Sfruttando tecnologie come la connettività Ethernet/GMSL affidabile e a bassa latenza, il Depth Sensing/LIDAR e lo SLAM (simultaneous localization and mapping), i robot mobili autonomi progettati da Analog Devices possono navigare in ambienti complessi e dinamici. Si tratta di soluzioni progettate in collaborazione con Teradyne Robotics, azienda specializzata nei sistemi di automazione, per far progredire le operazioni autonome.
Robotica industriale
La robotica industriale è nel pieno della sua quarta ondata che sta ridefinendo il modo in cui le merci vengono prodotte, movimentate e gestite. L’ondata iniziale aveva introdotto robot fissi e stazionari focalizzati su precisione e ripetibilità. La seconda ha riguardato la mobilità in una prima fase programmata, poi sempre più autonoma. La terza ha combinato i robot multiasse con i robot mobili autonomi, con l'avvento dei manipolatori mobili. E l’attuale ondata, tuttora in fase di affermazione, porta con sé robot completamente autonomi con caratteristiche e capacità antropomorfe.
Operazioni ripetitive
Introdotti a metà del XX secolo, i bracci robotici hanno trasformato le linee di produzione automatizzando operazioni ripetitive di alta precisione come la saldatura e l'assemblaggio. Guidati da controllori logici programmabili (PLC) e spesso isolati dietro gabbie di sicurezza, eccellevano per velocità, coerenza ed efficienza. Sebbene rigidi e limitati a movimenti pre-programmati e nonostante fossero ciechi rispetto al mondo esterno (al di fuori del loro ristretto campo d’azione), hanno gettato le basi per l'economia dell'automazione.
Flessibilità e programmabilità
La seconda ondata della robotica ha introdotto il concetto di mobilità combinato con i robot a guida autonoma. Tra gli anni '70 e '80, i veicoli guidati (GV) seguivano percorsi fissi segnati da nastri, cavi o bande, caratteristiche che ne hanno limitato la flessibilità. Eventuali modifiche ai movimenti comportavano costi aggiuntivi e percorsi pur sempre rigidi; ciò rendeva i GV soggetti a interruzioni e ne limitava la scalabilità. Il terzo step è stato l’avvento dei veicoli a guida automatica (AGV): hanno abbandonato binari e nastri iniziando a utilizzare sensori; sebbene gli AGV seguissero ancora percorsi predefiniti, erano caratterizzati da una maggiore flessibilità e programmabilità.
Navigazione adattiva
I robot mobili autonomi (AMR) hanno dato il via a un capitolo ulteriore nell'evoluzione dell'automazione industriale, colmando il divario tra efficienza statica e adattabilità dinamica per poter eseguire compiti senza intervento umano. Grazie ai progressi nelle tecnologie dei sensori, nell'intelligenza artificiale e nell'informatica, gli AMR hanno abbandonato i percorsi fissi a favore della percezione in tempo reale e della navigazione adattiva. Rispetto agli AGV, gli AMR hanno costi di installazione inferiori e offrono una maggiore flessibilità.
Versatilità ed efficienza
A differenza degli AGV, gli AMR hanno la consapevolezza del contesto in cui operano e impiegano una maggiore sensorizzazione e un'elaborazione più avanzata, diventando più adattabili e simili all'uomo. Questa capacità permette loro di rilevare ostacoli, ricalcolare i percorsi dinamicamente e dare priorità ai compiti in base alle esigenze operative, migliorando così efficienza, versatilità, prestazioni e affidabilità.
Operazioni di magazzino
Essi hanno già iniziato a trasformare i settori industriali ottimizzando le operazioni di magazzino, come il rifornimento e l'evasione degli ordini, senza necessità di supervisione manuale; abilitando la produzione just-in-time all'interno dei reparti produttivi e trasportando in sicurezza forniture negli ospedali, fornendo supporto nella cura di pazienti contagiosi. Inoltre, negli ambienti ad alto rischio, come in caso di fuoriuscite di sostanze chimiche o incendi boschivi, possono arrivare dove l'uomo non può, raccogliendo dati e garantendo la continuità operativa.
Limiti ancora da superare
Malgrado i traguardi raggiunti nell'operatività autonoma degli AMR, rimangono ostacoli significativi. Gli ambienti ad alta variabilità richiedono percezione e ragionamento avanzati, oltre a sensori affidabili, AI ed elaborazione dati. Vi sono inoltre limiti nell'autonomia della batteria, nella capacità di carico e nell'interoperabilità rappresentano un freno alla diffusione su larga scala.
Ambienti complessi
Per questo Analog Devices propone alcune soluzioni come il motion control per motori BLDC, l’hardware avanzato di navigazione e localizzazione, il software e l'AI che permettono ai robot di mantenere la posizione e navigare in ambienti complessi, grazie a sensori di angolo (encoder) e unità di misura inerziale (IMU) che misurano con precisione accelerazione, orientamento e velocità angolare. Le telecamere Time-of-Flight (ToF), progettate da Analog Devices per un rilevamento preciso della profondità, e i sensori audio, sono ideati per rilevare la voce umana, la presenza e l'attività, migliorando l'interazione e la coordinazione uomo-robot.
Gestione dell'energia
Il monitoraggio dell'energia in tempo reale assicura che i robot abbiano carica sufficiente per completare i compiti e tornare alla stazione di ricarica, gestendo inoltre i flussi energetici tra la base mobile e i bracci robotici installati su di essa. Un'efficace gestione dell'energia e delle batterie infatti è essenziale per garantire un funzionamento continuo, tempi di fermo minimi e prestazioni affidabili.
Rotazioni multiple
La quarta ondata è dunque quella dei robot umanoidi autonomi, macchine bipedi, su ruote o multi-arto, in grado di operare in ambienti umani e svolgere compiti che richiedono destrezza e capacità decisionale. Da un'automazione specializzata si sta passando a una forza lavoro per scopi generali.
AI fisica
Per questa ragione Analog Devices collabora con i principali sviluppatori di robot umanoidi, fornendo capacità percettive avanzate e sviluppando una AI fisica per consentire agli umanoidi di interagire senza problemi con le controparti umane nei settori automotive, industriale e healthcare. La tecnologia ADMT4000 di ADI, multi-giro a consumo zero, è un fattore abilitante fondamentale per gli umanoidi, poiché traccia rotazioni multiple senza alimentazione elettrica. È la soluzione ideale per gli attuatori dei robot umanoidi, perché elimina la necessità di re-homing all'accensione, dopo un'interruzione di corrente o la sostituzione della batteria.
