Nu de productie-industrie verschuift van massaproductie naar productie van middelgrote volumes en middelgrote variëteiten, zijn flexibele productiesystemen in opkomst. Deze systemen vereisen machineflexibiliteit en flexibele systemen voor het hanteren, opslaan en terugvinden van materiaal. Onderdelen van mobiele robots, het meest veelzijdige systeem voor materiaaltransport, hebben in de loop der tijd welverdiende aandacht gekregen.
Om een volledig inzicht te krijgen in de technische aspecten van een mobiel robotsysteem, gaan we dieper in op de samenstellende onderdelen en belangrijkste componenten van mobiele robots.
Onderdelen van mobiele robots
Sensoren: De ogen en oren van de robot
Sensoren zijn fundamenteel voor het vermogen van een mobiele robot om waar te nemen en te interageren met zijn omgeving. Ze verzamelen gegevens die de robot helpen om zijn omgeving te begrijpen, obstakels te vermijden en taken nauwkeurig uit te voeren. Gebruikelijke sensoren zijn onder andere:
- LiDAR (Light Detection and Ranging): LiDAR gebruikt laserstralen om gedetailleerde 3D-kaarten van de omgeving te maken, waardoor de robot obstakels kan detecteren, afstanden kan meten en zeer nauwkeurig kan navigeren.
- Camera's: Visuele sensoren leggen beelden en videobeelden vast, die cruciaal zijn voor taken waarbij objecten moeten worden herkend, gevolgd en geïnspecteerd.
- Ultrasone sensoren: Deze sensoren gebruiken geluidsgolven om objecten te detecteren en afstanden te meten, vaak gebruikt in nabijheidsdetectie om botsingen te voorkomen.
- Infraroodsensoren: Nuttig voor het detecteren van warmtesignaturen en nabijheidsdetectie bij weinig licht.
Actuatoren: De spieren van de robot
Actuatoren zijn de onderdelen die verantwoordelijk zijn voor beweging in mobiele robots. Ze zetten elektrische signalen om in mechanische beweging, waardoor de robot zijn wielen, armen of andere onderdelen kan bewegen. De belangrijkste soorten actuatoren zijn onder andere:
- Elektrische motoren: Dit zijn de meest voorkomende actuatoren, die een nauwkeurige controle geven over de bewegingen van de robot. Ze zijn essentieel voor het aandrijven van wielen, het bewegen van armen of het aanpassen van sensoren.
- Hydraulische actuators: Deze actuators, die vaak worden gebruikt in robots voor zwaar gebruik, leveren krachtige bewegingen, geschikt voor taken die veel kracht vereisen.
- Pneumatische actuatoren: Deze actuatoren maken gebruik van perslucht om beweging te creëren en worden vaak aangetroffen in robots die repetitieve taken uitvoeren, zoals pick-and-place-bewerkingen.
Stroomvoorziening: De energiebron van de robot
De stroomvoorziening is een kritisch onderdeel dat de operationele duur en capaciteit van de robot bepaalt. Mobiele robots worden meestal gevoed door:
- Batterijen: Lithium-ion batterijen zijn populair vanwege hun hoge energiedichtheid en oplaadbaarheid. Ze leveren de nodige energie voor langdurige taken.
- Brandstofcellen: Sommige geavanceerde robots maken gebruik van waterstofbrandstofcellen, die langer werken en snel kunnen worden bijgetankt, maar complexer en duurder zijn.
- Zonnepanelen: Voor robots die buiten of in het veld worden gebruikt, kunnen zonnepanelen de stroomvoorziening aanvullen, waardoor de operationele tijd in zonnige omgevingen wordt verlengd.
Besturingssysteem: Het brein van de robot
Het besturingssysteem is de centrale verwerkingseenheid (CPU) van een mobiele robot en coördineert alle functies. Het verwerkt gegevens van sensoren, neemt beslissingen en stuurt commando's naar actuatoren. Het besturingssysteem omvat:
- Microcontrollers: Dit zijn kleine computerapparaten die specifieke taken uitvoeren, zoals het aansturen van motoren of het verwerken van sensorgegevens.
- Computers aan boord: Voor complexere operaties kunnen robots volwaardige computers gebruiken, vaak met besturingssystemen zoals ROS (Robot Operating System) om geavanceerde taken zoals padplanning, machinaal leren en gegevensanalyse uit te voeren.
- Ingebedde systemen: Dit zijn gespecialiseerde computersystemen die zijn ingebouwd in de robot om specifieke functies efficiënt uit te voeren.
LEES MEER: Een gids voor 5 soorten mobiele robots en hoe ze worden gebruikt
Navigatie- en kaartsystemen: De GPS van de robot
Om een mobiele robot autonoom te laten bewegen, moet hij weten waar hij zich bevindt en hoe hij zijn bestemming kan bereiken. Dit is waar navigatie- en kaartsystemen om de hoek komen kijken. Deze systemen omvatten:
- Navigatie via gesloten paden: Dit systeem wordt meestal gebruikt in AGV's (Automatisch Geleide Voertuigen), waarbij een vooraf bepaalde route wordt vastgesteld met behulp van fysieke objecten zoals bedrade navigatietechnologie of geleidebandsystemen. Het biedt een vast en betrouwbaar pad, ideaal voor omgevingen met consistente en repetitieve taken.
- Navigatie met open paden: Mobiele robots maken gebruik van geavanceerde open-pad systemen zoals lasersensornavigatie of LiDAR-gebaseerde natuurlijke navigatie. Met deze systemen kunnen robots dynamisch en in real-time het beste pad bepalen, zich aanpassen aan veranderingen in de omgeving en meer flexibiliteit bieden. De keuze tussen gesloten en open-padsystemen hangt af van de specifieke operationele vereisten en de omgeving waarin de robots zullen werken.
Communicatiesystemen: De stem en oren van de robot
Communicatie is van vitaal belang voor mobiele robots, vooral in omgevingen waar ze samenwerken met andere robots, systemen of menselijke operators. Communicatiecomponenten omvatten:
- Draadloze communicatie: Wi-Fi, Bluetooth en andere draadloze technologieën maken real-time gegevensuitwisseling mogelijk tussen de robot en externe systemen.
- RFID (radiofrequentie-identificatie): RFID wordt gebruikt voor het identificeren en volgen van objecten, vaak toegepast in logistiek en voorraadbeheer.
- Integratie met IoT (Internet of Things): Dankzij IoT kunnen mobiele robots verbinding maken met cloudplatforms, waardoor bewaking op afstand, gegevensanalyse en besturing mogelijk worden.
LEES MEER: Mobiele robots: Functionele uitdagingen
Chassis en structurele onderdelen: Het skelet van de robot
Het chassis is het structurele kader van een mobiele robot en vormt de fysieke basis voor alle andere componenten. Het moet robuust en licht zijn en aangepast kunnen worden aan verschillende omgevingen. De structurele componenten omvatten:
- Frame: De belangrijkste behuizing die alle andere onderdelen bevat. Het is meestal gemaakt van materialen zoals aluminium, staal of koolstofvezel voor duurzaamheid en gewichtsefficiëntie.
- Wielen/rupsbanden: Afhankelijk van het terrein kunnen robots wielen gebruiken voor gladde oppervlakken of rupsbanden voor ruw, oneffen terrein.
- Ophangsystemen: Deze systemen helpen de robot om stabiel en soepel te blijven werken op oneffen oppervlakken.
Conclusie
De naadloze werking van een mobiele robot is het resultaat van de harmonieuze integratie van verschillende kritische componenten. Elk onderdeel, van sensoren tot besturingssystemen, speelt een cruciale rol in het autonoom navigeren, waarnemen en interacteren van de robot met zijn omgeving. Inzicht in deze componenten benadrukt niet alleen de complexiteit en geavanceerdheid van mobiele robots, maar onderstreept ook het belang van elk element voor het bereiken van optimale prestaties. Naarmate de technologie voortschrijdt, zullen deze componenten blijven evolueren, waardoor de volgende generatie mobiele robots nog efficiënter en capabeler zal worden.
FAQ
Welke rol spelen sensoren in mobiele robots?
Sensoren helpen de robot zijn omgeving waar te nemen, waardoor obstakels kunnen worden gedetecteerd, gelokaliseerd en in kaart gebracht.
Waarom zijn actuatoren belangrijk in mobiele robots?
Actuators zijn verantwoordelijk voor de beweging van de robot en zetten elektrische signalen om in fysieke beweging.
Hoe beïnvloedt het besturingssysteem de prestaties van een mobiele robot?
Het besturingssysteem verwerkt sensorgegevens om real-time beslissingen te nemen en stuurt zo de acties en het gedrag van de robot.
Welke soorten voedingen worden gebruikt in mobiele robots?
Gangbare energiebronnen zijn batterijen, brandstofcellen of hybride systemen, afhankelijk van de grootte en toepassing van de robot.
Wat is het belang van het chassis of frame in mobiele robots?
Het chassis biedt structurele ondersteuning, huisvest alle componenten en zorgt voor duurzaamheid en stabiliteit.
Welke invloed hebben wielen of rupsbanden op de mobiliteit van een mobiele robot?
Wielen of rupsbanden bepalen het vermogen van de robot om over verschillende terreinen te navigeren en beïnvloeden de snelheid en wendbaarheid.
Waarom is batterijbeheer cruciaal voor mobiele robots?
Effectief batterijbeheer zorgt voor optimale prestaties en verlengt de operationele tijd door stroom te bewaken en te besparen.
Hoe kunnen mobiele robots nauwkeurig navigeren?
Ze gebruiken een combinatie van sensoren, lokalisatietechnieken en algoritmen om nauwkeurig in hun omgeving te navigeren.
Welke rol spelen software en algoritmen in mobiele robots?
Software en algoritmen bepalen de besluitvorming van de robot, de padplanning en de autonome uitvoering van taken.
Hoe worden veiligheidssystemen geïntegreerd in mobiele robots?
Veiligheidssystemen, zoals noodstopfuncties en botsingvermijding, zijn geïntegreerd om zowel de robot als zijn omgeving te beschermen.
Opgericht in 2016, Addverb biedt complete roboticaoplossingen voor magazijn- en industriële automatisering, met een sterke wereldwijde aanwezigheid via zijn dochterondernemingen wereldwijd. Het bedrijf levert een reeks interne automatiseringsproducten, waaronder Autonomous Mobile Robots, ASRS en sorteertechnologieën. Het bedrijf bedient meer dan 350 klanten, waaronder bekende bedrijven als Coca-Cola, Amazon en DHL.
