Jeśli kiedykolwiek widziałeś robota śledzącego w pomieszczeniach, który płynnie przesuwał się obok pracownika w magazynie, na polu rolniczym lub w zakładzie produkcyjnym, prawdopodobnie zastanawiałeś się: czy ta technologia wykonuje swoje zadanie w oparciu o Wi-Fi? Jako dostawca tych systemów nieustannie dostaję to pytanie – od właścicieli małych firm rozważających zakup pierwszego robota po inżynierów rozwiązujących problemy z istniejącymi flotami. Krótka odpowiedź brzmi: nie zawsze. Aby jednak zrozumieć, kiedy Wi-Fi ma znaczenie (a kiedy nie), musimy przeanalizować sposób działania robotów śledzących w pomieszczeniach, kompromisy między opcjami łączności oraz sposób, w jaki nasz zespół projektuje nasze modele, aby pasowały do rzeczywistych przypadków użycia.
Najpierw spójrzmy na to, czym jest robot śledzący w pomieszczeniach. W przeciwieństwie do pojazdów autonomicznych pracujących na zewnątrz, maszyny te są przeznaczone do stosowania w ograniczonych, często dynamicznych środowiskach wewnętrznych – na przykład w ciasnych korytarzach magazynowych, zatłoczonych halach produkcyjnych lub rzędach sadów, gdzie ścieżki pracowników i maszyn stale się krzyżują. Ich podstawowe zadanie jest proste, ale krytyczne: podążaj za operatorem w stałej, bezpiecznej odległości, przenoś ciężkie ładunki i unikaj przeszkód bez konieczności ręcznego kierowania co sekundę. Aby tego dokonać, potrzebują dwóch kluczowych zestawów technologii: systemu percepcji umożliwiającego śledzenie „przywódcy” (człowieka) oraz systemu kontroli umożliwiającego dostosowanie ich ruchu. Tutaj zaczyna się debata na temat łączności.
Wiele osób zakłada, że Wi-Fi nie podlega negocjacjom w przypadku żadnego podłączonego robota. W końcu Wi-Fi stanowi szkielet większości biurowych i przemysłowych sieci IoT, logiczne jest zatem założenie, że jest ono potrzebne do przesyłania danych między robotem a centralnym centrum sterowania lub do udostępniania instrukcji nawigacyjnych. Rzecz jednak w tym, że w przypadku większości robotów śledzących w pomieszczeniach krytyczne działanie w czasie rzeczywistym — śledzenie człowieka i reagowanie na przeszkody — nie wymaga działania chmury ani centralnego serwera. Prace te są przetwarzane na pokładzie samego robota przy użyciu szeregu czujników: LiDAR do mapowania 3D, systemy kamer do rozpoznawania ludzi, czujniki ultradźwiękowe do wykrywania przeszkód z bliskiej odległości, a czasami ultraszerokopasmowe latarnie UWB (ultraszerokopasmowe) do precyzyjnego pozycjonowania. Oznacza to, że przez większość czasu robot działa niezależnie, bez polegania na Wi-Fi.
Widziałem to na własne oczy w przypadku naszych modeli podwozi typu Drive-by-Wire, podstawowego elementu wielu naszych robotów śledzących do użytku w pomieszczeniach. Obudowa Drive-by-Wire została zaprojektowana tak, aby bezproblemowo integrować się z naszym oprogramowaniem percepcyjnym i lokalnie obsługuje całą logikę sterowania. W zeszłym roku mieliśmy klienta w zakładzie przetwórstwa spożywczego, który działa w strefie o dużym obciążeniu Wi-Fi z setek innych urządzeń: monitorów temperatury, sterowników przenośników taśmowych, a nawet telefonów komórkowych pracowników. Początkowo poprosili o robota zależnego od Wi-Fi, ale po przetestowaniu naszego modelu obudowy Drive-by-Wire zdali sobie sprawę, że przetwarzanie na pokładzie eliminuje ryzyko opóźnień lub zerwania połączeń. W rzeczywistości ich flota robotów działa obecnie z sprawnością na poziomie 99,9% w porównaniu do 95% w przypadku starego systemu opartego na Wi-Fi, ponieważ nie muszą czekać, aż sygnały sieciowe dostosują swoją ścieżkę, gdy pracownik stanie przed nimi lub przesunie się paleta.
To powiedziawszy, Wi-Fi rzeczywiście odgrywa rolę w robotach śledzących pracujących w pomieszczeniach, ale nie w przypadku krytycznej funkcji „śledzenia”. Wi-Fi przydaje się do zadań drugorzędnych, które dodają wartość do systemu, takich jak zarządzanie flotą, gromadzenie danych i zdalne aktualizacje. Na przykład, jeśli w magazynie znajduje się kilkanaście robotów śledzących, Wi-Fi umożliwia połączenie ich wszystkich z centralnym pulpitem nawigacyjnym, na którym można śledzić ich lokalizację, monitorować poziom obciążenia i dostosowywać ich trasy, jeśli część obiektu jest zamknięta z powodu prac konserwacyjnych. Ułatwia także przesyłanie aktualizacji oprogramowania do wielu robotów jednocześnie, zamiast konieczności łączenia każdego z nich indywidualnie. Kluczem jest oddzielenie kontroli w czasie rzeczywistym (która musi być lokalna i mieć małe opóźnienia) od zarządzania w czasie innym niż rzeczywisty (które może bezpiecznie korzystać z Wi-Fi).
Kompromisy stają się jeszcze wyraźniejsze, gdy przyjrzymy się konkretnym przypadkom użycia. Weźmy nasze roboty do transportu rolniczego, które są rodzajem robota podążającego w pomieszczeniach, przeznaczonego do szklarni i małych gospodarstw rolnych. Roboty te działają w środowiskach, w których zasięg Wi-Fi jest często nierówny – rolnicy nie mają sieci przewodowych przecinających całą ich uprawę, a metalowe ramy szklarni mogą blokować sygnały bezprzewodowe. W przypadku naszych robotów do transportu rolniczego zaprojektowaliśmy je tak, aby działały bez Wi-Fi w celu realizacji podstawowych funkcji: śledzą pracowników rolnych przenoszących warzywa doniczkowe do stacji pakowania, korzystają z czujników pokładowych, aby uniknąć wpadania na podniesione grządki lub inny sprzęt, a także przenoszą ładunki o masie do 500 funtów. Kiedy jednak rolnik skończy dzień, może połączyć się przez Wi-Fi, aby pobrać dane o liczbie ładunków przeniesionych przez robota, a nawet zaprogramować robota, aby automatycznie wracał do stacji ładującej. Ta elastyczność sprawiła, że modele te stały się popularne wśród małych i średnich gospodarstw, gdzie infrastruktura Wi-Fi jest kwestią drugorzędną.
Innym przykładem jest nasz pojazd Orchard Transporter, który jest przeznaczony do zakładania sadów w pomieszczeniach zamkniętych – pomyśl o sadach o kontrolowanym środowisku, w których drzewa owocowe rosną w rzędach w dużym budynku. Pomieszczenia te często mają długie i wąskie przejścia, w których sygnały Wi-Fi mogą słabnąć w kierunku tyłu budynku. Nasz transporter sadowniczy wykorzystuje kombinację sygnalizatorów UWB do pozycjonowania i przetwarzania na pokładzie, więc nawet jeśli pracownik przeniesie się do części sadu bez Wi-Fi, robot będzie podążał bez przerwy. Klienci testowali zarówno wersje tych robotów zależne od Wi-Fi, jak i te bez Wi-Fi, a koszty posiadania modeli bez Wi-Fi były o 12% niższe w ciągu dwóch lat, ponieważ nie wymagały dodatkowych punktów dostępu Wi-Fi do pokrycia dużej powierzchni sadu.
Oczywiście Wi-Fi nie zawsze jest złym wyborem – istnieją scenariusze, w których ma to sens. Na przykład nasz robot do kontroli dróg, który został zaprojektowany do poruszania się po drogach wewnętrznych w zakładach produkcyjnych, wykorzystuje Wi-Fi zarówno do realizacji funkcji podstawowych, jak i drugorzędnych. W takich warunkach obiekty często mają niezawodne, szybkie sieci Wi-Fi, a robot kontroli drogowej nie tylko podąża za człowiekiem, ale także zbiera dane na temat stanu podłogi, temperatury i wydajności sprzętu. Wi-Fi umożliwia wysyłanie danych do centralnego serwera w czasie rzeczywistym, dzięki czemu kierownicy obiektów mogą na bieżąco monitorować pojawiające się problemy związane z bezpieczeństwem. Może także łączyć się z innymi systemami, takimi jak kontrola dostępu obiektu, aby mieć pewność, że porusza się tylko w autoryzowanych obszarach. Różnica polega na tym, że sterowanie robotem w czasie rzeczywistym nadal odbywa się na pokładzie; Wi-Fi służy wyłącznie do udostępniania danych szerszej sieci obiektowej.
Kiedy więc robot śledzący w pomieszczeniach faktycznie potrzebuje Wi-Fi? Nakreślmy kluczowe scenariusze: Po pierwsze, jeśli potrzebujesz zdalnego monitorowania w czasie rzeczywistym każdego robota w dużej flocie, Wi-Fi jest najskuteczniejszym sposobem połączenia ich wszystkich. Po drugie, jeśli Twój robot jest zintegrowany z innymi systemami obiektu, takimi jak oprogramowanie do zarządzania zapasami, sterowanie przenośnikami lub systemy bezpieczeństwa, Wi-Fi umożliwia bezproblemową integrację. Po trzecie, jeśli chcesz włączyć zdalne aktualizacje oprogramowania, jest to łatwiejsze dzięki Wi-Fi niż przy połączeniu fizycznym. Jednak do podstawowej funkcji, jaką jest podążanie za człowiekiem i bezpieczne poruszanie się, Wi-Fi jest rzadko potrzebne.
Często spotykanym błędnym przekonaniem jest to, że bez Wi-Fi roboty nie mogą „poznać” swojego otoczenia. Jednak nowoczesne pokładowe systemy percepcji przeszły długą drogę. Nasz hydrauliczny wózek zrzutowy, kolejny robot śledzący w pomieszczeniach, jaki oferujemy, wykorzystuje wbudowaną technologię jednoczesnej lokalizacji i mapowania (SLAM) do tworzenia mapy 2D otoczenia w czasie rzeczywistym. Oznacza to, że nie korzysta z Wi-Fi, aby wiedzieć, gdzie się znajduje, jakie przeszkody są wokół niego lub jak przedostać się z punktu A do punktu B, podążając za pracownikiem. Przetestowaliśmy ten model w centrum dystrybucyjnym o powierzchni 30 000 stóp kwadratowych bez kopii zapasowej Wi-Fi i działał niezawodnie przez sześć miesięcy bez żadnego połączenia sieciowego. Wi-Fi pojawiło się tylko wtedy, gdy kierownik obiektu chciał sporządzić miesięczny raport na temat wykorzystania wózka.
Porozmawiajmy teraz o tym, dlaczego jest to ważne dla firm. Inwestycja w roboty śledzące w pomieszczeniach to poważna decyzja — potrzebujesz systemu, który będzie działał wtedy, gdy go potrzebujesz, bez dodatkowych kosztów infrastruktury. Jeśli zdecydujesz się na robota zależnego od Wi-Fi, nie płacisz tylko za samego robota; może być konieczne dodanie większej liczby punktów dostępu, rozbudowa sieci i zajęcie się bieżącą konserwacją tej sieci. Jeśli w Twojej przestrzeni Wi-Fi jest zatłoczone lub martwe strefy, możesz spotkać się z przestojami lub niewiarygodną wydajnością. Z drugiej strony robot śledzący bez Wi-Fi ma niższe początkowe koszty infrastruktury, jest bardziej odporny na problemy z siecią i dobrze sprawdza się w przestrzeniach, w których zbudowanie silnej sieci Wi-Fi jest niepraktyczne.
To powiedziawszy, nie ma dwóch takich samych operacji. Magazyn o powierzchni 50 000 stóp kwadratowych z solidną siecią Wi-Fi może zyskać na robotach obsługujących Wi-Fi, które integrują się z systemami magazynowymi, natomiast mała szklarnia z nieregularnym Wi-Fi zyska większą wartość dzięki modelowi bez Wi-Fi. Naszym zadaniem jako dostawcy nie jest narzucanie jednej opcji drugiej, ale pomoc klientom w zrozumieniu ich potrzeb i wybraniu właściwej konfiguracji. Na przykład niedawno współpracowaliśmy z firmą 3PL, która miała dwa obiekty: jedno z pełnym zasięgiem Wi-Fi, drugie z tylko podstawowym sygnałem. W przypadku pierwszego obiektu zarekomendowaliśmy model hybrydowy, który wykorzystuje Wi-Fi do zarządzania flotą i lokalne przetwarzanie do kontroli śledzenia. W drugim przypadku wykorzystaliśmy nasze modele obudów Drive-by-Wire bez Wi-Fi, które działały o 10% wydajniej, ponieważ nie musiały przetwarzać danych w słabej sieci.
Kolejną rzeczą do rozważenia jest przyszła skalowalność. Jeśli planujesz powiększyć flotę robotów, Wi-Fi może stać się wąskim gardłem, jeśli nie masz wystarczającej liczby punktów dostępu. Z drugiej strony system bez Wi-Fi można skalować po prostu dodając więcej robotów, ponieważ każdy z nich działa niezależnie. Nasi klienci zaczynali od dwóch robotów bez Wi-Fi i rozrastali się do 20 w ciągu trzech lat, a wszystko to bez żadnych zmian w sieci ich placówki. Taka skalowalność jest dużym plusem dla firm, które dopiero testują automatyzację po raz pierwszy.
Oczywiście istnieją przypadki brzegowe, w których Wi-Fi może być konieczne, nawet w przypadku funkcji śledzenia w pomieszczeniach. Na przykład, jeśli Twój robot musi połączyć się z usługą nawigacji w chmurze, która jest aktualizowana w czasie rzeczywistym, będzie to wymagało dostępu do Internetu, który często wykorzystuje Wi-Fi. Jednak w przypadku większości standardowych zastosowań w pomieszczeniach zamkniętych — transport ładunków, pomoc pracownikom, przenoszenie materiałów w ramach stacjonarnego obiektu wystarczy, a Wi-Fi jest opcjonalne.
Wracając do pierwotnego pytania: czy robot śledzący w pomieszczeniach wymaga Wi-Fi do działania? Odpowiedź brzmi: nie, nie ze względu na jego podstawową funkcję, jaką jest podążanie za człowiekiem i bezpieczne działanie. Wi-Fi jest przydatnym narzędziem do zarządzania, udostępniania danych i integracji z innymi systemami, ale nie jest wymagane. Najlepsze roboty śledzące do użytku w pomieszczeniach są zaprojektowane tak, aby były elastyczne, dając klientom możliwość korzystania z Wi-Fi, gdy dodaje to wartości, lub działania bez niego, gdy jest to lepiej dopasowane do ich przestrzeni i potrzeb.
Jeśli zastanawiasz się nad dodaniem robotów śledzących do swoich działań w pomieszczeniach i chcesz wybrać odpowiednią konfigurację dla swojej firmy, nasz zespół jest tutaj, aby Ci pomóc. Projektujemy nasze modele tak, aby zrównoważyć niezawodność, elastyczność i koszty, niezależnie od tego, czy potrzebujesz systemu bez Wi-Fi do szklarni, czy modelu hybrydowego do połączonego zakładu produkcyjnego. Aby dowiedzieć się więcej na temat naszych podwozi typu Drive-by-Wire, robotów do transportu rolniczego, pojazdów do transportu sadów, robotów do kontroli drogowej lub hydraulicznych wózków wywrotkowych, skontaktuj się z naszym zespołem sprzedaży w celu omówienia Twoich konkretnych potrzeb.
Referencje
- Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO). (2020). Roboty i urządzenia zrobotyzowane – Wymagania bezpieczeństwa dotyczące robotów mobilnych (ISO 13482:2014). Genewa, Szwajcaria: ISO.
- Stowarzyszenie Przemysłu Robotyki (RIA). (2022). Aktualizacja rynku: Roboty mobilne do zastosowań przemysłowych. Ann Arbor, MI: RIA.
- Zhang, Y., Wang, H. i Li, S. (2021). Przetwarzanie na pokładzie a łączność z chmurą dla nawigacji robota mobilnego w dynamicznych środowiskach wewnętrznych. Journal of Field Robotics, 38(7), 1245-1262.
- Europejskie Stowarzyszenie Robotyki (euRobotics). (2023). Przewodnik dotyczący wdrażania autonomicznych robotów mobilnych (AMR): przypadki zastosowań w przemyśle i rolnictwie. Bruksela, Belgia: euRobotics.
- Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST). (2022). Wskaźniki wydajności Wi-Fi dla przemysłowych systemów robotycznych IoT. Gaithersburg, Maryland: NIST.
