自主移動機器人 （AMR） 越來越多地應(yīng)用于許多行業(yè)的物流應(yīng)用中。與傳送帶等固定材料運輸系統(tǒng)不同，AMR 可以不受固定路線的限制而繞設(shè)施行駛。其中的無線通信和板載導(dǎo)航系統(tǒng)使其能夠接收下一步走向的指令。AMR 無需編程就能導(dǎo)航到請求的位置，甚至能在遇到障礙物時找到另一條路徑。AMR 可以通過執(zhí)行非增值任務(wù)，如運輸、拾取和放下材料，來提高倉庫操作、制造流程和工作流程的效率和生產(chǎn)力，進(jìn)而讓人們有更多的精力來執(zhí)行復(fù)雜的增值任務(wù)。盡管 AMR 是一項相對較新的技術(shù)，但已經(jīng)分出了許多不同的版本，其中的每一種都已經(jīng)過優(yōu)化，可執(zhí)行特定類型的任務(wù)。

　　本文將傳送帶系統(tǒng)和自動引導(dǎo)車輛 （AGV） 等傳統(tǒng)移動解決方案與 AMR 進(jìn)行了比較和對比。文章研究了使用 AMR 的好處，以及普及推廣 AMR 設(shè)計可如何擴大其效用。本文還討論了 AMR 車隊與其他系統(tǒng)的軟件集成，包括精確導(dǎo)航功能、AMR 對工作人員安全的潛在影響，以及如何管理和仿真 AMR 車隊。最后，本文簡要介紹了日常維護(hù)如何最大限度地延長 AMR 的使用壽命，在導(dǎo)致計劃外停機前發(fā)現(xiàn)潛在問題，并根據(jù)計劃關(guān)斷和其他操作考慮因素，幫助主動安排維修和零件替換。

　　AGV 可以將材料運送到特定位置，比傳送帶系統(tǒng)更靈活；但相較于 AMR，其靈活性則要差得多。像傳送帶一樣，AGV 有固定的路線。但相比傳送帶系統(tǒng)，利用 AGV 可以更容易和快速地修改路線。AMR 可以與人協(xié)作，提供更大的靈活性，并找到最有效的路線來完成特定任務(wù)。AMR 遇到障礙物時，可以相應(yīng)地改變路線，然后繼續(xù)前往目的地。AGV 遇到障礙物時，會停下來并要求協(xié)助，然后才繼續(xù)執(zhí)行其預(yù)先分配的軌跡（圖 1）。AMR 使用機載和集中計算能力以及復(fù)雜的傳感器組合來解釋環(huán)境，并可繞過固定障礙物（如機架和工作站）和可變障礙物（如叉車、人員、AGV 和其他 AMR）導(dǎo)航。

圖 1：當(dāng) AMR 接近障礙物（左）時，它可以獨立繞過并導(dǎo)航。當(dāng) AGV 接近障礙物（右）時，它會停下，并等待幫助。（圖片來源：Omron）

　　集成工具包 （ITK） 是 Omron 的接口，可實現(xiàn) AMR 和客戶端應(yīng)用軟件（如制造執(zhí)行系統(tǒng) （MES） 或倉庫管理系統(tǒng) （WMS））之間的集中集成。例如，在倉庫和配送中心環(huán)境中，AMR 可以與倉庫的控制系統(tǒng)集成，使 AMR 在設(shè)施內(nèi)的各個地點之間創(chuàng)建路線時具有更大的靈活性。因此，在大多數(shù)訂單履行和倉庫操作的動態(tài)環(huán)境中，機器人能夠更好地與人類一起工作。

　　AMR 也可以像 AGV 一樣工作

　　有的 AMR 應(yīng)用需要機器人極其精確地?？吭谔囟ㄎ恢貌⑶铱芍貜?fù)操作，如向傳送帶、進(jìn)料器和測試臺輸送材料。使用 Omron AMR 的車隊管理員可以選擇兩種高精度定位系統(tǒng)：單元對齊定位系統(tǒng) （CAPS） 和高精度定位系統(tǒng) （HAPS）。CAPS 或 HAPS 可以將目標(biāo)到達(dá)精度從約 ±100 mm 提高到 ±8 mm。AMR 前面的主要安全掃描激光器被 CAPS 技術(shù)用來探測目標(biāo)位置，并使 AMR 能夠高精度地移動到該位置。

　　HAPS 技術(shù)還能以更高的精度在確定的空間內(nèi)持續(xù)移動和/或精確地?？吭陬A(yù)定的目標(biāo)，但有些差別。使用 HAPS，AMR 可以跟隨地板上的磁帶導(dǎo)航到目標(biāo)，類似于 AGV。使用 AMR 下方的 HAPS 傳感器，可以從完全自主模式平穩(wěn)過渡到磁帶定義的路徑。然后，AMR 使用機載傳感器和地面標(biāo)記的組合來精確導(dǎo)航，并在特定地點停止（圖 2）。

圖 2：Omron CAPS（左）結(jié)合使用 AMR 前端掃描激光器與自主導(dǎo)航，以實現(xiàn)高精度定位并移動到目標(biāo)位置。HAPS（右）結(jié)合使用磁帶等標(biāo)記物和機載傳感器，以導(dǎo)航到特定區(qū)域并停止。（圖片來源：Omron）

　　在 HAPS 模式下運行時，Omron AMR 可以在任何點進(jìn)入和離開磁帶路徑。因此 AMR 能順利地從自然特性和自主導(dǎo)航過渡到類似 AGV 的磁帶引導(dǎo)。如果配備了前后端 HAPS 傳感器，AMR 可以準(zhǔn)確地沿著磁帶路徑前后移動。

　　開發(fā)人員、集成商和最終用戶可以針對各種有效載荷和任務(wù)定制 Omron AMR 系統(tǒng)（圖 3）。除了 ITK 支持的設(shè)施集成可能性之外，CAPS 和 HAPS 的結(jié)合提高了這些 AMR 需要精確和可重復(fù)定位的能力，并正在開辟新的應(yīng)用，例如：

• 　　運輸裝滿材料的手推車
• 　　零售店的庫存檢查
• 　　安全的快遞機器人向酒店客人運送物品或向工作站運送高價值元器件
• 　　公共場所消毒
• 　　定制的協(xié)作式 AMR
• 　　傳送帶頂部
• 　　運輸重達(dá) 1，500 kg 的物體

圖 3：AMR 提供各種配置，可通過優(yōu)化而執(zhí)行特定任務(wù)。（圖片來源：Omron）

　　安全機器人操作

　　AMR 必須要能安全操作。標(biāo)準(zhǔn)安全傳感器的例子包括用于檢測障礙物的后端聲納和前端激光器，用于在 AMR 接觸到物體時制動的前端保險杠傳感器，以及可提醒附近的人員 AMR 正在工作的發(fā)光盤（圖 4）。此外，可以根據(jù)具體要求增加可選的傳感器，如識別突出或懸掛的障礙物。AMR 須符合各種國家和國際安全法規(guī)，如 EN 1525（工業(yè)卡車、無人駕駛卡車及其系統(tǒng)的安全）、ANSI 56.5:2012（無人駕駛、自動引導(dǎo)工業(yè)車輛和有人駕駛工業(yè)車輛自動功能的安全標(biāo)準(zhǔn)）和 JIS D 6802:1997（自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng) - 一般安全規(guī)則）。

圖 4：Omron 的 AMR 符合 ISO EN1525、JIS D6802 和 ANSI B56.5 安全標(biāo)準(zhǔn)，有多個專用于安全的標(biāo)準(zhǔn)傳感器，并可配備可選的傳感器，以增強特定應(yīng)用場景的安全性。（圖片來源：Omron）

　　系統(tǒng)級安全評估

　　滿足各種國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，這只不過是 AMR 安全的基本要求。AMR 是一項不斷發(fā)展的技術(shù)。它們變得越來越復(fù)雜，處理的有效載荷更重，從而帶來新的安全挑戰(zhàn)。為了解決 AMR 不斷演變的安全問題，Omron 可提供安全咨詢服務(wù)，為 AMR 部署提供設(shè)計協(xié)助、風(fēng)險評估、測試和驗證。例如，新的 ISO 3691-4 標(biāo)準(zhǔn)包括對移動機器人和其他結(jié)構(gòu)之間的間隙的具體要求。Omron 的 Safety Service 顧問提供的支持包括：

• 　　按照 ISO 3691-4 的要求進(jìn)行布局設(shè)計復(fù)查和區(qū)域識別
• 　　設(shè)計計算，尤其是在交通量大或移動重物的應(yīng)用中
• 　　現(xiàn)場解決方案的測試和驗證
• 　　AMR 車隊管理員

　　只部署單一的 AMR，這種說法幾乎聞所未聞。100 個 AMR 的車隊很常見，Omron 有 AMR 管理解決方案，可提供內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、分析和報告，使企業(yè)能夠優(yōu)化整個設(shè)施運作以及常駐機器人車隊的性能。Enterprise Manager 2100 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一種硬件和軟件解決方案，旨在管理 AMR 車隊。排隊管理軟件可用于與各個 AMR 進(jìn)行通信；它可根據(jù)用戶或自動化設(shè)備的工作請求，將任務(wù)分配給每個 AMR。

　　Omron 的 Fleet Operations Workspace （FLOW） 解決方案可在 Enterprise Manager 2100 上運行，并提供智能車隊管理系統(tǒng)，以監(jiān)控移動機器人的位置和交通流量。Enterprise Manager 2100 讓用戶能夠管理和更新 AMR 配置。它可協(xié)調(diào) AMR 的交互和移動，因此每個機器人都知道其附近的任何 AMR 的位置和路徑。通過自動化各種機器人管理任務(wù)，F(xiàn)LOW 軟件可減少對制造執(zhí)行系統(tǒng) （MES） 和企業(yè)資源規(guī)劃 （ERP） 系統(tǒng)的編程需求。FLOW 的特性包括：

• 　　基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的車隊集成工具包，包括 Restful、SQL、Rabbit MQ 和 ARCL
• 　　根據(jù)重要程度對任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先排序
• 　　根據(jù)人類和機器人的交通，識別和選擇最快的路線
• 　　識別受阻的路徑并分配給替代路徑
• 　　優(yōu)化 AMR 作業(yè)分配
• 　　優(yōu)化電池充電時間表，最大限度地延長車隊的正常運行時間
• 　　仿真能優(yōu)化 AMR 車隊

　　甚至在 EM2100 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署到車隊管理之前，F(xiàn)leet Simulator 軟件就能讓用戶為自主移動機器人車隊規(guī)劃交通和工作流程，并幫助識別和解決潛在問題。通過 Omron 的 Fleet Simulator，即可基于實際設(shè)施地圖對 AMR 定位、路徑規(guī)劃、避障、任務(wù)仿真和車隊管理進(jìn)行精確建模。此外，仿真可以用來優(yōu)化 AMR 車隊的組成并預(yù)測吞吐量。EM2100 可以在工廠配置為 Fleet Simulator，也可以在現(xiàn)場通過軟件更新配置為 Fleet Simulator。

　　AMR 健全性

　　一旦進(jìn)場，AMR 預(yù)計將幾乎連續(xù)運行，而預(yù)防性維護(hù)可能是成功部署的一個關(guān)鍵因素。為了支持這一需求，Omron 提供了 Wellness Visits，包括對各個 AMR 的狀況進(jìn)行定期的設(shè)施內(nèi)評估，以便提前安排維修，將昂貴的停機時間降到最低。Wellness Visits 的好處包括：

　　最大限度地提高 AMR 工作壽命

　　保持 AMR 的峰值工作效率

　　提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，盡量減少意外停機時間

　　根據(jù)預(yù)計關(guān)斷和其他業(yè)務(wù)考慮，主動安排維修和零件替換

　　結(jié)語

　　AMR 可用于拾取和放下材料，讓人們有更多的精力來執(zhí)行復(fù)雜的增值任務(wù)，以提高倉庫操作、制造流程和工作流程的效率和生產(chǎn)力。隨著使用 AMR 的任務(wù)種類增加，新的 AMR 版本也被開發(fā)出來，從而使 AMR 車隊的管理更加復(fù)雜。管理 AMR 車隊首先要在啟動車隊之前，在合成環(huán)境中仿真 AMR 的交互。一旦車隊部署完畢，AMR 必須安全、高效地工作，并盡量減少停機時間。提供的集中硬件和軟件設(shè)備可用于仿真潛在的 AMR 部署，以及監(jiān)測 AMR 車隊的安全、高效和可靠運行。