Trends & innovaties in de wereld van autonome mobiele robots

Van AI en collaboratieve robots tot duurzaamheid en energie-efficiëntie

De meerwaarde van autonome mobiele robots (AMR’s) in de industriële automatisering staat al jarenlang buiten kijf. Dankzij onder meer sensoren en camera’s kunnen deze slimme robots zelfstandig functioneren en samenwerken met mensen. Hun flexibiliteit maakt AMR's niet alleen geschikt voor industriële toepassingen, maar ook geliefd in andere sectoren. Niet vreemd dus dat fabrikanten volop bezig zijn met de verbetering van AMR's, om ze naar een nog hoger niveau te tillen. In dit artikel bespreken we de belangrijkste ontwikkelingen.

Even opfrissen

Autonome mobiele robots zijn robots die zelfstandig kunnen bewegen en taken kunnen uitvoeren zonder directe sturing door een mens. Ze zijn uitgerust met onder meer sensortechnologieën zoals 3D-camera’s, lidar en ultrasone sensoren, gecombineerd met slimme software die bewegingen van mensen en andere voertuigen voorspelt. Op basis van deze informatie kunnen AMR’s hun omgeving waarnemen en interpreteren, waardoor ze hun positie nauwkeurig kunnen bepalen binnen een ruimte. 

Klassieke robots, zoals automated guided vehicles (AGV’s), kunnen enkel langs vooraf vastgelegde routes rijden. Die routes worden doorgaans bepaald door fysieke hulpmiddelen zoals inductielussen in de vloer, magnetische strips of reflectoren aan de muur. Als bijvoorbeeld een machine wordt verplaatst of een gang tijdelijk geblokkeerd is, kan een AGV niet zelfstandig anticiperen.

AMR’s steeds flexibeler

Een autonome mobiele robot – de naam zegt het al – is niet afhankelijk van fysieke hulpmiddelen en wél in staat om te anticiperen op omgevingsveranderingen zoals een plotselinge pallet op het pad of een wijziging van de route. Dankzij technologieën zoals visual simultaneous localization and mapping (VSLAM), realtime mapping en dynamische routeberekening kunnen ze bij obstakels automatisch omrijden.

Daarnaast verbetert de software steeds meer in het begrijpen van de omgeving, bijvoorbeeld bij dockgebieden of smalle paden, waardoor de robot zich kan aanpassen zonder dat daar handmatige herprogrammering voor nodig is. Die flexibiliteit maakt AMR’s geliefd in de industriële automatisering. Zo worden de robots onder meer ingezet bij het transport van goederen, onderdelen of materialen in magazijnen en productielijnen.

De flexibiliteit en capaciteit van een AMR hangt af van het niveau van de bijbehorende fleetmanager. Fabrikanten claimen soms een autonome mobiele robot op de markt te brengen, terwijl de routes in werkelijkheid nog steeds via nodes op een digitale kaart moeten worden ingesteld. Een echte AMR komt pas goed tot zijn recht wanneer die voldoende uitdagingen treft, bijvoorbeeld wanneer de AMR tussen productielijnen materiaal aanvoert terwijl operatoren rondlopen.

Integratie AI & machine learning

AI en machine learning doen massaal hun intrede, ook in de wereld van AMR’s. Dankzij deze technologieën worden de slimme robots nog slimmer, vooral op het gebied van navigatie, taakplanning, onderhoudsvoorspellingen, autonome taakdistributie en besluitvorming. Hierdoor dragen AI en machine learning bij aan zowel de efficiëntie als de operationele veiligheid.

De software verbetert steeds meer in het begrijpen van de omgeving, bijvoorbeeld bij dockgebieden of smalle paden, waardoor de robot zich kan aanpassen

Veel voertuigen beschikken al over visiongebaseerde navigatie in combinatie met algoritmes die leren van hun omgeving. Hierdoor rijden AMR’s efficiënter (kortere routes), reageren ze sneller en werken ze beter samen met andere systemen. Tegelijk blijft de algehele intelligentie van een AMR voor een groot deel afhankelijk van sensoren en de fleetmanager. AI wordt vooral ingezet voor specifieke visietaken, zoals het onderscheiden van moeilijk herkenbare objecten, maar ook voor route-optimalisatie en voorspellend onderhoud.

Bovendien kunnen AMR’s dankzij AI leren van hun omgeving en de data die ze verzamelen, waardoor ze zich slimmer aanpassen aan nieuwe magazijnindelingen, tijdelijke blokkades en veranderende werkprocessen – zelfs in situaties die niet vooraf geprogrammeerd zijn. Ook kunnen meerdere robots samenwerken als een intelligente vloot, waarbij taken dynamisch worden verdeeld en obstakels proactief worden vermeden.

Duurzaamheid & energie-efficiëntie

De vraag naar duurzame oplossingen groeit sterk. Daarbij is energie-efficiëntie het modewoord. Ontwikkelingen zoals het gebruik van Li-ionbatterijtechnologie, regeneratief remmen en slimmere vlootplanning die onnodige ritten voorkomt, maken robots steeds efficiënter in hun energieverbruik.

Ook snellere laadsystemen en gestandaardiseerde, eenvoudig verwisselbare batterijpakketten dragen hieraan bij. Een voorbeeld is de opkomst van LTO-batterijen: deze laden extreem snel op en zijn geschikt voor intensief gebruik, al hebben ze een lagere energiedichtheid dan standaard Li-ion.

De efficiëntie van een AMR-vloot hangt natuurlijk ook gewoon af van de rijtijd. Die kan verhoogd worden door wachttijden te vermijden en pick-&-drop-systemen te voorzien. Ook opportunity charging speelt hierbij een belangrijke rol: AMR’s laden tijdens korte wachttijden, vaak via draadloze laadsystemen die snelle laadcycli mogelijk maken zonder slijtage aan fysieke contacten.

Algemene tips & aandachtspunten
Verschillen tussen fabrikanten
Er zijn wel honderden fabrikanten van AMR’s en AGV’s op de markt die op het oog vrij gelijkaardige oplossingen aanbieden, maar niets is minder waar. Functionaliteit, laadcapaciteit, navigatietechnologie en integratiemogelijkheden kunnen sterk variëren. Bovenop een AMR moet meestal een aangepaste top-unit ontwikkeld worden voor de specifieke productflow van de klant. Daarom is het belangrijk om met de integrator een toepassing te ontwikkelen die past bij de specifieke context waarin de AMR opereert.
IT-integratie
De IT-integratie is van cruciaal belang bij een AMR-project. De fleetmanager is de verkeersregelaar en een WCS (Warehouse Control System) en WMS (Warehouse Management System) zorgen voor de afhandeling van de intralogistieke stromen in uw bedrijf.
Begin klein
Begin met een behapbaar project met bijvoorbeeld maximaal één tot drie AMR's om de techniciteit en de adoptie bij de gebruikers te laten groeien.

Collaboratieve robots

Een belangrijk aandachtspunt is natuurlijk de samenwerking tussen AMR’s en werknemers. Een veilige samenwerking tussen mens en robot is cruciaal in moderne magazijnen en productiefaciliteiten. Hoe autonomer een robot functioneert, hoe beter, maar hoe blijft de veiligheid gewaarborgd? Zoals we al hebben besproken, zijn AMR’s daarom uitgerust met meerdere detectielagen (2D/3D-lidar, camera’s, ultrasone sensoren, bumperdetectie) om de aanwezigheid van mensen in hun nabije omgeving tijdig te herkennen en er adequaat op reageren.

Verschillende innovaties moeten de autonomie én veiligheid verder verbeteren, bijvoorbeeld human-aware navigation. Hierbij leert de robot het gedrag van mensen te voorspellen – bijvoorbeeld hoe iemand zich door een ruimte beweegt – en past het zijn route en snelheid daarop aan. Daarnaast worden nieuwe manieren van interactie onderzocht. Voice-command interfaces of hand gesture interfaces maken het mogelijk om AMR’s direct aan te sturen, zonder handmatige bediening. Deze technologieën zijn nog niet breed uitgemeten, maar zijn wel veelbelovend.

Voice-command interfaces of hand gesture interfaces maken het mogelijk om AMR’s direct aan te sturen, zonder handmatige bediening

Ook doet de integratie van een collaboratieve robot op een AMR al zijn intrede. Een mooi voorbeeld is de MOMA die volledig autonoom het juiste bakje uit een magazijn met mobiele rekken haalt en naar de productiemachine brengt. Daarbij gaat slechts één gang verloren, waardoor een relatief hoge opslagdichtheid mogelijk is. Hierdoor kan veilig met robots worden gewerkt, zonder dat hekwerken nodig zijn.

Toepassingen in niet-traditionele sectoren

Dankzij multi-sensor fusion, waarbij visuele data gecombineerd wordt met onder andere lidar, encoders en ultrasone sensoren, kunnen AMR’s zich aanpassen aan uiteenlopende omstandigheden. Dit maakt het mogelijk om te werken met niet-standaard trailers, verschillende pallettypes en werkomgevingen met afwijkende condities, zoals vochtigheid, temperatuurverschillen of reflecties.

Dat maakt de AMR geschikt voor diverse sectoren. Een belangrijke niet-traditionele sector waarin AMR’s steeds vaker worden ingezet, is de zorgsector. In ziekenhuizen maakt men veelvuldig gebruik van mobiele karren voor het transport van goederen.

Deze karren kunnen soms nogal in de weg staan en gangen blokkeren, waardoor de omgeving van de AMR voortdurend verandert. Omgevingsveranderingen dagen de navigatie flink uit en kunnen leiden tot oriëntatieverlies. Een misschien wat simpel klinkende, maar effectieve oplossing hiervoor is het plaatsen van de omgevingsscanner van de AMR op een grotere hoogte, zodat die als het ware over de karren heen kan kijken en zijn positie behoudt.

Andere sectoren die in meer of mindere mate al gebruikmaken van AMR's zijn de detailhandel, horeca, landbouw en luchtvaart. Elke toepassing kent haar eigen bijzonderheden. Dit onderstreept het belang van een ervaren integrator: iemand die de technologie afstemt op de specifieke situatie van de klant. Er komt immers veel meer kijken dan alleen de inzet van het toestel zelf. Naast de unieke bedrijfsomgeving speelt ook de adoptiegraad bij het personeel een doorslaggevende rol in een succesvolle implementatie van AMR’s.

Met medewerking van Actemium en Still