打造智慧工廠|AMR無人搬運車,提升倉儲效率新趨勢
隨著產線自動化程度提高、人工智能技術與物聯網技術進步,各種場域中都在加速需要高度重複性、精確度與速度的作業流程,以達相應的市場需求。因此,能夠提升倉儲、運輸作業效率的 AMR 無人搬運車,開始被加速導入不同產業中,以提升更高運作效率的企業需求。本文將介紹 AMR 運作原理、AMR 與 AGV 的差異,以及 AMR 未來的趨勢與不同環境的應用案例說明,幫助您更加理解 AMR 無人搬運車,如何成為產業升級的熱門選擇。
AMR是什麼?AMR Robot運作機制介紹
AMR(Autonomous Mobile Robot)的運作機制是什麼?
AMR(Autonomous Mobile Robot)是一種複合功能的機器人(AMR Robot),AMR Robot 機體結構類似人體的運作模式,透過猶如受器的各種「感測單元」感測周圍環境,回傳給大腦中的「處理單元」進行資料分析與判斷,最後交由「反應單元」完成指定動作。下方為您完整說明 AMR 的運作機制,與各單元組成間的運作關係:
3大硬體單元實現AMR機器人在智慧工廠的運轉需求
1. 感測單元
AMR Robot 的感測單元類似人體受器眼、耳、鼻、皮膚,負責感知周遭環境,並將接收到的資料彙整、傳輸至大腦,以進行資料分析。AMR 常見的3 種感測元件類型如下:
- 雷達脈衝:運用雷達感測周邊物件後回傳至主機,並且量測距離,建立高精度地圖檔。
- 攝影機:高解析、廣角的深度攝影機,為AMR主要的資訊獲取來源,可以透過學習模型,辨識障礙物、讀取儀錶數據與感知管理人員靠近。
- 溫濕度空氣品質感測器:協助分析、管理所處環境,對於遠端冷鏈管理需求,或是廠房中有眾多精密儀器的企業來說十分實用。
2. 處理單元
「處理單元」為AMR Robot 的控制與運算中樞,其硬體為一台嵌入式電腦,負責分析來自感測單元的環境資料,並將動作指令傳達給反應單元進行反應。由於機體會連接諸多元件,因此處理單元需要具備大量資料的即時運算能力,以順利處理所有資訊並下達工作指令。
3. 反應單元
「反應單元」類似人體的手、腳等動器。多數反應單元需透過CAN BUS連接到處理單元,負責執行處理單元輸出的指定動作,進行移動、搬運與提起等功能。
AMR 3大核心硬體需求
AMR 硬體中最重要的元件,便是發揮機體所有核心效能的「處理單元」(即「嵌入式電腦」),AMR Robot 中的嵌入式電腦決定了 AMR 的運算功力、驅動「軟體」思考功能、以及網路傳輸速度的能力基礎。同時其內建的 I/O 數量也會影響感測與反應元件的安裝數量及未來的升級空間,影響各式自動化工廠,和大規模交通運輸的工業物聯網 (IIoT)的運作需求。以應用場域來看, AMR 電腦須至少具備下列 3 大核心要點:
1. 強大的機體運算能力
AMR 機器人需要即時感測周圍環境、分析運算後立即回應,因此 AMR 電腦的運算效能需求高,一般來說處理器晶片需至少 Intel ® Core™ i7 / i9 等級以上,同時產業與軟體運作能力的要求也會隨著科技進步逐年提高,因此建議於添購嵌入式電腦時,依照產業未來升級預估選擇處理器晶片等級。
2. I/O 連接豐富性
選擇 AMR 機器人電腦時,需要選擇具備豐富 I/O ,甚至是 PoE 帶電連接埠的機型,以連結更多感測單元、滿足不同產業應用未來的硬體擴充可能。
3. 高速穩定網路傳輸
AMR 機器人之間要實現機群溝通,或是回傳資料到主機上,需要仰賴穩定高速的無線網路傳輸,因此 AMR 電腦中需要能加裝 SIM卡、5G、LTE及 Wi-Fi 的無線通訊模組,才能實現相互通訊、協作,自主協調完成運送任務。減少搬運與人員除錯的時間成本,達到真正機器自主的智慧工廠。
AGV與AMR在技術、應用上的差異有哪些?
下方為您整理 AMR/AGV 比較表,說明 AGV 與 AMR 在運作機制、機體能力與未來擴充性比較:
AGV (Automated Guided Vehicle) |
AMR (Autonomous Mobile Robot) |
|
運行路徑 |
固定路線 |
自主控制規劃路線 |
軌道設定 |
需使用膠帶、軌道或 QR 碼預先設計行進軌道 |
可自主運算新路徑,不需設定固定路線 |
路線控制方式 |
鋪設磁帶、軌道或是QRcode 手動控制 |
利用即時定位與 SLAM 地圖建構建立地圖 |
障礙物排除 |
需人員手動清除障礙 |
能自主動態偵測,避開障礙物 |
場域地圖設置 |
無法重新設置地圖 |
可透過感測元件自主重新設置地圖 |
人機協作 |
無法進行人機互動或 HRI 人機互動,唯一協作場合為除錯 |
感測元件結合攝影機與 DDS Qos,可實現人機即時協同作業 |
軟體環境架構 |
集中式系統架構 |
ROS2 分散式架構,允許智慧型裝置即時通訊 |
擴充性 |
不易擴充或變更設計 |
● 可透過軟體與雲端部署彈性調整 ● 具高度擴充性與彈性 |
AMR在智慧工廠的3大應用趨勢
擁有主動識別障礙物、自主規劃路線、全自動執行搬運拿取的AMR 無人搬運車,可以應用於多種任務,為工廠提供更高效的生產效率和更好的客戶滿意度。AMR 適合應用在智慧工廠的下列 3 大主流運用情境中,達成工業物聯網(IIoT)領域的產業升級需求:
1. 優化倉儲物料搬運
AMR 無人搬運車透過電腦中的無線通訊模組,讓搬運車之間能夠自主相互通訊、協作,自動完成障礙物閃避,優化廠內物料搬運流程。同時 AMR 可串接 WMS(倉庫管理系統)、MES(製造執行系統) 直接取得訂單及物料生產資訊,協助作業員完成物料配送,到機臺指定位置進行生產。不僅大幅降低揀貨人流,更提高效率。
2. 實現智慧工廠數據判讀
工廠中的設備和系統在運行時都會生成大量的數據,這些數據可以提供有關工廠運行狀態、生產流程、品質問題等資訊,並成為監控工廠運行與優化的重要指標。透過搭載深度攝影機的 AMR 機器人檢測這些數據可以省下大幅的人力成本,並可將數據資訊直接回傳進行大數據分析,提升整體效率。
3. 危險工作場域實現人機協作保障人員安全
搭載配雷達脈衝、攝影機以及空氣品質感測器的 AMR 無人搬運車,可出入有化學粉塵等充斥有害物質的環境中,進行環境監測,讓人員不需進入高危險場所。維護人員只需操作控制面板,便能完成環境遠端監控、探勘及維護的工作。增加效率並維護安全性。
AMR無人搬運車3大應延伸應用範例
AMR Robot 在智慧工廠中被廣泛,其機動性與自主規劃能力能大幅提升效率因此可以在不同環境中協助減輕人力需求,或是進出高風險環境,下方為AMR 其他常見的 3 大應用範例:
AMR應用範例1:服務型機器人協助餐飲運送
透過雷達脈衝、攝影機等感測元件,AMR 無人搬運車可在美食街等充滿障礙物的環境中自主變換方向、拿取及傳遞高溫或重物。
AMR應用範例2:冷凍倉儲人機協作
AMR 在冷凍倉儲中使用人機協作,透過將進出冷凍庫搬運貨物食材的工作交給 AMR,可避免溫差劇烈變化影響員工身體健康,保護企業人力資源,也提升整體工作效率。
AMR應用範例3:醫療場域
因應疫情,部分大型醫療機構已開始透過AMR無人搬運車感測環境,其平穩運行以及遠端操作的特性,在疾病傳染風險較高的場所也能運送藥物並進行環境消毒,維持醫療能量的同時,避免醫護人員染病的風險。
鑫創電子|車載電腦的領導者|Your Tusted Partner
鑫創電子充份整合業務、研發、產品規劃及行銷等資源,長年提供歐美市場符合國際交通運輸標準認證的優質系統產品,享譽國際,通過 ISO 9001與 IRIS ISO/TS 22163 認證的智能交通車載電腦 (In-Vehicle Computing)系統製造商。
鑫創電子近年來持續投入研發可應用於智慧工廠的 AMR 相關硬體設備,其全新推出的「ABOX-5211系列工業電腦」具備強大運算力、豐富連接性、即時網路傳輸速度等優勢,適合各式自動化工廠和大規模交通運輸的工業物聯網 (IIoT)。
- 強大硬體運算能力: 10th Intel ® Core™ i9處理器
- 豐富 I/O 設計:可以連接多種感測元件及反應元件,提供 AMR 不同場域靈活應用的擴充性
- One side I/O:將所有重要接孔設計在同一側,方便線路管理,降低後續機體擴充及維護成本
- 穩定高效無線傳輸:支援 Wi-Fi、LTE、5G、雙 SIM 卡模組,提供低延遲的即時網路傳輸
同時「ABOX-5211」特殊的「One-sided I/O Focusing」集成設計,將所有重要的外部裝置連接介面設計在同一側,讓後續的擴充及維護都更加容易,各種設計及技術整合都是為了迎接AMR 世代的來臨所特別量身打造。
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