre il costo complessivo più basso. Gli AMR vincono quando la flessibilità è più importante del costo iniziale, perché ogni ritardo evitato da una modifica del layout viene ripagato.
Molte strutture finiscono per utilizzare sia gli AGV per operazioni stabili e ad alto volume, sia gli AMR per ambienti di picking dinamici che possono subire cambiamenti significativi ogni trimestre. L'errore più comune che riscontriamo nelle aziende è quello di imporre una tecnologia ovunque o di aspettare di individuare la soluzione perfetta che offra i maggiori vantaggi al minor costo possibile.
Robotica mobile Il valore aggiunto si ottiene quando si risolve uno specifico collo di bottiglia in modo migliore rispetto alle alternative, non quando si automatizza tutto in una volta. Iniziate dai punti più dolenti della vostra attività testando 5-10 robot per stabilire i reali guadagni di produttività e la soddisfazione dei dipendenti. Utilizzate questi dati per implementare le soluzioni dove il ROI è più chiaro e scalare ciò che funziona.
Se avete bisogno di una consulenza professionale o state pensando di implementare robot per l'automazione del magazzino nel vostro ecosistema, per favore a contattarci ogni volta che lo ritenete opportuno.
Gli AGV costano meno per robot, ma richiedono l'installazione di un'infrastruttura che aggiunge settimane e costi. Gli AMR costano di più all'inizio, ma possono essere installati rapidamente senza alcuna installazione aggiuntiva, quindi il prezzo totale dipenderà da quante volte il layout del magazzino verrà modificato in futuro.
L'installazione degli AGV è un processo continuo che può richiedere diverse settimane per completare la regolazione dei percorsi. L'installazione degli AMR richiede solo pochi giorni, poiché i robot creano le proprie mappe e necessitano solo della configurazione del software.
Gli AMR sono dotati di sensori che consentono loro di rilevare ed evitare le persone negli spazi condivisi. Quando si lavora con gli AGV, è meglio dedicare corsie e utilizzare barriere per tenere robot e personale in aree separate.
L'aggiornamento degli AGV può richiedere la reinstallazione dell'infrastruttura e la riprogrammazione dei percorsi. Per gli AMR, è sufficiente aggiornare il software con nuovi punti di destinazione ogni volta che si spostano scaffali o si aggiungono postazioni di lavoro.
No, i fornitori forniscono un software di gestione del parco macchine e dispongono di servizi di assistenza tecnica remota che è possibile contattare per ottenere aiuto. È necessario un dipendente per monitorare il cruscotto dei robot e rispondere alle richieste di risoluzione dei problemi di base, ma non è necessario costruire i robot.
Il commercio elettronico e il settore automobilistico rappresentano il volume maggiore di robot mobili, utilizzati principalmente nei centri di distribuzione per il prelievo degli ordini e la movimentazione dei pallet. Le aziende manifatturiere utilizzano i robot mobili per il trasporto dei componenti alla linea di produzione e per altre attività legate ai prodotti.
Considerate la frequenza con cui cambierete il layout fisico della vostra struttura. Se i percorsi sono prestabiliti per lunghi periodi (3-5 anni), gli AGV sono generalmente meno costosi. Al contrario, se avete bisogno di flessibilità per adattarvi ai cambiamenti, gli AMR richiedono meno lavoro e tempo per aggiornare il sistema di routing del robot.
Sì, molte aziende iniziano il loro percorso di automazione implementando le unità in una zona per testare le prestazioni, per poi espandersi dove il ROI è più evidente. Gli AMR sono più facilmente scalabili rispetto agli AGV perché non è necessario reinstallare l'infrastruttura.
Dmitry è a capo della strategia tecnologica alla base delle soluzioni personalizzate che funzionano davvero per i clienti, ora e durante la loro crescita. Unisce la visione di insieme all'esecuzione pratica, assicurandosi che ogni progetto sia intelligente, scalabile e in linea con l'azienda.
