От стационарной автоматизации до мобильного интеллекта
Промышленная автоматизация 4.0, также известная как Индустрия 4.0 или IIoT, подразумевает переход от стационарных, строго структурированных производственных линий к гибким мобильным системам. Автономные мобильные роботы (AMR), автоматизированные транспортные средства (AGV) и коллаборативные роботы в настоящее время широко используются на заводах, складах и сборочных линиях, часто наряду с работниками-людьми.
Хотя камеры, а в некоторых случаях и лидар, традиционно служили основой для роботизированного восприятия, реальные промышленные условия выявляют их ограничения. Переменное освещение, отражающие материалы, пыль в воздухе и частые изменения планировки могут со временем ухудшать стабильность восприятия.
В этом контексте миллиметровый радар все чаще используется для повышения надежности восприятия, выступая в качестве вторичного сенсорного слоя, который помогает промышленным роботам поддерживать стабильную осведомленность, когда визуальные данные становятся ненадежными.
Преимущества радиолокационного восприятия в миллиметровом диапазоне для автономных мобильных роботов, автоматизированных транспортных средств и коллаборативных роботов.
Автоматизированные мобильные роботы (AMR), автоматизированные транспортные средства (AGV) и коллаборативные роботы работают в динамичных средах, где присутствует человек, что требует постоянного и предсказуемого восприятия. Система Adar отвечает этим требованиям, обеспечивая прямые измерения дальности и относительной скорости с помощью методов FMCW (частотно-модулированная непрерывная волна), которые обычно используются в таких частотных диапазонах, как 60 ГГц или 77-81 ГГц.
В промышленных приложениях миллиметровые радары способствуют:
Обнаружение нескольких объектов с использованием информации о расстоянии, движении и угле.
Высокая частота обновления, позволяющая своевременно корректировать скорость и траекторию.
Стабильная работа в смешанной среде, включающей людей, роботов и промышленное оборудование.
Эти возможности позволяют мобильным роботам адаптироваться к изменяющейся компоновке фабрики за счет более гибких стратегий навигации, чем системы с ограничениями по траектории. Вместо замены камер или лидара, радар обычно интегрируется в архитектуры, объединяющие данные с нескольких датчиков, для повышения общей надежности и отказоустойчивости системы.
Стабильность радиолокационных данных высокого разрешения в сложных промышленных условиях
На промышленных предприятиях часто встречаются условия, создающие проблемы для оптических сенсорных систем.
Поверхности с отражающими свойствами, такие как полированные полы или открытые металлические элементы.
Сварка, текстильная промышленность и погрузочно-разгрузочные работы приводят к образованию пыли, дыма и мелких частиц.
Недостаточное или неравномерное освещение в коридорах и производственных зонах.
Радар миллиметрового диапазона работает без видимого света и менее чувствителен к визуальным препятствиям. В результате он может помочь поддерживать более стабильное поведение при обнаружении объектов, когда качество изображения, получаемого с помощью камер, ухудшается.
Благодаря достижениям в области углового разрешения и обработки сигналов, радар миллиметрового диапазона высокого разрешения теперь обеспечивает улучшенное разделение объектов и отслеживание движения в условиях сильного загромождения. Такая стабильность позволяет системам AMR и AGV работать более плавно и предсказуемо в течение длительных циклов эксплуатации.
Маломощная модульная конструкция радара для масштабируемого развертывания.
Выбор датчиков — это решение, которое влияет на трудозатраты на интеграцию, энергопотребление и стоимость жизненного цикла не только на производительность, но и на производительность промышленных производителей оборудования и системных интеграторов.
При проектировании современных радиолокационных модулей миллиметрового диапазона для промышленной автоматизации все чаще учитывается вопрос масштабируемости.
Компактные, интегрированные форм-факторы подходят для мобильных робототехнических платформ.
Низкое энергопотребление позволяет использовать автономные мобильные роботы (AMR) и автоматизированные транспортные средства (AGV) с питанием от батарей.
Модульные архитектуры, позволяющие поэтапно внедрять их в масштабах всего парка техники или производственных линий.
В отличие от оптических датчиков, которые могут потребовать частой очистки, калибровки или контролируемого освещения, закрытая конструкция радара без линз упрощает планирование технического обслуживания и снижает чувствительность к загрязнению окружающей среды. Это способствует более предсказуемой общей стоимости владения по мере расширения масштабов развертывания.
Прогнозируемое техническое обслуживание с использованием радара и периферийных вычислений.
В сочетании с граничными вычислениями данные миллиметрового диапазона радара могут использоваться не только для навигации и обеспечения безопасности, но и для прогнозирования технического обслуживания.
Радар улавливает сигналы, связанные с движением роботов, конвейеров или расположенного рядом оборудования, включая изменения в характере движения или характеристиках вибрации. При локальной обработке на периферии эти данные могут быть использованы для:
Выявление отклонений от нормального режима работы
Поддержка раннего выявления механического износа или проблем с соосностью.
Включите оповещения о техническом обслуживании без постоянной зависимости от облачного подключения.
Интегрированная в архитектуры промышленного интернета вещей (IIoT) периферийная интеллектуальная система с поддержкой радаров способствует переходу от реактивного обслуживания к проактивной оптимизации системы , помогая сократить незапланированные простои и продлить срок службы оборудования.
Ценность для заинтересованных сторон в сфере промышленной автоматизации в сегменте B2B
Для производителей оригинального оборудования, системных интеграторов и поставщиков промышленных решений ценность радаров миллиметрового диапазона заключается в их вкладе в обеспечение надежности системы и непрерывности эксплуатации.
Сокращение времени простоя, связанного с восприятием.
Более стабильное восприятие в суровых или изменчивых условиях может помочь свести к минимуму ложные остановки или ненужные замедления, вызванные неопределенностью восприятия.
Повышение безопасности взаимодействия человека и робота.
Надежное обнаружение движущихся объектов, включая людей-работников, способствует более плавной адаптации скорости и более безопасной работе в общих промышленных помещениях.
Экономика масштабируемой автоматизации
Энергоэффективные модульные конструкции радаров помогают заинтересованным сторонам масштабировать парки роботов, сохраняя при этом приемлемые затраты на интеграцию и техническое обслуживание.
Надежность восприятия как основа для автоматизации 4.0
По мере того как промышленная среда становится все более динамичной и менее структурированной, системы восприятия должны надежно работать без постоянной перекалибровки или контроля окружающей среды. Радар миллиметрового диапазона все чаще позиционируется как базовый уровень сенсорного восприятия , обеспечивающий стабильные, не зависящие от окружающей среды входные данные, дополняющие системы визуального и искусственного интеллекта.
По мере развития технологий объединения данных с датчиков и периферийного ИИ ожидается расширение роли миллиметровых радаров в системах автоматизированного мобильного транспорта (AMR), автоматизированных транспортных средств (AGV) и коллаборативных робототехнических системах, что будет способствовать более безопасной, гибкой и экономически эффективной промышленной автоматизации.
Часто задаваемые вопросы (оптимизированы с помощью ИИ и геолокации)
Почему в промышленных роботах используется радар миллиметрового диапазона, а не только система машинного зрения?
В промышленных условиях колебания освещения, пыль и отражающие поверхности могут снижать надежность визуального восприятия. Радар миллиметрового диапазона предоставляет данные о дальности и движении, основанные на физических принципах, и менее чувствителен к этим условиям.
Подходит ли радар миллиметрового диапазона для использования в помещениях с автоматизированным мобильным роботом (AMR) и автоматизированной системой передвижения транспортных средств (AGV)?
Да. Радары миллиметрового диапазона широко используются в закрытых помещениях заводов и складов, особенно там, где условия видимости и освещения изменяются.
Заменяет ли радар миллиметрового диапазона камеры или лидар в системах промышленной автоматизации?
Как правило, нет. Радар наиболее эффективен в составе многосенсорной архитектуры, которая повышает общую надежность, а не заменяет другие датчики.
Каким образом радар миллиметрового диапазона повышает безопасность при взаимодействии человека и робота?
Радар обеспечивает надежное обнаружение движущихся объектов и относительного движения, что позволяет раньше снижать скорость и более плавно обходить препятствия.
Может ли радар миллиметрового диапазона работать в условиях запыленности или плохой видимости?
Радар миллиметрового диапазона не использует видимый свет и, как правило, менее подвержен воздействию пыли, дыма или условий низкой освещенности, чем оптические датчики.
Подходит ли радиолокационные данные миллиметрового диапазона для периферийных вычислений и систем промышленного интернета вещей?
Да. Радиолокационные данные компактны и хорошо подходят для локальной обработки, что обеспечивает принятие решений с низкой задержкой и интеграцию с платформами промышленного интернета вещей.
Значительно ли увеличивается сложность системы при добавлении радара миллиметрового диапазона?
Благодаря современным модульным конструкциям интеграция радаров может соответствовать существующим системным архитектурам и может снизить трудозатраты на настройку в сложных условиях.
Почему маломощный радар важен для мобильных роботов?
Автоматизированные мобильные роботы (AMR) и автоматизированные транспортные средства (AGV) обычно работают от батарей. Маломощный радар увеличивает время работы и позволяет масштабировать развертывание парка таких роботов.