Intelligente Aktuatoren helfen Robot Valets bei der Optimierung

Sep 17, 2023

Manuelles automatisches Parken führt zu einer ineffizienten Raum- und Arbeitsausnutzung, einem Unfall- und Verletzungsrisiko für das Personal sowie zur Verbrennung von Kraftstoff.

Bevor ein neu hergestelltes Auto an einen Händler geliefert wird, wird es normalerweise zusammen mit Tausenden anderen auf einem großen Lagerplatz gelagert, wo es Tage oder sogar Monate lang stehen kann. Die Verwaltung dieser Parkplätze erfordert viele manuelle, zeitintensive Aufgaben: Die Mitarbeiter müssen jedes Auto starten, es sicher in einem dafür vorgesehenen Bereich parken, seinen Standort im Auge behalten und bei Bedarf leicht darauf zugreifen können, um es zu verteilen. Fahrzeugverwerter, Flughäfen, Autovermietungen und viele andere Unternehmen, die eine großvolumige Lagerung und einfache Abholung ihrer Autos benötigen, haben dieselben Probleme. Letztendlich führt das manuelle Parken von Autos zu einer ineffizienten Raum- und Arbeitsausnutzung, einem Unfall- und Verletzungsrisiko für das Personal sowie zur Verbrennung von Kraftstoff.

Das in Frankreich ansässige Unternehmen Stanley Robotics, ein führender Anbieter von Logistikrobotern für die Automobillagerung, hofft, dies zu ändern, indem es eine selbstgeführte, fahrzeugtragende Plattform anbietet, die ein Auto findet, es anhebt, sanft bewegt und in einem zugewiesenen Raum parkt . Wenn der Roboter am Auto ankommt, erkennen LIDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) seine Position, die Position der Räder und den Abstand zwischen ihnen und schieben die Plattform darunter. Sobald das Auto auf der Plattform ausgerichtet ist, helfen elektrische Linearaktuatoren von Thomson Industries, Inc. dabei, das Fahrzeug auf der Plattform zu sichern und anzuheben (Abbildung 1). Abbildung 1: Roboterkopf von Stanley Robotics mit auf der Plattform geladenem Auto. Aktuatoren von Thomson drehen Zangenarme, um Reifen zu greifen, die verhindern, dass Autos während der Fahrt von der Plattform rutschen.Thomson

Als Stanley Robotics 2015 seinen Roboter der ersten Generation entwickelte, verwendeten Ingenieure Hydraulikzylinder, um die beiden Arme oder Zangen der Plattform an ihren Platz zu bringen. Die Hydraulik hatte jedoch mehrere Nachteile, was sie dazu veranlasste, elektrische Aktuatoren für ihr Produkt der nächsten Generation zu erforschen.

„Es gab Lecks in der Hydraulik; sie waren wartungsintensiv“, sagte Thomas Ravasi, leitender Maschinenbauingenieur bei Stanley Robotics. „Ihre hohe Belastbarkeit war von Vorteil, aber sie sind langsamer als elektrische Aktuatoren und benötigen zusätzliche Komponenten wie Schläuche und Pumpen. Außerdem sind sie viel schwieriger in einen Roboter zu integrieren als elektrische Aktuatoren. Hydrauliksysteme verbrauchen auch mehr Energie, was wichtig ist.“ weil wir mit Batteriestrom betrieben werden und so viel wie möglich davon in Bewegung umsetzen müssen.“

Stanley Robotics entschied sich aufgrund umfangreicher Leistungsbenchmarks mit Wettbewerbern, Integrationstests auf 3D-CAD-Designsystemen und zahlreichen Berechnungen für die elektrischen Linearantriebe Thomson Electrak HD (Abbildung 2). Basierend auf dieser Analyse kam Stanley Robotics zu dem Schluss, dass die elektrischen Aktuatoren von Thomson ihre Anforderungen an die Sicherung des Fahrzeugs auf der Plattform, das Heben, die Intelligenz, die Wetterbeständigkeit und den Energieverbrauch erfüllen würden.

Abbildung 2. Die intelligenten Linearaktuatoren Electrak HD von Thomson mit integrierter Elektronik und CAN-Bus-Option machen eigenständige Steuerungen überflüssig. Thomson

Vor dem Anheben des Fahrzeugs muss es auf der Plattform gesichert werden. Stanley Robotics erreicht dies mit einer Zange, die unter jeden Reifen passt. Wenn der Roboter die Plattform zum ersten Mal unter das Auto schiebt, werden alle Zangen außer den beiden, die dem Roboterkopf am nächsten sind, zurückgezogen, sodass die Plattform die Breite der Räder freigeben kann (Abbildung 3).

Abbildung 3. Mit Ausnahme der beiden gezeigten festen Zangen bleiben sechs Zangen zurückgezogen, bis die Parkverwaltungssoftware von Stanley sechs Aktuatoren anweist, sie an ihren Platz zu bewegen, um die Fahrzeugreifen zu greifen.Thomson

Die beiden den Vorderrädern am nächsten liegenden Zangen bewegen sich nie und werden daher nicht betätigt. Sobald der Roboter erkennt, dass die Vorderräder Kontakt mit der festen Zange haben, fahren die Aktoren die beiden Zangen im verstellbaren hinteren Teil aus und bewegen sie nach hinten, bis sie die Vorderseite der Hinterräder berühren (Abbildung 4). Sobald er bestätigt, dass die Zange die Vorderseiten aller Reifen berührt, signalisiert der Roboter dem Aktuator, die verbleibenden vier Zangen zu drehen, um alle Räder zu greifen. Für diese wichtige Funktion verwendet Stanley Robotics sechs Electrak HD-Aktuatoren.

Abbildung 4: Thomson-Aktuatoren sind montiert, um das Schwenken der Zange zu ermöglichen.Thomson

„Wenn wir das Auto anheben, ruht sein gesamtes Gewicht auf der Zange, und die Last übt Druck auf den Aktuator innerhalb der Plattform aus, der versucht, die Zange innerhalb der Plattform zu schließen“, sagte Eric Cabrol, Leiter der Robotertechnik bei Stanley Robotics. „Die hohe statische Belastbarkeit elektrischer Aktuatoren ermöglicht es ihnen jedoch, wie eine Bremse zu funktionieren, um die Last in der richtigen Position zu halten.“

„Wir nutzen die Fähigkeit des Aktuators, von selbst anzuhalten. Die Software fordert den Aktuator auf, die Zange so weit wie möglich zu öffnen, und wenn sie die Räder berühren, erhöht der Aktuator den Halt, bis er seine maximale Kapazität erreicht und automatisch stoppt. Unser.“ Die eingebettete Software verfolgt all dies, indem sie den Stromverbrauch überwacht und den Winkel der Zange erfasst. Wenn der Winkel weit genug geöffnet ist, wenn der Strom einen festgelegten Sollwert überschreitet, geht das System davon aus, dass der Reifengriff ausreichend ist.“

Sobald die Räder arretiert sind, heben zwei Electrak HD-Aktuatoren die Plattform etwa fünf Zoll über den Boden.

Electrak HD-Aktuatoren verfügen über eine integrierte Elektronik, die es ihnen ermöglicht, an programmierten Sequenzen teilzunehmen und Informationen mit anderen Aktuatoren und Geräten zu kommunizieren.

„Wir haben die Software entwickelt, die wir in das System einbetten“, sagte Cabrol. „Durch die Integration in unsere Sensorarchitektur können wir die Bewegungen berechnen, die ausgeführt werden müssen, und den Aktoren mitteilen, was sie tun sollen. Unser PC sendet Nachrichten über Ethernet, dann leiten Ethernet-Signal-CAN-Konverter diese Nachrichten an die Aktoren weiter. Die intelligenten Aktoren von Thomson leisten dies.“ all diese Möglichkeiten plus genaue Rückmeldung über ihre Position entlang ihres Hubs. Bei einem hydraulischen Aktuator müssten wir das hinzufügen.“

Thomson Electrak HD-Aktuatoren können bei Temperaturen von -40 °C (-40 °F) bis +85 °C (185 °F) betrieben werden. Das obere Ende des Temperaturbereichs ist besonders wichtig, da ein Großteil der Aktivitäten des Roboters auf Asphalt ausgeführt wird, der Wärme absorbiert. Cabrol sagte, sie hätten Temperaturen von bis zu 60 °C (140 °F) gemessen.

„Die IP-Schutzart des Electrak HD ist sehr attraktiv“, sagte Cabrol. „Wir haben Fälle gesehen, in denen die Roboterplattformen vollständig untergetaucht waren. Obwohl wir sie natürlich niemals unter Wasser betreiben würden, möchten wir, dass sie wieder voll funktionsfähig sind, wenn das Wasser untergeht.“

Die Kugelumlaufspindeltechnologie von Thomson-Aktuatoren ist sehr energieeffizient. Betreiber können mit elektrischen Aktuatoren mehr Autos mit einer einzigen Ladung bewegen als mit hydraulischen Antrieben. „Da die elektrischen Stellantriebe nicht ständig laufen müssen, verlieren wir auf diese Weise weniger Batterieleistung“, sagte Cabrol. Gleichzeitig sagt er jedoch, dass die Roboter auf einigen Grundstücken rund um die Uhr laufen, und auch dort helfe die Batterieeffizienz.

Die meisten Parkplätze mit hohem Verkehrsaufkommen wirken sich auf das Endergebnis ihrer Betreiber aus. Je schneller die Stellantriebe also dazu beitragen können, mehr Autos auf weniger Platz zu parken, desto wertvoller sind sie für die Parkplatzbesitzer und -manager. Elektrische Stellantriebe bieten in dieser Hinsicht zusätzliche Vorteile, da sie den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Stellantriebe und nicht wie bei den meisten hydraulischen Lösungen nacheinander ermöglichen.

„Unsere Roboter können die Raumausnutzung in den meisten Lagerparks um bis zu 50 Prozent verbessern“, sagte Cabrol. „Wir können Fahrzeuge näher beieinander parken, weil wir die Türen nicht öffnen müssen. Wir können die Zufahrtsspuren vereinfachen, weil unsere Software genau weiß, wo sich jedes Fahrzeug befindet und wann es ein- und aussteigen muss. Und das, ohne starten zu müssen.“ das Auto hochzufahren, es zu fahren und Benzin zu verbrauchen, was Auswirkungen auf die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks hat.“

Durch ihre Kombination aus statischer Stärke, Intelligenz, Robustheit und Effizienz haben die elektrischen Linearantriebe Thomson Electrak HD ihren Wert für die automatischen Lager- und Bereitstellungssysteme von Stanley Robotics unter Beweis gestellt und werden auch künftig deren Anforderungen erfüllen.