Automated guided vehicle

Automated guided vehicle alebo AGV je mobilný robot, automaticky riadené dopravné zariadenie, ktoré sa vie pohybovať podľa značiek alebo vodičov umiestnených v podlahe, prípadne používa laser na sledovanie optických symbolov. Sú to zariadenia nevyžadujúce k riadeniu človeka. V súčasnosti zaznamenávajú AGV výrazný vzostup, pretože uľahčujú manipuláciu s materiálom a svojou nezávislosťou zvyšujú efektivitu a znižujú náklady na ľudskú obsluhu v logistike. Takisto napomáhajú automatizácií výrobných zariadení. Ich použitie je najčastejšie v podnikoch s vysokým objemom produkcie, kde sa manipuluje s veľkým množstvom materiálu vo výrobných halách alebo skladoch (napríklad v závodoch automobilového priemyslu). Náklad je zvyčajne prevážaný vo vozíkoch vlečených v závese, ktoré dokáže autonómne pripojiť. Niektoré AGV používajú vysokozdvižný vozík na uloženie objektu do výšky.

Prvé AGV sa na trhu objavilo v päťdesiatych rokoch 20. storočia od firmy Barrett Electronics of Northbrook zo štátu Illinois. V tom čase to bol jednoduchý nákladný vozík, ktorý sledoval vodič umiestnený v podlahe. Počas rokov sa technológia stala sofistikovanejšou a dnes sú automatizované vozidlá hlavne navádzané laserom, tzv. LGV – Laser Guided Vehicle. V automatizovanom procese sú LGV naprogramované tak, že komunikujú (pomocou servera umiestneného mimo vozidiel) s inými robotmi aby sa zabezpečilo hladké premiestnenie produktu cez sklad, či ide o uloženie na budúce použitie alebo o priame odoslanie na vyexpedovanie. Dnes AGV zohrávajú kľúčovú úlohu pri návrhu nových továrni a skladov pre ich bezpečné premiestnenie nákladu na správne miesto. Ich uplatnenie sa našlo aj v neskorších rokoch 20. storočia, kedy prístavy začali používať túto technológiu na premiestňovanie expedičných ISO kontajnerov. Napríklad prístav v Rotterdame používa viac ako 100 AGV.

Navigácia 

AGV sa používajú na transport objektov z miesta A do miesta B. Na tento účel sa používajú rozličné spôsoby určovania trás a rôzne senzory čo sa týka technológie.

Vodičové navádzanie 
 
Na takéto navádzanie sa používa senzor na snímanie frekvencie. Tento senzor je umiestnený na spodku robota a senzorickú časť má obrátenú k zemi. Vodič je zvyčajne umiestnený niekoľko centimetrov pod zemou. Senzor deteguje frekvenciu vysielanú z vodiča a pomocou nej sa naviguje.

Navádzacie pásy 
 
Mnoho jednoduchších automaticky navádzaných vozidiel niekedy označovaných aj ako „automatický vozík“ (AGC, automated guided cart) používa na určovanie trasy navádzacie pásy resp. čiary. Tieto pásy môžu byť buď magnetické alebo farebné. AGC je potom vybavené s vhodným snímačom, podľa ktorého určuje cestu. Hlavnou výhodou týchto čiar oproti vodičovému určovaniu cesty je, že pásy sa dajú ľahko odstrániť a zmeniť na iný potrebný kurz. Taktiež sa ušetria náklady na odstránenie vodičov zo zeme pre celú dĺžku trasy a táto technológia je navyše považovaná za „pasívnu“ lebo nepotrebuje žiadny zdroj na rozdiel od vodičov.

Farebné pásy bývajú lacnejšie ale je tu riziko zašpinenia alebo poškodenia, hlavne vo veľkých prevádzkach. Flexibilný magnetický prúžok môže byť rovnako vstavaný ako vodič ale pracuje na rovnakom princípe ako magnetická páska a teda nepotrebuje zdroj.

Laserová navigácia 
 
Na túto „bezdrôtovú“ navigáciu sa používajú odrazové materiály, ktoré sa pripevnia na steny, stojany, zariadenia atď. AGV nesie so sebou zariadenie schopné vysielať aj prijímať laserové lúče na otočnej vežičke. Laser je vyslaný aj prijatý pod určitým uhlom a vypočíta sa vzdialenosť, ktorá sa uloží do pamäte vozidla. Následne sa vytvorí akási mapa, tá sa uloží do pamäte a podľa nej sa môže korigovať jeho pozícia v prípade nepresností medzi nameranými a očakávanými údajmi. Takto môže navigovať do miesta určenia pomocou neustálej aktualizácii pozície. 

 Modulované lasery – použitie modulovaného laserového lúča poskytuje väčší rozsah a presnosť ako impulzový laser. Emitovaním modulovaného laserového lúča systém získava neprerušený odraz tak rýchlo ako skener nadobúda dohľad na reflektor. Napríklad skener LS9 od firmy Guidance Navigation Ltd, ktorý používa modulovaný laser dosahuje uhlové rozlíšenie okolo 0.1 miliradiánov (0.006°).

 Impulzové lasery – typický impulzný laserový skener emituje impulzový laserový lúč o frekvencii 14 400 Hz čo dáva najväčšie možné rozlíšenie okolo 3,5 miliradiánov (0.2°). Na dosiahnutie navigácie vhodnej na prácu, snímanie musí byť na základe intenzity odrazeného laserového lúča interpolované aby sa zistil stred reflektora.

Gyroskopické navádzanie 

Inou formou navádzania používanou pre AGV je inerciálna navigácia (resp. navigácia na báze zotrvačnosti). Pomocou inerciálneho riadenia počítač ovláda smer a dáva príkazy vozidlu. Na overovanie smeru vozidla sa používajú tzv. transpondéry, ktoré sú vstavané do podlahy pracoviska. Gyroskop môže takto určiť najmenšiu zmenu v smere vozidla a vykonať príslušnú korektúru s cieľom udržať AGV-čka na správnej ceste. Pre túto metódu je okrajová chyba ± 2,54 centimetra. Tento spôsob navigácie je možné použiť takmer v akomkoľvek prostredí zahŕňajúc úzke uličky alebo extrémne teploty.

Kontrola riadenia 

Aby sa AGV mohlo pohybovať, môže využívať dva odlišné systémy kontroly riadenia. Najzákladnejším druhom riadenia je diferenciálne riadenie rýchlosti. Pri tomto druhu sú poháňané dva súbory kolies. Každý súbor je pripojený na vlastnú hnaciu sústavu, čím je umožnené sa otáčať (hnacie sústavy sa odlišujú v rýchlostiach) alebo ísť dopredu, dozadu. AGV sa otáča podobne ako tank. Táto metóda je vhodná v tom zmysle, že je ľahké manévrovať v menších alebo stiesnených priestoroch. 

Druhý typ riadenia je riadené ovládanie kolies AGV. Tento spôsob je podobný ako pri aute. Pri vodičovom navádzaní je omnoho presnejší ako metóda diferenciálneho riadenia rýchlosti. 
Tento typ AGV sa dokáže hladšie otáčať ale nedokáže robiť ostré zatáčky pri úzkych uličkách. Riadené ovládanie kolies môže byť použité vo všetkých aplikáciách na rozdiel od diferenciálneho riadenia rýchlosti.

Voľba trasy 

AGV sa musí vedieť rozhodnúť pri voľbe trasy. Toto je uskutočňované pomocou rôznych metód: podľa spôsobu voľby frekvencie (vodičové navádzanie), spôsobu voľby cesty („bezdrôtová“ navigácia), pomocou magnetických pásov na podlahe.

Spôsob voľby frekvencie 

Rozhodovanie je na základe vysielaných frekvencií z podlahy. Keď AGV príde do bodu kde sa vodič rozdeľuje, AGV zaznamená dve rozdielne frekvencie a cez tabuľku uloženú v pamäti určí najlepšiu trasu. Odlišné frekvencie sú potrebné iba pri bode rozdelenia a teda v bode kde sa AGV rozhoduje. Po tomto bode sa frekvencie môžu znova zlúčiť do jednej. Táto metóda nie je ľahko rozšíriteľná a potrebuje viac zásahov a teda viac peňazí.

Spôsob voľby cesty 

AGV používajúce túto metódu si vyberá cestu na základe pre predprogramovaných trás. Používa namerané hodnoty zo senzorov a porovnáva ich s hodnotami danými programátormi.
A teda keď sa AGV dostane do „rozhodovacieho bodu“, jediné čo musí je rozhodnúť či zvolí trasu 1, 2 alebo 3 atď., čo je oveľa jednoduchšie pretože už pozná ich cesty z ich programovania. Takáto metóda môže zvýšiť cenu AGV pretože potrebuje mať tím programátorov, ktorí naprogramujú AGV-čko na korektné trasy a tieto trasy zakaždým kedy je to potrebné menia. Ale na druhej strane je táto metóda v podstate jednoduchá.

Voľba trasy pomocou magnetických čiar 

Magnetické pásy sú uložené na povrchu dlážky alebo vstavané  do podlahy. Táto metóda umožňuje okrem určenia cesty pre AGV tiež  pri vhodnom usporiadaní pruhov AGV-čku nadefinovať zmenu „jazdného pruhu“ alebo zmenu rýchlosti.

Bežné aplikácie AGV 

Automaticky riadené dopravné zariadenie môže byť použité v rozmanitých aplikáciách dopravy rozličných materiálov ako palety, kontajnery, valce, krabice atď. AGV-čka vynikajú v nasledujúcich charakteristikách:

Opakovaný prenos materiálu na rôzne vzdialenosti
Rovnomerné doručenie stabilného nákladu
Operácie s minimálne dvomi zmenami
Keď je rozhodujúca donáška načas a neskoršie donášky spôsobujú neefektívnosť
Stredná priepustnosť/objem
Procesy, v ktorých je dôležité sledovanie materiálu

Zdroje

Referencie 

Dopravné zariadenia
Robotika