Universal wheel ratkaisua käytetään mm. MIR -robotin jokaisessa kulmassa, kun taas KUKA robotti tukeutuu Mecanum wheel ratkaisuun. Mecanum pyörän etu on, että sen avulla voidaan ajaa robottia vaikka suoraan sivuttaisliikkeellä vaikeaan tai ahtaaseen väliin.
4.3 AMR navigointi
Jotta mobiilirobotti pystyy navigoimaan rakennusten sisällä, sen tarvitsee tietää nykyi-nen sijainti ja orientaatio tilan sisällä. Sisätiloissa navigoitaessa suurena ongelmana on, että ei voida käyttää globaaleja paikannusmetodeja kuten esimerkiksi GPS. Lisäksi GPS:n paikannustarkkuus ei edes riitä sisätiloissa operoitaessa. Yksi mahdollinen rat-kaisu on käyttää SLAM -metodia eli robotti liikkuessaan lokalisoi ja kartoittaa samanai-kaisesti. Luodusta kartasta näytetään robotille staattiset objektit. Näistä se lokalisoi it-sensä ja osaa väistellä dynaamisia objekteja automaattisesti. Robotti luo polun pistei-den A ja B välille käyttäen perinteisesti joko 2D, 2.5D ja 3D algoritmeja. 2.5D syntyy, kun 3D -kuva muokataan 2D -kuvaksi. 2D- ja 2.5D -karttojen käyttö voi vähentää las-kennallista monimutkaisuutta verrattuna 3D -karttaan (Baltashov & Semakova 2018, 518-519).
Nykyaikaisissa mobiiliroboteissa lokalisointi toteutetaan käyttäen turvaskannereita. Tur-vaskannerit on asennettu hieman lattiatason yläpuolelle ja ne skannaavat niillä ympä-ristöä. Yhdessä mobiilialustassa on yleensä kaksi skanneria vastakkaisissa kulmissa,
set objektit kuten esim. seinät pilarit ja kaikki mikä ei liiku. Näistä objekteista robotti voi varmistaa skannereita hyödyntämällä oman paikkansa ja orientaationsa kartalta. Loput mitä robotti näkee tämän jälkeen, on jotakin mitä sen täytyy väistää. Jos eteen tulee dynaaminen objekti, niin robotti laskee uuden reitin ja väistää estettä (Zhang ym. 2018, 544-548).
4.4 Mobile Robot Swarm/ Fleet management
Mobile Robot Swarm tarkoittaa monen robotin yhtäaikaista koordinointia siten, että ro-botit tekevät yhteistyötä ja suorittavat tehtävän tai tehtäväjoukon itsenäisesti muuttu-vassa ympäristössä. Yksi monirobottijärjestelmän eduista on, että ne pystyvät suoritta-maan monta tehtävää yhtäaikaisesti. Joukko mobiilirobotteja voi tehdä joukon tehtäviä koordinoidusti, optimoidusti ja yhtäaikaisesti. Siihen tarvitaan ylemmän tason järjestel-mää, joka jakaa tehtävät yksittäisille roboteille. Ylemmän tason järjestelmän käyttö pa-rantaa kokonaissuorituskykyä, käytettyyn aikaan, energiaan ja muihin mittareihin ver-tailtuna. Kollektiivinen päätöksenteko vaatii monirobottijärjestelmissä kykyä päästä kon-sensukseen yksittäisten robottien välillä. Olemassa olevat metodit nojaavatkin tyypilli-sesti käytettävissä olevien vaihtoehtojen laadun mittaamiseen, josta seuraa neuvottelu ja päätöksenteko. Yhtenä tärkeänä tutkimuskysymyksenä pidetäänkin, että kuinka mo-nirobottijärjestelmät voivat tehdä kollektiivisia päätöksiä. Ylemmän tason järjestelmän olemassaolosta huolimatta mobiilirobottien on käytettävä lokalisointi ja navigointi meka-nismeja, jotta ne suoriutuvat kohteeseen suorittamaan annetut tehtävät. Jokaisen robo-tin tulee pystyä paikantamaan oma sijainrobo-tinsa, kuin myös muiden robottien sijainnit, jotta ne pääsevät kohteeseen ja samanaikaisesti kykenevät väistämään esteitä ja pitä-mään turvaetäisyydet toisiin mobiilirobotteihin (Awad ym. 2018, 4). Yleensä tämän tyyppiset järjestelmät toimivat serverillä ja ne ovat linkitettynä parvessa oleviin robottei-hin Wifi -verkon välityksellä. Serveri antaa tarvittavat käskyt tehtävistä ja kertoo myös muiden robottien sijainnit. Serveri ohjelmisto (fleet management) jakaa roboteille myös käskyt käydä lataamassa akut oikea aikaisesti. Fleet management ohjelmistoa tarvi-taan valmistajasta riippuen yleensä, kun on hankittu enemmän, kuin kaksi viiva kolme robottia. Osalla valmistajista tämä ohjelmisto kuuluu hintaan.
5 NELJÄN TUOTTEEN VERTAILU
Tässä kappaleessa esitellään neljän eri valmistajan tuotteet sisälogistiikan hoitoon. en-simmäinen ja toinen esimerkki ovat mobiilialustoja, joissa kuitenkin toiminnallisuudet eroavat toisistaan. Kolmas ja neljäs esimerkki ovat trukkityylisiä sovelluksia, joissa on kokoluokassa ja toiminnallisuudessa eroavaisuuksia. Kappaleen lopussa vertaillaan tuotteiden eroavaisuuksia keskenään.
5.1 Historia
KUKA on perinteinen robottivalmistaja, joka on perustettu 1898. Perustajina olivat Jo-hann Josef Keller and Jakob Knappich. Yritystoiminta alkoi, kun JoJo-hann ja Jakob löysi-vät asetyleeni esiintymän Saksassa Augsburgissa. Sähkölamppujen kehittyessä kaa-sun hinta laski ja yritys siirtyi valmistamaan ja kehittämään hitsauskoneita. 1900 luvun puoliväliin yritys valmisti erikoisajoneuvoja, hitsauslaitteistoja, ompelukoneita ja kirjoi-tuskoneita. 1971 yritys valmisti ensimmäisen robotilla operoidun hitsauslinjaston Daim-ler-Benzille. Maailman ensimmäinen teollinen kuusiakselinen sähköllä toimiva käsivar-sirobotti valmistui vuonna 1973. Tällä hetkellä KUKA on yksi maailman suurimmista ro-bottivalmistajista (KUKA HISTORY). KUKA:n liikevaihto vuonna 2019 oli n.3.3 miljardia euroa ja henkilöstöä oli n.14000. (Kymäläinen 2020).
KUKA:lta löytyy tällä hetkellä mobiilialustoja painoluokassa 400kg-90000kg:aa ja niitä voidaan linkittää peräkkäin niin, että kokonaispituus on jopa 30m. KUKA:n ratkaisuissa on käytetty Mecanum -pyöriä. Tämä tarkoittaa sitä, että alustaa voidaan liikutella XY-tasossa mihin suuntaan tahansa ja se helpottaa laitteiston siirtelyä ja paikoitusta ah-taissakin paikoissa (KUKA MOBILEPLATFORMS).
MIR eli Mobile Industrial Robots, mobiilirobotteja valmistava yritys, joka sijaitsee Tans-kan Odensessa. Ensimmäinen luonnos mobiilialustasta valmistui Lego palikoista teh-tynä vuonna 2011. Ensimmäinen prototyyppi ”Alfa-versio” valmistui huhtikuussa 2012 Niels Jul Jacobsenin toimesta. Varsinainen yritys perustettiin toukokuussa vuonna 2013 (MIR Presentation). Yrityksen liikevaihto vuonna 2019 oli n. 40 milj. euroa ja yri-tyksessä työskentelee n. 220 henkilöä (Trangbaek 2020). Yrityksellä on tällä hetkellä 191 jakelijaa 56:ssä eri maassa pääpainon ollessa Euroopassa ja Yhdysvalloissa (MIR
ja se työllistää n. 5400 työntekijää (TERADYNE Markkinakatsaus). Teradyne osti 2019 Autoguide yrityksen, joka tekee suuremman kantokykyluokan mobiilirobotteja täydentä-mään MIR:n alemman kantokykyluokan tuotteita (TERADYNE INC Vuosikertomus 2019, 2).
Agilox on robotiikka-alan yritys, joka suunnittelee ja valmistaa älykkäitä ”AGV” laitteis-toja sisälogistiikan tarpeisiin. Agilox:n tuotekehitys ja valmistus sijaitsee Itävallassa ja siellä tehdään kaikkia mekaniikka, sähkösuunnittelu ja automaatio/ navigointi ohjelmis-ton suunnittelu sekä valmistus. Yritys on perustettu vuonna 2017, sen liikevaihto on n.13 milj. euroa ja siellä työskentelee 45 henkilöä (Crunchbase/ AGILOX). Agilox on nopeasti kasvava yritys ja se toimii tällä hetkellä 15:a eri maassa. Suurin toimiva parvi tällä hetkellä on 11kpl robotteja (AGILOX Company).
Linde on globaalisti toimiva teollistenkaasuja ja insinööripalveluja tuottava yritys.
Vuonna 2019 yrityksen liikevaihto oli 25 miljardia euroa (LINDE About). Linde:llä työs-kentelee n.80000 työntekijää (LINDE Career). Yrityksen missio on tuottaa korkealaatui-sia ratkaisuja sekä teknologioita ja palveluita, jotka tekevät heidän akorkealaatui-siakkaistaan me-nestyneempiä ja auttaa ylläpitämään ja suojelemaan planeettaamme (Linde About).
Linde aloitti trukkiliiketoiminnan 1960 luvun lopussa ja se pääsi kasvamaan nopeasti suureksi tekijäksi hyödyntäen yrityksen suurta kokoa ja ostamalla kilpailijoita markki-noilta (Dienel 2004, 174-175). Linde Material Handling on yksi maailman johtavista trukki ja varastotarvike valmistajista. Valikoimaan kuuluu sähkö- ja dieseltrukit, varasto-tarvikkeet, kaluston hallinta ohjelmistot, automaatioratkaisut, kuljettajan avustusjärjes-telmät, koulutukset ja rahoituspalvelut trukki liiketoiminnan ympärillä. Linden ajoneuvo-valikoima käsittää 77 sarjaa, 382 mallivaihtoehtoa ja n. 10000 lisävarustevaihtoehtoa.
Linde valmistaa räätälöityjä kokonaisuuksia asiakkailleen logistiikan tarpeisiin (LINDE MH yleistä).
5.2 Hyötykuormaltaan lähellä olevien tuotteiden määrittelyt
Tässä osiossa vertaillaan eri valmistajien hyötykuormaltaan toisiaan lähellä olevien tuotteiden ominaisuuksia ja määrittelyjä.
Taulukko 6. Laitteisto määrittelyt. kuka.com, mobile-industrial-robots.com, Agilox.net, linde-mh.com.
Taulukko 6:sta voidaan helposti vertailla eri valmistajien tuotteiden ominaisuuksia kes-kenään. Alla olevissa kappaleissa avataan eroavaisuuksia enemmän.
KUKA:n Mobiilialustassa on 1500kg:n kantokyky ja se pystyy toimimaan autonomisesti ilman lattialle tai seiniin asennettavia lokalisointi merkkejä. KUKA:n navigointi ohjel-misto hyödyntää mm. turvaskannereita ja renkaissa olevia sensoreita luodessaan ym-päristöstä reaaliaikaista karttaa. KUKA hyödyntää kartan luonnissa SLAM metodia.
SLAM tulee sanoista Simultaneous, Localization and Mapping. Laitteisto pystyy lokali-soimaan itsenä käyttäen tätä karttaa ja vastaamaan ympäristössä tapahtuviin muutok-siin reaaliajassa. Virtuaalisten polkujen avulla mobiilialusta osaa siirtyä kohteimuutok-siin mää-riteltyjä reittejä pitkin ollen kuitenkin joustava muutoksille. Alustan paikoitustarkkuus on
±5mm. Alustassa on Mecanum-pyörät, joten se osaa liikkua XY-tasossa mihin suun-taan tahansa. Robotin päälle voidaan asentaa erilaisia laitteistoja kuljettimista robottei-hin asti (KUKA KMP1500 1). Kuva 5 on havainne kuva, miten laitetta voidaan mm. hyö-dyntää tehdasympäristössä.
KMP 1500 MIR 1000 Agilox L-Matic
2000 1350 1510 2285
800 920 800 804
470 320 1850 2370
711-935 226 380 1415
maks. hyötykuorma 1500 1000 1000 1200 maks. nopeus 1m/s 1.2m/s 1.4m/s 2m/s
toiminta aika 4h 8h 4-5h 5h
latausaika 1h 1h 0,25h ei tiedossa
Pituus Leveys korkeus paino