Operare in outdoor con gli AMR, i vantaggi

Innovative tecnologie di scansione, sensori intelligenti e AI portano gli AMR – Autonomous Mobile Robots – fuori dalla fabbrica, nei mercati “Mobile Outdoor Application”. A trarre i maggiori vantaggi da localizzazione, monitoraggio del movimento e tracking, anche in termini economici, è la logistica che mediante l’utilizzo di questi sistemi e soluzioni avanzate punta ad accrescere la produttività e la flessibilità dei propri processi.

Negli ultimi anni, l’ampliamento delle transazioni via e-commerce e l’emergere di nuove esigenze dei mercati, hanno portato, nell’ambito della logistica, ad un processo di modernizzazione e riorganizzazione delle operazioni di magazzino e di spedizione che vedono protagoniste le soluzioni tecnologiche di nuova generazione, gli AMR (Autonomous Mobile Robots), grazie ai quali è possibile conseguire gli obiettivi prioritari di ogni player della logistica: velocità, precisione, incremento della produttività e riduzione dei costi.

Grazie a queste soluzioni è possibile strutturare meglio i processi e ottimizzare la gestione dei materiali; inoltre, con la localizzazione, il monitoraggio del movimento e il tracking si è sempre in grado di sapere dove si trova qualcosa in un determinato momento.

Quello dei robot mobili autonomi è un mercato in forte crescita. Nel 2021, per la prima volta, è stata superata la soglia dei 100mila mobile robot venduti su scala mondiale. Si stima che nel 2025 nel mondo si venderanno 640mila robot mobili autonomi (Fonte: Il Sole24ore, 17 maggio 2022.).
Gli AMR più evoluti sono in grado di estendere l’intralogistica al di là dei confini della fabbrica per dare vita ad una catena logistica autonoma e senza soluzione di continuità in area esterna. Questi robot possono varcare la soglia dello stabilimento ed estendere il loro perimetro d’azione anche agli spazi aperti, come mai era stato fatto prima, rispettando i requisiti richiesti in termini di performance e sicurezza, grazie ad una tecnologia innovativa che solo alcune case di produzione sono in grado di garantire.

AMR, gli ostacoli alla navigazione outdoor

I vantaggi dell’uso degli AMR in ambiente outdoor sono evidenti. Portare robot mobili e navette per il trasporto dei componenti al di fuori del singolo stabilimento industriale e fare sì che possano muoversi con sicurezza tra impianto e impianto comporta incremento di produzione, sicurezza sia per i dati che per gli operatori, risparmio energetico, tracciabilità e qualità, oltre alla possibilità di gestire il flusso dei dati per ottenere feedback utili a un miglioramento continuo. Tuttavia, il raggiungimento di questo risultato fino ad oggi è stato ostacolato da una serie di problematiche difficili da superare senza appropriate soluzioni hardware e software e una innovativa tecnologia intelligente che rendesse gli AMR capaci di spostarsi in un determinato spazio in maniera autonoma, senza riferimenti. Operare outdoor infatti comporta che gli AMR siano in grado di muoversi anche in condizioni non ottimali della pavimentazione esterna, in presenza di fattori climatici e condizioni meteo avverse, quelle che normalmente “accecano” i meccanismi di rilevamento di ostacoli e distanze montati sui robot mobili. Sono inoltre richiesti il controllo e la gestione dei punti morti, mappe di qualità e la garanzia di livelli di sicurezza adeguati.

L’evoluzione delle tecnologie di navigazione, dagli AGV agli AMR

Da quando sono entrati in commercio, i robot mobili autonomi sono stati sempre utilizzati in ambienti industriali per trasportare materiali all’interno dello stabilimento, quindi uno dei limiti era quello di essere vincolati all’ambiente indoor. Diversamente da un AVG, che si muove su un percorso predefinito e spesso richiede il controllo di un operatore, un AMR naviga autonomamente utilizzando la cosiddetta navigazione intelligente con dispositivi di rilevamento per la determinazione del percorso e la costruzione delle mappe del luogo in cui si sposta. Tutto questo è oggi possibile grazie a SIKC, azienda internazionale leader nel settore della sensoristica intelligente con lunga esperienza nel campo dell’automazione di fabbrica, logistica e di processo, che sfruttando le innovazioni legate all’applicazione dell’intelligenza artificiale (AI) è riuscita ad abbattere i limiti della movimentazione automatica, consentendo l’evoluzione degli AGV in AMR, a navigazione autonoma. Questo ha permesso di passare dalla fase iniziale della navigazione “line guidance”, attraverso nastri magnetici, luminescenza o nastri a griglia sul pavimento, alla “laser navigation LGV”, nella quale un raggio laser colpisce i riflettori adeguatamente posizionati lungo il percorso per arrivare al “free navigation system”, che permette di definire il posizionamento e il percorso simultaneamente grazie alle informazioni provenienti dall’ambiente circostante.

La soluzione è intervenuta nel contesto di una vera e propria rivoluzione di SICK nel mondo dei sensori, che da elementi passivi in grado di acquisire e trasferire dati dalle macchine ai controllori, sono diventati smart sensor, cioè componenti “intelligenti”, capaci di selezionare le informazioni utili e di utilizzarle per la manutenzione predittiva o di inoltrarle ad un livello superiore, come quello dei gestionali, per ulteriori analisi. Grazie alla progettazione e alla produzione degli smart sensor, SICK ha sviluppato soluzioni tecnologiche capaci di risolvere tutte le problematiche e superare i limiti dati dall’ambiente esterno, permettendo lo sviluppo  di AMR sempre più robusti e sicuri, adattabili alle dinamicità dell’ambiente in cui devono operare.

HDDM+, la tecnologia per l’uso esterno degli AMR

L’ambiente outdoor è per sua natura dinamico e non protetto, ovvero è soggetto a interferenze e disturbi che possono essere determinati da veicoli, mezzi, persone in movimento, nebbia, polveri, raggi solari o pioggia: elementi che il dispositivo AMR deve saper analizzare, riconoscere ed elaborare, per scegliere se procedere o interrompere il flusso di lavoro. Per superare questi limiti e consentire la movimentazione degli AMR in ambiente outdoor anche in condizioni difficili, distinguendo i “falsi positivi” dagli ostacoli reali, SICK ha sviluppato la tecnologia HDDM+ (High Definition Distance Measurement Plus), impiegata sia sui sensori 2D o 3D-LiDAR che su quelli di distanza. I sensori dotati di HDDM+ sono ideali soprattutto per l’impiego in ambiente esterno, essendo molto resistenti a luce ambientale, precipitazioni, nebbia o polvere nell’ambiente di misura. HDDM+ è un processo di misura ad alta risoluzione basato sul tempo di volo per la misura della distanza senza contatto, che, diversamente da altre tecnologie, è in grado di analizzare statisticamente gli echi di diversi impulsi laser (ad es. i vetri di protezione usati per la misurazione, la pioggia, la neve, la nebbia o la polvere), consentendo di identificare l’eco utile rilevante, di valutare solo questa e di trasmetterla all’unità di controllo collegata. Gli echi indesiderati, di disturbo, possono essere esclusi.

Per efficientare la logistica automatizzata in ambiente esterno si mira ad implementare un veicolo che possa operare in autonomia, anche in condizioni ambientali difficili e senza alcun bisogno del monitoraggio umano, assicurando un’interazione sicura tra persone, beni e macchine, in modo che i primi siano completamente protetti dalle collisioni contro i veicoli che spesso vanno ad alta velocità e qualche volta trasportano anche dei carichi pesanti. Il tema della safety, da sempre al centro delle soluzioni offerte da SICK, è stato risolto con outdoorScan3, il primo laser scanner di sicurezza per l’automazione all’esterno, certificato a norma ISO 13849 e IEC 62998 per la protezione delle persone in numerose applicazioni mobili e fisse in ambienti esterni.

Algoritmi intelligenti e la tecnologia di scansione outdoor safeHDDM^®, che si basa sul collaudato procedimento HDDM (HDDM, high definition distance measurement), garantiscono un funzionamento affidabile anche in condizioni ambientali sfavorevoli, con conseguente aumento della produttività. La tecnologia di scansione safeHDDM^®, brevettata da SICK, consente all’applicazione di funzionare in modo sicuro, a fronte di un ingombro minimo e distanze operative elevate, garantendo robustezza e precisione.

Sensori intelligenti e soluzioni per ambienti outdoor/indoor

Per il superamento delle maggiori criticità derivanti dall’utilizzo di AMR in ambiente esterno e interno, SICK offre anche una serie di soluzioni utili ad ampliare le possibilità d’impiego di unità mobili, a vantaggio di una maggiore flessibilità e sicurezza e dello snellimento di processi di produzione, con azzeramento degli errori e un utilizzo ottimale delle risorse:

• Sensori 2D LiDAR di Automazione (non-safety), modelli indoor/outdoor caratterizzati da elevata robustezza utile per resistere a condizioni meteo avverse;
• Sensori 3D LiDAR di Automazione soluzione ideale per applicazioni indoor e outdoor, anche in condizioni ambientali avverse, in grado di rilevare movimentazioni su differenti piani di scansione permettendo così rilevamenti bidimensionali e tridimensionali attraverso i quali riconoscere sia gli oggetti posizionati sul pavimento sia quelli sporgenti dall’alto sul percorso di spostamento (es. ostacoli a ponte);
• LiDAR-LOC, una soluzione software di localizzazione per tutte le piattaforme mobili che si muovono in modo autonomo che utilizza i dati dei sensori LiDAR e all’occorrenza li collega a informazioni di altri sensori per ottenere risultati di localizzazione esatti e robusti sulla base dei profili naturali. Permettendo una facile integrazione e messa in funzione in un’infrastruttura esistente.

Grazie a soluzioni e sensori sempre più evoluti e robusti di SICK, oggi, tutto diventa più efficiente e quindi più rapido. Per continuare a crescere con le proprie soluzioni e nell’ottica di cogliere le crescenti opportunità di automazione  nel mercato MOA (Mobile Outdoor Automation), SICK ha creato una start up interna veloce e flessibile il cui obbiettivo è sviluppare soluzioni e progetti destinati al mondo  dell’Automazione in Esterno vista la crescente richiesta di automazione  da parte di costruttori di macchine agricole e forestali, macchinari edili e minerari e veicoli speciali.