Los robots móviles autónomos impulsados por IA revolucionan la eficiencia de la fabricación

Si bien el uso de la Inteligencia Artificial (IA) continúa aumentando, su definición y cómo se aplica a menudo varía según la aplicación y el sector industrial. En el mundo de los robots móviles autónomos (AMR), por ejemplo, la IA toma la forma de un sistema que recopila datos, luego aprende y se ajusta a medida que cambian los datos. Esencialmente, esta aplicación de la IA en su forma básica es la optimización de datos y normalmente se encuentra en entornos de fabricación/producción en lugar de grandes operaciones de almacenamiento.

Para los AMR, la IA ayuda a optimizar el flujo de materiales dentro de una instalación mediante el uso de datos recopilados, que luego se incorporan al software de gestión de flotas de AMR. Las flotas de AMR habilitadas con IA permiten a las instalaciones reemplazar carretillas elevadoras grandes y voluminosas operadas manualmente por AMR ágiles y más eficientes. La IA también allanará el camino para el uso de la RAM en aplicaciones más desafiantes, como las que se llevan a cabo al aire libre, en entornos agrícolas o en ambientes helados.

El software de gestión de flotas que utiliza IA optimiza las rutas que toman los AMR a lo largo de rutas preconfiguradas. Estas rutas son los caminos estructurados que una instalación quiere que sigan los AMR. Las vías están integradas con varios nodos para carga, carga, descarga y otras operaciones.

La optimización de los movimientos de una flota AMR a lo largo de rutas preconfiguradas es la forma en que una instalación coordina la logística o gestiona la flota. El software de gestión de flotas impulsado por IA dirige el tráfico AMR por toda la instalación, garantizando un flujo eficiente y evitando colisiones. Si bien esto es relativamente sencillo para dos o tres AMR, se vuelve bastante complejo a medida que aumenta el número de AMR en una flota.

Consideremos una instalación con una flota de más de 200 robots. ¿Cuál es la forma más optimizada de utilizarlos, qué robot va a dónde y qué tarea realiza? En cualquier punto a lo largo de sus rutas establecidas, pueden tomar decisiones (derecha, izquierda, atrás hacia adelante) en función de los datos recopilados, por lo que, además de desempeñar un papel en cómo un robot va del punto A al punto B, la IA también optimiza los procesos que ocurren en los puntos A y B.

Software impulsado por IA

Un ejemplo de software de gestión de flotas AMR con funcionalidad de IA es el sistema experto en robots móviles (KMReS) de KUKA. El software no solo permite la gestión integral de la flota de un sistema AMR completo, sino que también regula todo el tráfico de la flota y es capaz de reprogramar y redirigir automáticamente en caso de obstáculos.

Para respaldar la integración de AMR, el sistema fácil e intuitivo es una plataforma sin código que permite a las instalaciones configurar los ajustes usando un cursor en lugar de programarlos. Se realiza a través de diagramas de flujo y los usuarios crean nodos de acciones del robot que se unen en el diagrama de flujo que luego ejecuta el software. Con el software, los usuarios crean, administran y editan flujos de trabajo, así como también monitorean y administran los contenedores que manejan los robots. Todo ello permite planificar rutas nuevas o modificadas de forma rápida y eficaz. Para los expertos, todavía hay opciones de programación más avanzadas disponibles, lo que hace que el software sea utilizable incluso en aplicaciones poco comunes.

El sistema de cámaras KMP 1500P permite el transporte seguro y autónomo de cargas pesadas en fábricas y centros logísticos. (Imagen:KUKA)

Más allá de gestionar múltiples AMR a lo largo de rutas preconfiguradas, el software de gestión de flotas actual permite a esos AMR también sortear obstáculos inesperados en sus caminos. De manera similar, a medida que aumente el uso de la IA en la robótica móvil, las plataformas utilizarán tecnología de sensores avanzada no solo para detectar objetos en su camino, sino también para identificarlos.

Básicamente, un AMR es una pieza de hardware que depende de numerosos sensores, incluidos sistemas de visión 3D y cámaras. Además de la navegación general, podrían utilizar estos conjuntos de sensores junto con la IA para detectar si un obstáculo es un ser humano o un objeto inanimado, como un palé. Esto, a su vez, significa que cuanto mejores sean los sistemas de visión 3D y las tecnologías de las cámaras, más efectiva será la identificación de objetos y, por tanto, sus capacidades de navegación.

Sistema de visión robótica

Además del software impulsado por IA, las cámaras estéreo 3D han tenido un gran impacto en el avance de la tecnología de sistemas de visión robótica. Permiten que los robots reconozcan piezas, no sólo su ubicación, sino también su orientación. El sistema de visión/cámara estéreo 3D captura la imagen de una pieza y la transfiere al software, que luego utiliza las imágenes para extraer datos que representan piezas viables que el robot puede seleccionar. A partir de la imagen, el software califica qué pieza está en la posición de recogida óptima o relativamente cerca de ella y luego envía las decisiones al robot.

Las cámaras del KMP 1500P también pueden leer códigos QR. Esto se puede utilizar para alcanzar un mayor nivel de precisión (precisión de posicionamiento de +/- 5 mm), que a menudo es necesaria en los puntos de entrega donde el robot recoge o deja materiales. En la navegación con códigos QR, se utiliza un mapa de localización y mapeo simultáneo (SLAM) como referencia para configurar las rutas en el software, y los códigos QR se colocan en el piso de las instalaciones para usarlos para la navegación. ¿Por qué utilizar códigos QR?

Considere una planta donde algunas secciones de la instalación tienen un entorno que cambia con frecuencia. En lugar de tener que agregar funciones físicas para que la navegación SLAM funcione, esas instalaciones pueden usar códigos QR para navegar por los robots en estas áreas.

El sistema de cámaras KMP 1500P permite el transporte seguro y autónomo de cargas pesadas en fábricas y centros logísticos. Con su ágil sistema de conducción, la KMP 1500P puede navegar en entornos complejos y dinámicos, adaptarse a requisitos cambiantes y optimizar el flujo de materiales. Esto proporciona agilidad y versatilidad en las operaciones y, en última instancia, ayuda a las empresas a responder rápidamente a las demandas cambiantes del mercado y lograr una mayor productividad.

Ruedas y tracción avanzadas

La flexibilidad y maniobrabilidad de los AMR no serían posibles sin la llegada de tecnología avanzada de ruedas y propulsión. Dos de estos avances incluyen las ruedas de plataforma omnidireccionales de KUKA y la tecnología de transmisión diferencial diffDrive. Presentado en la KMP 1500P AMR, diffDrive utiliza dos ruedas motrices ubicadas centralmente que están opuestas entre sí y cuatro ruedas tipo rueda en cada esquina. El sistema permite que el AMR gire y gire en un solo punto.

La tecnología de accionamiento omnidireccional se basa en la rueda Mecanum y proporciona total libertad de movimiento de 360 grados para una maniobrabilidad ilimitada. Son impulsados ​​por un motor eléctrico y normalmente constan de dos llantas y nueve rodillos libres montados en ángulos de 45 grados que se mueven independientemente uno del otro. Esto permite que las plataformas automatizadas se muevan no sólo hacia adelante y hacia los lados, sino también en diagonal; básicamente, cualquier movimiento en un avión es posible sin dirección.

Mientras que los sistemas de accionamiento diferencial necesitan girar la plataforma/AMR para cambiar la dirección del movimiento, los sistemas de accionamiento omnidireccional permiten movimientos en cualquier dirección, sin cambiar la orientación de la plataforma.

El software no solo permite una gestión integral de la flota de un sistema AMR completo, sino que también regula todo el tráfico de la flota y es capaz de reprogramar y redirigir automáticamente en caso de obstáculos. (Imagen:KUKA)

También en el lado del robot entra en juego un software adicional, un sistema operativo, necesario para la navegación del vehículo y para su comunicación con el software de gestión de flotas. El robot también contará con software de seguridad y control básico de conducción. Los sistemas de visión robótica funcionan en conjunto con este software que procesa la imagen de una cámara y luego dirige la acción del robot en función de esa información visual.

Mientras que los sistemas de visión avanzados otorgan a los AMR el poder de “ver”, por así decirlo, la IA les permite identificar objetos y optimiza su forma de navegar en una fábrica. Utilizando datos recopilados e inteligencia artificial, el software actual de gestión de flotas de AMR controla de forma más eficaz el flujo de materiales dentro de una instalación. Esta capacidad proporciona a estas instalaciones una alternativa viable al manejo de materiales tradicional, es decir, montacargas, y abre la puerta a la aplicación de AMR a una variedad de aplicaciones más desafiantes.

Este artículo fue escrito por Denise Strafford, directora regional de aplicaciones robóticas avanzadas de KUKA Robotics (Sterling, MI). Para obtener más información, visita aquí  .