Che cos'è un robot mobile? Definizione, tipi e applicazioni spiegate

Cos'è un robot mobile

I robot mobili sono macchine automatizzate progettate per eseguire compiti in modo indipendente. Possono seguire comandi umani, muoversi autonomamente, percepire l'ambiente circostante ed eseguire compiti, oppure eseguire sequenze pre-programmate controllate da software. Rispetto ai robot fissi tradizionali, i robot mobili sono più intelligenti e adattabili. Oggi i robot mobili sono sempre più diffusi in vari settori commerciali. Vengono utilizzati per assistere o sostituire la manodopera umana e possono persino svolgere compiti impossibili o pericolosi per l'uomo. I robot mobili sono ormai onnipresenti in ambienti come fabbriche, magazzini logistici, hotel, ospedali, aziende agricole, supermercati, porti e cantieri.

Mobile Robot Composition

I robot mobili sono robot in grado di muoversi in modo autonomo o semi-autonomo in ambienti diversi e di portare a termine compiti pre-programmati. A differenza dei robot fissi tradizionali, i robot mobili sono come esseri umani con cervello e corpo. Hanno la capacità di percepire l'ambiente, prendere decisioni e camminare. I robot mobili sono composti principalmente da quattro parti:

Componenti di robot mobili                   Effetto
Controllore centrale Il controllore è simile al cervello umano, con capacità di calcolo, analisi e decisione, responsabile della pianificazione del percorso e del processo decisionale durante l'esecuzione del compito.
Sensori I sensori sono equivalenti ai sensi umani e comprendono principalmente sensori lidar, sensori a ultrasuoni, telecamere e sensori a infrarossi, utilizzati per percepire l'ambiente circostante durante l'esecuzione del compito.
Azionamento del telaio L'azionamento del telaio è simile a quello dei piedi umani e risponde ai messaggi del "cervello" attraverso telai a ruote, a cingoli o a gambe per regolare la velocità e la direzione del movimento in tempo reale, consentendo una navigazione precisa verso il luogo di destinazione.
Piattaforma software La piattaforma software è il software integrato nel robot, come ROS (Robot Operating System), che facilita lo sviluppo secondario e l'espansione funzionale dei robot mobili da parte dei ricercatori.

Tipi di Mobile Robot

A livello internazionale, i robot mobili sono generalmente suddivisi in due grandi categorie: robot mobili di servizio e robot mobili industriali. I robot mobili di servizio comprendono i robot per la reception degli alberghi, i robot per l'aspirapolvere delle case, i robot per le consegne nei ristoranti, ecc. robot per la movimentazione dei materiali in fabbrica, robot per la raccolta della frutta, robot di movimentazione portuale, robot di movimentazione per l'edilizia,consegna robot , robot di scansione, ecc. In base a diversi metodi di classificazione, possiamo classificare approssimativamente i robot mobili nelle seguenti categorie:

Classificazione in base alla presenza o all'assenza di metodi di guida

I robot mobili possono essere classificati in robot guidati e robot non guidati, a seconda che siano dotati o meno di dispositivi di guida.

Classificazione Descrizione
     Guidato Guida del movimento mediante il posizionamento di oggetti di guida continui o intermittenti sulla superficie stradale.
1. Tipo di percorso fisso Guida del movimento mediante la collocazione di segnali di guida continui sulla superficie stradale
2. Tipo di percorso semifisso Spostamento mediante l'apposizione di segnali guida intermittenti sul manto stradale
       Non guidato Un metodo per muoversi senza oggetti guida sulla superficie stradale, basandosi sul rilevamento della propria posizione o del proprio percorso.
1. Tipo di supporto a terra Un metodo per muoversi senza affidarsi a oggetti guida, utilizzando dispositivi di guida al di sopra del terreno per rilevare la propria posizione o il proprio percorso.
2. Tipo mobile autonomo Un metodo per muoversi senza l'ausilio di oggetti guida, utilizzando i sensori di bordo per rilevare la propria posizione o il proprio percorso.

Classificazione in base ai diversi tipi di azionamento

In base ai diversi meccanismi di azionamento dei robot mobili, questi possono essere classificati in azionamento su ruote, a cingoli, a gambe e ibrido. Tra questi, la trazione su ruote può essere ulteriormente suddivisa in telaio robot a doppia trazione differenziale, robot telaio a trazione differenziale a quattro ruote, robot a telaio con trazione a ruote omnidirezionali (in grado di muoversi in tutte le direzioni, comprese le svolte laterali, diagonali e sul posto), e Robot di azionamento Ackermann (simile a quello delle automobili, dove le ruote anteriori sterzano e forniscono la propulsione):

La tabella seguente fornisce una panoramica dettagliata delle differenze e degli esempi di applicazione dei vari robot su ruote classificati per tipo di azionamento.

1. Differenziale a due ruote

Piattaforma robotica differenziale 2wd

Struttura: È costituito da due ruote motrici + ruote di supporto; la sterzata si ottiene grazie alla differenza di velocità tra le due ruote motrici.

Caratteristiche: Struttura semplice, 2 motori, costo contenuto, raggio di rotazione ridotto

Applicabile: Aspirapolvere per la casa, robot per le consegne al ristorante

2. Differenziale a quattro ruote

Telaio robotico con differenziale a quattro ruote

Struttura:Composto da quattro ruote motrici,

Il movimento e la rotazione avvengono grazie al differenziale tra le ruote destra e sinistra.

Caratteristiche: Rispetto alle due ruote motrici, ha una maggiore capacità di carico ed è più adatta alle strade dissestate.

Applicabile:Robot di ispezione, robot di movimentazione del materiale di magazzino

3. Ackermann

Il modello di piattaforma robotica di Ackman

Struttura:Simile a un'automobile, è dotato di ruote anteriori sterzanti e di trazione posteriore o integrale.

Caratteristiche:Movimento ad alta velocità e maggiore efficienza di guida.

Applicabile:Veicoli senza conducente, veicoli logistici senza pilota per le consegne

4. Ruote omnidirezionali

Robot a ruote omnidirezionali

Struttura:Utilizzando ruote Mecanum o ruote omnidirezionali,

può muoversi in tutte le direzioni, ad esempio in diagonale, lateralmente e girando sul posto.

Caratteristiche:È altamente flessibile e può passare attraverso spazi stretti, ma ha una capacità di carico limitata.

Applicabile:Robot per il trasporto di materiale ospedaliero

Classificazione dei robot in base alla loro applicazione

A seconda della loro destinazione d'uso, i robot mobili possono essere classificati, tra l'altro, in robot mobili per il trasporto di merci, robot mobili per il trasporto di pallet, robot mobili per il trasporto di pallet, carrelli elevatori senza operatore, robot commerciali per la pulizia dei pavimenti, robot di servizio, sistemi di movimentazione dei materiali su scaffale e bracci robotici con dispositivi annessi. Per maggiori dettagli, consultare la tabella seguente.

Robot mobile per il trasporto di merci

Nome del prodotto rappresentativo Immagine Prodotto

 link

Pioneer LX Pioneer LX https://robots.ros.org/pioneer-lx/
WYN200 WYN200 https://www.tanabe-ind.co.jp/mechatronics/agv-wyn-200
KKS AGS KKS AGS https://kks-j.co.jp/ags/
Fetchrobo Freight500 Fetchrobo Freight500 https://fetchrobotics.borealtech.com/freight-robots/?lang=en
Fdata ROBOT A011 https://www.fdatabot.com/robots/2WD-indoor-robotics-chassis/

Robot mobile occulto in stile desktop

Nome del prodotto rappresentativo Immagine

 

Link al prodotto
Swisslog swisslog https://www.swisslog.com
Opporsi a ECART Opporsi a ECART https://www.oppent.com/en/solutions
MiR MiR100 MiR MiR100 https://cssi.com/product/mir100-amr/
Grenzebach Grenzebach https://www.grenzebach.com/en-us/markets/intralogistics/
Rimorchiatore Aethon T2.5 Rimorchiatore Aethon T2.5 https://aethon.com/

Sistema logistico di movimentazione degli scaffali

Nome del prodotto rappresentativo Immagine Link al prodotto
Geek+M200C Geek+M200C https://www.geekplus.com/product/moving
Primo Primo https://www.primerobotics.com/robots/shelf-to-person/
Alza scaffale Mir 600 Alza scaffale Mir 600 https://mobile-industrial-robots.com/products/applications/mir-shelf-lift-600

Robot dotato di un AMR robotico

Prodotti rappresentativi Immagine Link ai prodotti
Robotnik RB-KAIROS+ Robotnik RB-KAIROS+ https://robotnik.eu/products/mobile-manipulators/
clearpathrobotics clearpathrobotics https://clearpathrobotics.com/husky-ugv-mobile-manipulation/
Manipolatore mobile Fetch Manipolatore mobile Fetch https://fetchrobotics.borealtech.com/robotics-platforms/fetch-mobile-manipulator/?lang=en
Robotnik Robotnik https://robotnik.eu/mobile-manipulators-combining-mobility-and-manipulation-for-diverse-environments/
Omron Omron https://automation.omron.com/en/us/industries/electric-vehicle-manufacturing/r/moma

Carrello elevatore senza operatore

Prodotti rappresentativi immagine Link al prodotto
toyotaforklif toyotaforklif https://www.toyotaforklift.com/lifts/automated-guided-vehicles
isterica isterica https://www.hyster.com/en-us/north-america/technology/automation/hyster-automation/#220ae7b8-907a-45d3-9fd7-771640464661
Seegrid VGV Seegrid VGV https://seegrid.com/
lindeRobo Balyo lindeRobo Balyo https://www.balyo.com/

Robot per la pulizia dei pavimenti commerciali

Prodotti rappresentativi Immagine Link al prodotto
Avidbots Neo Avidbots Neo https://avidbots.com/
T7AMR T7AMR https://www.tennantco.com/en_us/1/machines/scrubbers/robotic-scrubbers.html
Fybots Fybots https://www.fybots.com/
cleanfix cleanfix https://cleanfix-robotics.com/

Robot di servizio

Prodotti rappresentativi Immagine Link al prodotto
Robot per le consegne in hotel

relèrobotico

Robot di consegna per hotel relayrobotic https://relayrobotics.com/relay-delivery-robots-for-hotels/
Robot per la consegna dell'ultimo miglio

astronave

Astronave robot per le consegne dell'ultimo miglio https://www.starship.xyz/
 

robot ristorante

Robot Keenon T10

robot ristorante Keenon T10 Robot https://www.robotlab.com/delivery-robots?srsltid=AfmBOopbfShRobot Keenon T10kdqerpPTfbMX90r1ymuNAbigdTdvlBn7V_Mc4rehDss14
Robot di ispezione

Robot Fdata

Robot di ispezione Fdata Robot https://www.fdatabot.com/market-served/police-robots/
robot di raccolta

Robot Fdata

robot per la raccolta della frutta https://www.fdatabot.com/fruit-picking-robots/
robot di logistica per le consegne Fdata Robot Robot logistico https://www.fdatabot.com/market-served/transportation-robots/logistics-robots/
Robot di consegna portuale

Robot Fdata

Manipolazione del porto https://www.fdatabot.com/market-served/transportation-robots/dock-transportation-robot/
Robot per la scansione degli scaffali

Robot Fdata

Robot per l'ispezione degli scaffali https://www.fdatabot.com/scanning-robot/
Robot per consegne agricole

Robot Fdata

piattaforma robotica off road https://www.fdatabot.com/market-served/transportation-robots/agricultural-transportation-robot/
Robot di movimentazione logistica in fabbrica

Robot Fdata

https://www.fdatabot.com/market-served/transportation-robots/factory-material-transportation-robot/
Robot da trasporto per l'edilizia Movimentazione dei materiali da cantiere https://www.fdatabot.com/market-served/transportation-robots/construction-transportation-robot/
Robot di ricarica per droni Robot di alimentazione per drone https://www.fdatabot.com/unmanned-drones-robotic-complex/

Come scegliere il robot mobile giusto

La scelta del giusto robot mobile (AGV/AMR) è fondamentale per il successo di un progetto. Pertanto, è necessario considerare diversi fattori. Di seguito sono riportati alcuni fattori da considerare nella scelta di un robot mobile.

Passo 1: chiarire i requisiti del progetto

Quando contattate i produttori di robot mobili, dovete pensare chiaramente alle seguenti domande

1. Quale compito svolgerà il robot mobile?

-Trasporto: Cosa viene trasportato? (Semilavorati, prodotti finiti, scaffali, pallet, alimenti, frutta)

-Trasporto: Si tratta di tirare i materiali o di agganciarli?

-Ispezione: Ispezione all'interno o all'esterno, o ispezione di luoghi speciali come le miniere?

2. Carico dei robot mobili

- Dimensioni della merce: Le dimensioni dei beni da movimentare, tra cui lunghezza, larghezza, altezza e baricentro, determinano le dimensioni della superficie di carico del robot.

3. Ambiente operativo del robot mobile

- Per interni o per esterni: L'ambiente interno è un magazzino, un'officina o un altro spazio? Considerare se le aree interne richiedono l'accesso con l'ascensore e se ci sono soglie da superare. Per le aree esterne, considerare la pendenza e le condizioni stradali.

- Condizioni del terreno: La superficie è un pavimento di cemento piatto, un pavimento epossidico o piastre d'acciaio irregolari con spazi vuoti? Ciò influisce sui metodi di navigazione e sulla scelta delle ruote.

-Livello di interazione uomo-macchina: L'area è una zona densamente popolata, una zona mista pedoni-veicoli o una zona completamente isolata e non presidiata? Questo aspetto è direttamente collegato agli standard di sicurezza.

-Ostacoli dinamici: Nell'ambiente è presente un gran numero di persone, carrelli elevatori o altri veicoli in movimento casuale?

-Infrastruttura: Ci sono larghezze sufficienti, ascensori o porte automatiche? È necessario modificare l'ambiente per il robot (ad esempio, installare codici QR o pannelli riflettenti)?

4. Che tipo di flusso di lavoro è necessario?

-Complessità del percorso: Si tratta di un semplice trasporto da punto a punto da un punto A a un punto B, o richiede il passaggio attraverso più stazioni e la sosta in più punti?

-Requisiti dell'interfaccia: Deve interfacciarsi automaticamente con ascensori, porte automatiche, nastri trasportatori, rulliere o montacarichi?

-Metodo di ricarica: Si tratta di una ricarica manuale, di una ricarica di opportunità (ricarica automatica presso una stazione di ricarica durante le pause di lavoro) o di uno scambio di batterie?

-Requisiti di programmazione: È necessario che più robot lavorino in modo coordinato? È necessaria l'integrazione con il sistema MES (Manufacturing Execution System), WMS (Warehouse Management System) o ERP (Enterprise Resource Planning System)?

5. Indicatori di prestazione

-Efficienza: Quanti viaggi devono essere completati per ora/giorno? Questo pone dei requisiti alla velocità, all'accelerazione e al tempo di commutazione dei compiti del robot.

- Affidabilità: Qual è il tempo di attività previsto? (ad esempio, >99,5%)

-Precisione: Qual è il requisito di precisione della ripetibilità per il punto di aggancio (±10 mm o ±1 mm)? (±10 mm, ±5 mm o ±1 mm?) Questo aspetto è fondamentale per il carico e lo scarico.

Fase 2: valutare le principali opzioni tecnologiche Metodo di navigazione

Metodi di navigazione Principio Vantaggi Svantaggi Scenari applicabili
Nastro magnetico Viaggiare lungo strisce magnetiche o chiodi magnetici fissati al suolo. Basso costo, percorso fisso, tecnologia matura, alta precisione Difficoltà nel cambiare il percorso (richiede una nuova applicazione), nessuna interferenza metallica sul terreno Manipolazione semplice con percorsi fissi, ambienti stabili e requisiti di alta precisione
Lidar SLAM Scansiona l'ambiente circostante (pareti, pilastri, ecc.) con un radar laser per costruire una mappa e determinare la posizione. Elevata flessibilità (percorso impostato via software, facile da modificare), nessuna necessità di modificare l'ambiente, adatto ad ambienti dinamici complessi Costo elevato, può essere instabile in ambienti con caratteristiche ripetitive o spazi aperti (come grandi magazzini) Flusso misto uomo-macchina, frequenti cambi di percorso, la scelta mainstream per il magazzino moderno
SLAM visivo Utilizzare una telecamera per identificare le caratteristiche ambientali o i marcatori speciali per determinare la posizione. Costo potenzialmente più basso, ricchezza di informazioni Sensibilità ai cambiamenti di luce, elevata complessità computazionale, stabilità facilmente influenzata dall'ambiente Applicazioni che richiedono un'illuminazione stabile e sensibilità ai costi, come i magazzini di e-commerce
Codice QR Leggere i codici QR sul terreno per determinare la posizione. Precisione di posizionamento molto elevata, costo contenuto Necessità di etichettatura frequente, elevata manutenzione (i codici si sporcano o si danneggiano facilmente), scarsa flessibilità del percorso Requisiti di alta precisione per le stazioni di prelievo "da merce a persona".
Navigazione inerziale (odometria) + In genere viene combinato con altri metodi, come gli encoder delle ruote e le IMU (unità di misura inerziale) per calcolare la posizione. Fornisce una stima continua della posizione L'errore è cumulativo, quindi è necessaria una calibrazione regolare. Come strumento di navigazione ausiliario, può essere utilizzato insieme ai codici QR o ai pin magnetici.

Conclusione: Attualmente, lo SLAM laser è la tendenza principale per le applicazioni flessibili e intelligenti. A meno che non vi siano esigenze particolari di alta precisione o di percorsi fissi a basso costo, è necessario considerarlo in via prioritaria.

Fase 3: metodo di movimento (tipo di telaio)

Differenziale a due ruote: Il tipo più comune, composto da due ruote motrici e diverse ruote piroettanti. Ha una struttura semplice, un costo contenuto e un raggio di sterzata nullo. È adatto alla maggior parte degli scenari di trasporto al chiuso.

Ruote McNaughton: Consente il movimento omnidirezionale (avanti, indietro, a sinistra, a destra, in diagonale, laterale e in rotazione). Altamente flessibile, è adatto al funzionamento in spazi ristretti. Tuttavia, è costoso, richiede una superficie liscia del pavimento e ha un elevato consumo energetico. È comunemente utilizzato nella logistica medica.

Volante: Simile al meccanismo di sterzo di un'automobile. Elevata capacità di carico, funzionamento fluido, adatto per applicazioni pesanti (classe di tonnellata e superiore) e per applicazioni esterne ad alta velocità. Tuttavia, ha un ampio raggio di sterzata. Viene comunemente utilizzato in agricoltura e nella logistica industriale.

Passo 4: Prestazioni di sicurezza  

Protezione di sicurezza a più livelli: I sensori laser per l'evitamento degli ostacoli, la visione e la fusione di più sensori a ultrasuoni consentono di pianificare il percorso, evitare le collisioni e ridurre il rischio di collisione, oltre a un pulsante di arresto di emergenza per le situazioni impreviste.

Certificazione: conformità agli standard di sicurezza internazionali (come CE, UL, ecc.).

Passo 5: Capacità di integrazione di software e sistemi

Sistema di programmazione (sistema di gestione della flotta): Il cuore della collaborazione multi-robot. Un buon sistema di pianificazione può ottimizzare l'assegnazione dei compiti, la pianificazione dei percorsi e la gestione del traffico per evitare congestioni e blocchi.

Apertura delle API: Può interfacciarsi facilmente con i sistemi di livello superiore (WMS/MES/ERP) per ottenere la distribuzione delle attività, il feedback sullo stato e il caricamento dei dati.

Robot mobile Valutazione e selezione dei fornitori

1. Compilare un elenco di candidati: Utilizzate ricerche online, fiere di settore e raccomandazioni di colleghi per compilare un elenco di 3-5 potenziali fornitori.

2. Comunicare i requisiti: Fornite a ciascun fornitore i requisiti dettagliati identificati nella fase 1 e chiedete loro di fornire proposte e preventivi preliminari.

3. Assistere a dimostrazioni in loco (fondamentale!):

È essenziale osservare le dimostrazioni nell'ambiente della vostra azienda (Proof of Concept, PoC). Chiedete ai fornitori di portare il robot nella vostra sede reale per testarne la manovrabilità, la precisione, la stabilità e l'interazione uomo-macchina in scenari reali.

Osservare come il robot reagisce agli ostacoli dinamici (ad esempio, la comparsa improvvisa di pedoni).

Verificare la precisione di aggancio.

4. Valutare la forza complessiva del fornitore:

Team tecnico: Sono professionali e reattivi?

Casi di successo: Hanno casi di successo simili al vostro settore? Potete visitare il sito del cliente per indagare.

Assistenza post-vendita: Qual è il tempo di risposta post-vendita? La fornitura di parti di ricambio è sufficiente? Forniscono assistenza a distanza?

5. Costo totale di proprietà (TCO)

Non limitatevi a confrontare il prezzo unitario dei robot. Calcolate il costo totale di proprietà, che comprende: il prezzo di acquisto dell'hardware, i costi di licenza del software, i costi di distribuzione e implementazione, i costi di modifica ambientale, i costi di manutenzione post-installazione e i costi di formazione.

Sintesi: Lista di controllo rapida per la scelta del giusto fornitore di telai

Il futuro dei robot mobili

Con il continuo aumento del costo del lavoro, i robot svolgono un ruolo sempre più importante nelle nostre vite. Attualmente, problemi globali come l'invecchiamento della popolazione e le difficoltà di assunzione stanno diventando sempre più gravi. In futuro, i robot mobili saranno ampiamente utilizzati in industrie manifatturiere come quella dei semiconduttori, delle nuove energie, dei trasporti e dell'elettronica 3C, promuovendo miglioramenti della qualità e dell'efficienza e uno sviluppo di alta qualità in vari settori.

Robot mobile Valutazione e selezione dei fornitori

1. Compilare un elenco di candidati: Se volete trovare un azienda di robot mobiliPer compilare un elenco di 3-5 potenziali fornitori, utilizzare le ricerche online, le fiere di settore e le raccomandazioni dei colleghi.

2. Comunicare i requisiti: Fornite a ciascun fornitore i requisiti dettagliati identificati nella fase 1 e chiedete loro di fornire proposte e preventivi preliminari.

3. Assistere a dimostrazioni in loco (fondamentale!):

È essenziale osservare le dimostrazioni nell'ambiente della vostra azienda (Proof of Concept, PoC). Chiedete ai fornitori di portare il robot nella vostra sede reale per testarne la manovrabilità, la precisione, la stabilità e l'interazione uomo-macchina in scenari reali.

Osservare come il robot reagisce agli ostacoli dinamici (ad esempio, la comparsa improvvisa di pedoni).

Verificare la precisione di aggancio.

4. Valutare la forza complessiva del fornitore:

Team tecnico: Sono professionali e reattivi?

Casi di successo: Hanno casi di successo simili al vostro settore? Potete visitare il sito del cliente per indagare.

Assistenza post-vendita: Qual è il tempo di risposta post-vendita? La fornitura di parti di ricambio è sufficiente? Forniscono assistenza a distanza?

5. Costo totale di proprietà (TCO)

Non limitatevi a confrontare il prezzo unitario dei robot. Calcolate il costo totale di proprietà, che comprende: il prezzo di acquisto dell'hardware, i costi di licenza del software, i costi di distribuzione e implementazione, i costi di modifica ambientale, i costi di manutenzione post-installazione e i costi di formazione.

Sintesi: Lista di controllo rapida per la scelta del giusto fornitore di telai

Il futuro dei robot mobili

Con il continuo aumento del costo del lavoro, i robot svolgono un ruolo sempre più importante nelle nostre vite. Attualmente, problemi globali come l'invecchiamento della popolazione e le difficoltà di assunzione stanno diventando sempre più gravi. In futuro, i robot mobili saranno ampiamente utilizzati in industrie manifatturiere come quella dei semiconduttori, delle nuove energie, dei trasporti e dell'elettronica 3C, promuovendo miglioramenti della qualità e dell'efficienza e uno sviluppo di alta qualità in vari settori.

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