ちょっと、そこ！産業用ロボットのサプライヤーとして、私は膝を持っていました - かなり長い間、多数のロボットシステムの世界に深く。これらのシステムは、産業事業にまったく新しいレベルの効率と柔軟性をもたらすため、非常にクールです。しかし、私はあなたに言わせてください、それらを設計することは公園を散歩するものではありません。私たちが頭に取り組む必要がある多くの課題があります。
1。コミュニケーションと調整
マルチロボットシステムの設計における最大の頭痛の1つは、ロボットに効果的に話し合うことです。マルチロボットのセットアップでは、これらのマシンは常に情報を共有する必要があります。それが彼らの現在の位置、彼らが取り組んでいるタスク、または彼らが遭遇した障害についてであろうと、シームレスなコミュニケーションが重要です。
たとえば、aでロボット組立ライン、異なるロボットがアセンブリプロセスのさまざまな部分に責任があります。あるロボットが他のロボットに通信しない場合、それは主要なボトルネックにつながる可能性があります。たぶん、ロボットがすでに組み立てられている部品を待っているか、後の別のロボットによって処理されることになっているコンポーネントの作業を開始します。
これを解決するには、信頼できる通信プロトコルを考案する必要があります。しかし、それは言うよりも簡単です。コミュニケーションの範囲、データ転送の速度、共有される情報のセキュリティなど、考慮すべき非常に多くの要因があります。間違ったデータを誤って送信したり、通信をハイジャックしたりすることはできません。
調整は、同じコインの別の側面です。ロボットがうまく通信できる場合でも、それらはまだ調和して一緒に作業する必要があります。彼らは同期して移動し、互いに衝突しないようにし、適切なシーケンスでタスクを実行する必要があります。これには、かなり洗練されたアルゴリズムが必要です。たとえば、パス - 計画アルゴリズムを使用して、各ロボットが他の人の邪魔にならずにワークスペースを移動する最良の方法を知っていることを確認します。
2。タスク割り当て
どのロボットがどのようなタスクを実行すべきかを理解することは本当の課題です。産業環境では、多くの場合、異なる要件を持つ複数のタスクがあり、さまざまな機能を備えたロボットのフリートがあります。ロボットにタスクをランダムに割り当てることはできません。プロセスを最適化する必要があります。
使用している工場があるとしましょうロボットのロードとアンロードそしてバニッシングロボット。ロードおよびアンロードのタスクには、重いアイテムを拾って配置するための強度と精度の良いロボットが必要です。一方、バーニシングロボットは、高度な器用さと、一貫した量の圧力を適用する能力を持つ必要があります。
タスクを詳細に分析する必要があります。各タスクを完了するのに必要な時間、必要なスキル、ロボットの可用性などの要因を検討する必要があります。時には、タスクが時間である状況 - 敏感であり、それを最速で終了できるロボットに割り当てる必要があります。また、他の人がアイドル状態にしている間、過負荷をかけないようにするために、すべてのロボットのワークロードのバランスをとる必要があります。
これはまた、生産環境の変化に適応できる必要があることを意味します。新しいタスクが発生した場合、またはロボットの1つが崩壊した場合、残りのロボットにタスクを迅速に割り当てる必要があります。これには、柔軟なタスク - 実際の時間の変更に応答できる割り当てシステムが必要です。
3。環境適応性
産業環境はかなり厳しいことがあります。ほこり、熱、湿度、振動など、マルチロボットシステムの性能に影響を与える可能性のあるあらゆる種類の要因があります。私たちのロボットは、これらの条件で効果的に動作できる必要があります。
ほこりは、ロボットの可動部分を詰まらせ、誤動作します。熱は電子コンポーネントを過熱する可能性があり、ロボットの動作にエラーが発生する可能性があります。湿度は腐食を引き起こし、ロボットの構造的完全性を弱める可能性があります。そして、振動は、ロボットの動きの精度を捨てることができます。
これらの問題に対処するには、ロボットを堅牢なハードウェアで設計する必要があります。私たちは、ロボットをほこりや腐食から保護するために特別なコーティングを使用しています。冷却システムをインストールして、電子コンポーネントを安全な温度に保ちます。そして、たとえばショック - 吸収材料を使用することにより、ロボットを振動により耐性にするように設計します。
しかし、それはハードウェアだけではありません。また、ソフトウェアは環境に適応できる必要があります。たとえば、ほこりっぽい環境では、ロボットのセンサーは不正確な測定値を与える可能性があります。ソフトウェアは、これらのエラーを検出し、それに応じてロボットの動作を調整できるはずです。
4。安全
安全性は、あらゆる産業環境で常に最優先事項であり、マルチロボットシステムも例外ではありません。ロボットが人間の労働者やお互いに危険をもたらさないようにする必要があります。
ロボットが危険になる可能性のあるいくつかの方法があります。彼らは突然動き、人や他のオブジェクトと衝突することができます。また、誤動作し、予期しないアクションを引き起こす可能性があります。これらのことが起こらないようにするために、ロボットに安全センサーをインストールします。これらのセンサーは、近くに人間または他のロボットの存在を検出し、必要に応じてロボットの動きを停止できます。
また、事故のリスクを最小限に抑える方法でワークスペースを設計する必要があります。たとえば、人間の労働者やロボットのための別々の領域を作成したり、障壁を使用して、工場のより人口の多いエリアからロボットを遠ざけることができます。
安全性のもう1つの側面は、ロボットのプログラミングです。コードがエラーであることを確認し、ロボットがすべての安全プロトコルに従うことを確認する必要があります。これには、ソフトウェアが展開される前に厳密なテストと検証が必要です。
5。スケーラビリティ
企業が成長するにつれて、彼らはしばしばマルチロボットシステムを拡大したいと考えています。これは、既存のセットアップにロボットを追加することを意味します。しかし、新しいロボットを追加するだけでは、単にプラグインするほど簡単ではありません。
新しいロボットを追加するとき、既存のシステムとスムーズに統合できることを確認する必要があります。彼らは、他のロボットと通信し、同じタスクを共有し、割り当てシステムを共有し、同じ安全プロトコルに従うことができる必要があります。これには、マルチロボットシステムのモジュラー設計が必要です。
また、システムの全体的なパフォーマンスへの影響を考慮する必要があります。より多くのロボットを追加すると、通信ネットワーク上のワークロードが増加し、データ転送の遅延が発生する可能性があります。または、タスク - 割り当てアルゴリズムにより多くの負担をかける可能性があり、タスクを最適化するのが難しくなります。
6。コスト - 有効性
結局のところ、企業は常にコスト - 効果的なソリューションを探しています。マルチ - ロボットシステムの設計は高価な場合があり、パフォーマンスを犠牲にすることなくコストを抑える方法を見つける必要があります。
ロボットのハードウェアは、主要なコスト要因になる可能性があります。高品質のコンポーネントは多くの場合より高価ですが、より信頼性が高く、寿命が長くなる傾向があります。品質とコストの適切なバランスを見つける必要があります。また、たとえば、より標準化された部品を使用して、ロボットの製造コストを削減する方法を探すこともできます。
ソフトウェア開発にはコストも発生します。洗練された通信プロトコル、タスク - 割り当てアルゴリズム、安全ソフトウェアの開発には、多くの時間とリソースが必要です。開発プロセスをより効率的にするために、開発プロセスを最適化する必要があります。
別のコスト - 関連する側面は、マルチロボットシステムのメンテナンスです。メンテナンスコストが低く抑えるように、ロボットが容易に保守できることを確認する必要があります。これは、簡単にアクセスできる部品でロボットを設計し、メンテナンス用の明確なドキュメントを提供することを意味します。
結論
マルチ - ロボットシステムの設計は、複雑で挑戦的な作業です。コミュニケーションと調整からタスクの割り当て、環境適応性、安全性、スケーラビリティ、コスト - 有効性まで、考慮する必要がある多くの要因があります。しかし、これらの課題にもかかわらず、マルチロボットシステムの利点は膨大です。産業事業の効率と生産性を大幅に向上させることができます。
産業用ロボットの市場にいる場合、またはマルチロボットシステムの拡大を検討している場合は、おしゃべりしたいと思います。この分野では多くの経験があり、特定のニーズに合わせた優れたソリューションを提供できます。手を差し伸べて、マルチロボットシステムであなたのビジネスを次のレベルに引き上げる方法についての会話を始めましょう。
参照
- Brady、M.、Paul、RP、＆Roth、B。（編）。 （1982）。ロボット工学。 MITプレス。
- Sicily、B。、＆Chatib、O。（編）。 （2016）。ロボット工学のスペイン人。スプリンガー。
- Choset、H.、Lynch、KM、Hutchinson、S.、Kantor、G.、Burgard、W.、Kavraki、Le、＆Thrun、S。（2005）。ロボットモーションの原則：理論、アルゴリズム、および実装。 MITプレス。