Que sont les robots ARM et AGV ?
Les véhicules à guidage automatique (AGV) et les robots mobiles autonomes (AMR) représentent un bond en avant significatif dans le domaine de la technologie industrielle et logistique fonctionnement sans maintenance Ces robots mobiles sont équipés de systèmes de navigation sophistiqués et sont contrôlés par des systèmes de contrôle embarqués, présentant des caractéristiques telles que la mobilité sur roues et des dispositifs d'alimentation ou de conversion de puissance intégrésCes dernières années, l’intérêt pour les robots mobiles à chenilles et à pattes s’est accru, élargissant la diversité technologique dans ce domaine.
Les robots mobiles sont généralement divisés en deux composants principaux : le logiciel système et le matériel. Le logiciel est responsable de la coordination des tâches et du contrôle des trajectoires dans des contextes opérationnels spécifiques. Le matériel comprend quant à lui les mouvements modules de contrôle, capteur, modules de batterie et plus encore.
Portée par les progrès technologiques et les révolutions industrielles, l'industrie de la robotique mobile a connu une croissance rapide. Selon les statistiques du GGII, la taille du marché mondial de la robotique mobile était d'environ 28.5 milliards de RMB en 2022, avec un taux de croissance supérieur à 30 %. Les projections indiquent que d'ici 2026, la taille du marché dépassera les 100 milliards de RMB.
ARM contre AGV
Lorsqu'il s'agit de classer les robots mobiles, les méthodes de navigation et les fonctions d'application sont des différenciateurs clés. En termes de navigation, les véhicules à guidage automatique (AGV) s'appuient généralement sur des systèmes basés sur des pistes tels que la navigation par bande magnétique ou par code QR., ce qui les rend populaires dans les environnements d'entrepôt pour le commerce électronique, la chaussure et les industries de vente au détail. D'autre part, Les robots mobiles autonomes (AMR) utilisent des technologies de navigation sans piste, telles que les systèmes laser et basés sur la vision, qui sont répandues dans les environnements industriels. L'industrie évolue d'une navigation magnétique simple vers une combinaison de navigation par code QR, laser, vision et hybride.
Sur le plan fonctionnel, les robots mobiles peuvent être classés en différentes applications telles que le transport, l'assemblage, le remorquage, l'inspection, le tri et les opérations composées.
Bien que les AGV existent depuis plus longtemps, les AMR gagnent rapidement des parts de marché en raison de leurs avantages distincts. Contrairement aux AGV, qui suivent généralement des itinéraires et des instructions prédéfinis, les AMR sont capables de perception intelligente, de planification de chemin autonome et d'évitement dynamique des obstacles. Ils peuvent collaborer en toute sécurité avec les humains et s'adapter aux changements de leur environnement, ce qui les rend plus intelligents, flexibles, sûrs et efficaces. Par conséquent, les principaux acteurs du marché de la robotique mobile déplacent de plus en plus leur attention des AGV vers les AMR.
| AGV | AMR | |
| Planification de chemin | Utilise des trajectoires fixes limitées par des lignes de guidage au sol. La destination est atteinte grâce à la combinaison de différentes lignes de guidage. | Utilise une planification de parcours dynamique basée sur une carte, offrant plus de flexibilité. Les AMR peuvent assurer une coordination efficace entre plusieurs robots en intégrant des capacités d'évitement d'obstacles. |
| Déploiement | Il s’agit généralement de poser des bandes de guidage magnétiques, un processus relativement simple. | Fonctionne à l'aide de SLAM, obligeant le robot à cartographier l'environnement en naviguant simplement deux fois autour de la zone opérationnelle, ce qui est plus simple par rapport aux AGV. |
| Humain-Robot La collaboration | Faiblesse de perception, de planification de parcours et d'évitement des obstacles, ce qui entraîne des risques potentiels pour la sécurité dans des environnements collaboratifs homme-robot dynamiques et complexes. | Équipé d'une perception profonde, d'une planification dynamique des chemins et de capacités proactives d'évitement des obstacles, permettant une collaboration efficace entre l'homme et le robot. |
| Zone opérationnelle | Nécessite une grande zone opérationnelle, avec une complexité et un coût de déploiement accrus car davantage de lignes de guidage, de réflecteurs et de marqueurs sont nécessaires. | Peut fonctionner sur n'importe quelle zone en créant une carte au niveau du logiciel, garantissant que les coûts globaux n'augmentent pas de manière significative, à l'exception des améliorations supplémentaires localisateurs de positionnement comme requis. |
| Points opérationnels | Plus les robots ont besoin de points d'amarrage opérationnels dans la scène, plus les itinéraires de circulation doivent être complexes. | Grâce à la planification dynamique des trajectoires basée sur une carte, les AMR sont plus flexibles et peuvent se coordonner efficacement avec plusieurs robots en intégrant l'évitement des obstacles. |
| Risques de congestion | Un nombre élevé d'AGV peut entraîner des embouteillages sur les lignes de guidage. | Grâce à la capacité de planifier des chemins dynamiques dans n'importe quelle zone réalisable de la carte, les AMR peuvent gérer le contrôle du trafic en temps réel si la largeur des couloirs est suffisante, résolvant ainsi les problèmes de congestion et améliorant l'efficacité opérationnelle multi-robots. |
Fabrication ARM et AGV
Le processus de fabrication des AMR et des AGV comprend trois étapes cruciales : les composants de base, la fabrication de la machine complète et l'intégration du système.
En amont – Composants de base
Les principaux composants de la fabrication d'AMR et d'AGV se composent de cinq domaines principaux :
- Capteurs: Y compris les capteurs de vision, laser et photoélectriques.
- Systèmes d'asservissement : Comprend des moteurs, des réducteurs et des pilotes de moteurs.
- Systèmes de contrôle: Doté de contrôleurs principaux et d'un logiciel intégré.
- Alimentation en énergie
- Parties mécaniques
Les AMR, avec leurs capacités de navigation active, nécessitent des configurations de capteurs plus sophistiquées, en particulier des capteurs de vision ou laser, et des contrôleurs capables de planifier activement les trajectoires. En revanche, les AGV utilisent principalement des capteurs photoélectriques avec des contrôleurs qui mettent l'accent sur les capacités d'exécution passive. Ces composants constituent la majorité du coût de production des AMR et des AGV et sont essentiels pour déterminer les performances du robot. Notamment, le coût des contrôleurs, des servomoteurs et des réducteurs représente environ 70 % du coût total des robots mobiles.
Midstream – Systèmes complets de fabrication et de planification de machines
En milieu de chaîne, la fabrication d'AMR et d'AGV est divisée en deux aspects : les systèmes de planification et la fabrication de machines complètes.
- Systèmes de planification : Englobant les algorithmes et les systèmes de planification de robots.
- Fabrication de machines complètes
Dans le secteur de la robotique AMR et AGV, les systèmes de contrôle sont installés sur des machines individuelles et sont responsables de l'exécution des trajectoires de mouvement. Les systèmes de planification font partie d'une solution complète, abritant les modèles algorithmiques les plus complexes.
En aval – Applications AMR et AGV
Les AMR et les AGV ont envahi un large éventail d'industries, généralement intégrés dans des applications en aval par des intégrateurs de systèmes. Les AGV utilisant la navigation QR se trouvent principalement dans le commerce électronique, la vente au détail et les entrepôts et distributions pharmaceutiques. En comparaison, les AMR utilisant la navigation SLAM sont répandus dans les scénarios industriels. Alors que ces produits continuent de se diversifier et de s'étendre à de nouveaux domaines, les robots mobiles sont sur le point de remplacer davantage de travail manuel dans diverses applications, offrant un potentiel de croissance future important.
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Contrôleurs ARM et AGV
Le contrôleur agit comme le cœur du système de contrôle des AGV et des AMR, gérant les opérations de divers composants matériels. Il fonctionne essentiellement comme un ordinateur. Du point de vue du matériel, les contrôleurs AGV/AMR sont généralement classés en trois types principaux :
Contrôleurs logiques programmables (PLC)
Connus pour leur stabilité et leur grande fiabilité, les automates programmables industriels sont très performants en matière de contrôle logique, et conviennent généralement au contrôle de mouvement simple et aux calculs numériques avec une faible complexité de développement. Cependant, les automates programmables industriels manquent d'ouverture, ce qui rend difficile l'extension des fonctionnalités logicielles et des modules matériels.
PC industriels
Les PC industriels sont des ordinateurs personnels de conception robuste, conçus pour résister aux environnements industriels difficiles, notamment aux vibrations et aux interférences électromagnétiques. Compacts et de petite taille, ils peuvent exécuter des systèmes d'exploitation généraux tels que Windows et Linux.
Microcontrôleurs
Souvent développés sur la base de puces ARM, X86 ou similaires, les microcontrôleurs permettent de personnaliser les circuits périphériques. Alors que les automates programmables et les PC industriels peuvent être coûteux, les microcontrôleurs sont plus rentables, bien qu'ils nécessitent du personnel qualifié et impliquent un investissement en temps et en argent plus important pour le développement intégré.
À mesure que les technologies AGV et AMR progressent, les méthodes de navigation se diversifient, la tendance à l'intégration des technologies laser et de vision augmente, la demande de puissance de calcul plus élevée dans les contrôleurs augmente considérablement. Le développement de contrôleurs AGV et AMR spécialisés basés sur des cartes embarquées devient une tendance industrielle.
Le développement de contrôleurs AGV et AMR propriétaires implique de se concentrer sur la compatibilité multiplateforme, la compatibilité des capteurs, l'adaptabilité des algorithmes, ainsi que la stabilité et la précision des algorithmes de contrôle de mouvement. Plus précisément, cela comprend :
- matériel: plage de température de fonctionnement, plage d'humidité, niveau de protection IP, certifications antidéflagrantes et de résistance à la corrosion.
- Cartes embarquées: Exigences relatives à la stabilité des puces, des compilateurs, des systèmes d'exploitation, etc.
- Algorithmes: Fiabilité des algorithmes d'IA après une validation approfondie dans de nombreux scénarios d'application.
- Système: Capacités de tolérance aux pannes et de redondance pour améliorer la fiabilité du contrôleur.
Algorithmes d'IA au sein des robots mobiles AGV/AMR
L'intégration d'algorithmes d'IA dans les AGV et les AMR améliore leurs capacités de navigation et leur efficacité opérationnelle. Les technologies clés comprennent :
Technologie laser SLAM
La localisation et la cartographie simultanées (SLAM) sont une technologie fondamentale qui permet aux robots AGV et AMR de réaliser une navigation et une perception environnementale autonomes. Elle permet aux AGV et aux AMR de construire des cartes d'environnements inconnus en temps réel tout en se localisant simultanément dans ces cartes. En règle générale, les algorithmes SLAM fonctionnent en conjonction avec les données de capteurs tels que le LiDAR et les caméras pour obtenir une modélisation et une localisation environnementales de haute précision.
Planification d'itinéraire et technologie de navigation visuelle
Pour une performance optimale des tâches, les AGV et les AMR doivent planifier les meilleurs itinéraires en fonction des exigences de la tâche et des informations cartographiques. Cela implique d'éviter les obstacles et d'optimiser la distance de déplacement. Les algorithmes de planification de trajet, tels que les algorithmes génétiques et les algorithmes A-Star, facilitent la planification optimale des itinéraires. Ces algorithmes guident le robot pour suivre des itinéraires prédéterminés, en intégrant le modèle dynamique du robot et la fusion des données des capteurs.
Algorithmes d'apprentissage automatique
Les AGV et les AMR s'appuient sur des algorithmes d'apprentissage automatique pour prendre des décisions intelligentes et contrôler les actions en fonction des informations environnementales et des exigences des tâches en temps réel. En apprenant et en analysant les données historiques, ces algorithmes permettent aux AGV et aux AMR de prendre des décisions et de gérer les tâches de manière intelligente.
Présentation Dusun IoTCarte mère AGV/AMR basée sur le RK3588/J
Dusun IoT propose une carte mère AGV/AMR avancée basée sur le RK3588J, le SoC AIoT phare de Rockchip. Cette carte mère puissante est conçue pour répondre aux exigences de performances exigeantes des robots mobiles autonomes modernes.
- Processeur hautes performances:Le RK3588J est équipé d'un processeur octa-core (4x Cortex-A76 + 4x Cortex-A55), offrant une puissance de calcul remarquable capable de gérer efficacement des tâches complexes et des opérations multitâches.
- GPU et VPU:Intégrée à un GPU Mali-G610, la carte mère prend en charge la lecture vidéo haute résolution et le traitement graphique, offrant une expérience utilisateur fluide adaptée aux applications multimédias.
- Puissance de calcul élevée:Avec une unité de traitement neuronal (NPU) 6 Tops intégrée, la carte mère prend en charge divers algorithmes d'IA, offrant une accélération de l'IA pour des tâches telles que la reconnaissance d'images et le traitement de la voix.
- Consommation d'énergie efficace et gestion thermique:Le RK3588J excelle en termes de consommation d'énergie et de gestion thermique, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications AGV à long terme. Sa conception à faible consommation améliore la durée de fonctionnement, tandis que ses excellentes performances thermiques garantissent la stabilité et la fiabilité du système.
- Interfaces externes riches:Doté de la prise en charge des interfaces HDMI 2.1, USB 3.1 et PCIe 3.0, il se connecte facilement aux caméras, LiDAR et autres capteurs.
- Transmission et téléchargement de données à longue distance:Le module LoRa embarqué prend en charge les protocoles LoRa privés, idéaux pour la récupération et le contrôle des données de capteurs longue distance dans les applications AGV. Il prend également en charge les réseaux WiFi 6 et 5G (avec des modules externes) pour fournir une connectivité réseau rapide et stable, améliorant ainsi l'expérience des applications réseau.
Dusun IoT's Carte mère AGV/AMR basée sur RK3588J intègre le processeur hautes performances Rockchip RK3588/J, de vastes ressources mémoire et une gamme diversifiée d'interfaces d'entrée et de sortie. Il traite efficacement les données en temps réel provenant de divers appareils tels que LiDAR, caméras et capteurs, permettant à la carte mère intégrée de prendre rapidement des décisions et des perceptions environnementales éclairées, garantissant une navigation précise et une évitement agile des obstacles dans des scénarios complexes et dynamiques.
Fort d'une vaste expérience dans la personnalisation de cartes mères embarquées pour robots mobiles, Dusun IoT fournit un support complet depuis la conception du matériel et le développement BSP jusqu'aux applications logicielles et aux cas de test.
Tendances futures de l'ARM et de l'AGV
Alors que le champ d'application des AGV et des AMR continue de s'élargir, leur présence se fait de plus en plus sentir dans diverses industries. Des secteurs traditionnels comme l'automobile et le tabac aux domaines de pointe comme l'électronique 3C, les semi-conducteurs, les produits pharmaceutiques et les énergies renouvelables, les AMR et les AGV sont largement déployés.
Cependant, leur champ d’application actuel reste souvent limité aux tâches de transport de base au sein de ces industries. À l’avenir, la tendance suggère un passage de la largeur à la profondeur des applications, les robots mobiles étant censés couvrir tous les processus et scénarios dans des secteurs de niche. Les robots AMR et AGV sont sur le point d'évoluer au-delà de simples aides logistiques, s'intégrant parfaitement dans les processus de production et servant d'équipement de production essentiel.
Capacités de service et rapidité de réponse améliorées
Avec le développement rapide de l'industrie de la robotique mobile et la maturité croissante des produits, les clients en aval exigent davantage des fabricants d'AMR et d'AGV en termes de capacités de service technique et de temps de réponse. À mesure que les fonctionnalités des produits continuent de progresser et que les applications industrielles s'approfondissent, les scénarios d'applications AMR vont s'élargir et devenir plus complexes. Pour répondre aux besoins des clients et faire face aux situations inattendues en production, les fabricants d'AMR doivent développer une capacité de service intégrée qui couvre la conception, l'amélioration, la production en série et le support technique après-vente des produits, garantissant une résolution rapide des problèmes émergents pour instaurer la confiance et entretenir les relations avec les clients.
Tendance croissante à l'automatisation remplaçant le travail humain
Dans de nombreux pays, la population vieillit, les coûts de main-d’œuvre augmentent et la part de la main-d’œuvre dans la population totale diminue. La diminution du nombre de personnes en âge de travailler, associée à la hausse des salaires dans le secteur manufacturier, a considérablement augmenté les coûts de main-d’œuvre pour les entreprises. Par conséquent, dans un souci d’efficacité et de réduction des coûts, la tendance à la substitution du travail humain par des robots devrait devenir une pratique durable et stable.
Croissance continue de la demande du marché
Le besoin urgent de transformation intelligente dans les scénarios industriels, caractérisés par des barrières technologiques élevées, des retours sur investissement élevés et une valeur client substantielle, offre des opportunités pour les robots AMR et AGV. L'approfondissement des applications industrielles, la réplication à grande échelle et la dérivation de solutions flexibles et innovantes stimulent une demande substantielle du marché pour les robots AMR et AGV.
Intégration avec les technologies émergentes pour améliorer les performances
La technologie AMR fusionne de plus en plus avec d'autres domaines technologiques comme l'intelligence artificielle, l'IoT et le cloud/informatique de pointe, en créant des systèmes robotiques plus intelligents. Avec l'aide de AiotLes robots AMR et AGV peuvent améliorer la prise de décision autonome et la perception intelligente, améliorant ainsi les capacités de navigation autonome et d'évitement des obstacles. L'intégration future avec les technologies émergentes promet d'accroître encore l'intelligence et la polyvalence des robots AMR et AGV.
Standardisation et personnalisation
L'applicabilité généralisée des robots AMR dicte leur nature intrinsèquement personnalisée, ce qui implique que des produits robotiques mobiles autonomes standardisés et uniformes ne peuvent pas couvrir des contextes d'application aussi divers. Cependant, il existe un potentiel pour des produits standardisés et fabriqués en série dans des applications différenciées spécifiques. En explorant en profondeur les besoins d'application, il est possible de développer de nouveaux modèles d'application et de les proposer sous forme de solutions standardisées aux utilisateurs de secteurs particuliers.
