Система управління і контролю переміщення роботів маніпуляторів автоматизованого складу

Abstract

Автоматизація складів із використанням роботів-маніпуляторів та мобільних роботів нині стрімко поширюється у логістиці та виробництві. Підприємства впроваджують роботизованні системи для підвищення продуктивності, точності і безпеки операцій складу [16]. Завдяки автономним мобільним роботам (AMR) та автоматизованим транспортним засобам (AGV) компанії можуть автоматично переміщувати товари, виконувати комплектацію замовлень та оптимізувати складські процеси без безпосередньої участі людини. За оцінками аналітиків, ринок мобільних роботів має стрімке зростання – до 2027 року 75% компаній будуть використовувати “кібер-фізичні” технології (зокрема мобільних роботів) на складах, а щорічні продажі мобільних роботів зростуть з 4.5 млрд дол. у 2023 до понад 14 млрд дол. у 2027 [5]. Очікується, що у 2024 році буде продано близько 200 тисяч мобільних роботів (на 25% більше, ніж у 2023), а в 2027 – вже до 700 тисяч одиниць [5]. Такі тенденції підтверджують актуальність розвитку систем управління і контролю руху роботів на складах. Впровадження роботизований систем дозволяє розв’язати ряд проблем традиційної складської логістики. По-перше, роботи можуть працювати цілодобово без перерв, що підвищує пропускну здатність складу та скорочує час виконання операцій. По-друге, автоматизація зменшує залежність від людського фактору та кадрових проблем: роботизовані візки та маніпулятори не беруть лікарняних, не втомлюються і можуть виконувати монотонні завдання без падіння продуктивності [1]. По-третє, використання роботів підвищує безпеку праці – автономні системи оснащені сенсорами, що запобігають зіткненням, і беруть на себе важкі або небезпечні операції, зменшуючи ризик травматизму працівників [1][16]. того, роботи дозволяють ефективніше використовувати складські площі: автономні штабелери можуть працювати у вужчих проходах та на більшу висоту, ніж це безпечно для людини, що економить простір на складі [1]. Таким чином, дослідження і розробка системи управління та контролю переміщення роботів -маніпуляторів для автоматизованого складу є надзвичайно актуальними з огляду на сучасні тенденції Industry 4.0. Така система має забезпечувати надійну навігацію роботів у динамічному середовищі складу, уникнення перешкод (у тому числі рухомих), координацію дій декількох роботів, а також інтегруватися з загальною системою управління складом (WMS) для отримання завдань та звітності. У даній роботі представлено комплексне дослідження та розробку такої системи – від теоретичного обґрунтування вибору сенсорів і алгоритмів, до практичної реалізації програмного забезпечення на Python та економічного аналізу доцільності впровадження. Метою роботи є створення системи керування переміщенням роботів-маніпуляторів автоматизованого складу, що забезпечує ефективну та безпечну навігацію з використанням сучасних сенсорів (радарів) для виявлення перешкод і оптимальних алгоритмів планування маршрутів (A*, D* тощо). Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: Провести аналіз сенсорних систем для виявлення перешкод у робототехнічних комплексах складу і обґрунтувати вибір радарних датчиків, визначити принцип їх роботи та оптимальне розміщення на роботі. Дослідити алгоритми навігації та прокладки шляхів (A*, Dijkstra, D*, RRT тощо), оцінити їх ефективність та придатність до динамічного середовища; навести порівняльний аналіз з формулами і теоретичними оцінками.У роботі використано сучасні наукові публікації, технічну документацію та матеріали виробників обладнання. Це забезпечує актуальність і достовірність представлених даних та рішень. Робота складається з чотирьох розділів: теоретичного обґрунтування, конструкторської частини, розділу реалізації програмного забезпечення та економічного обґрунтування, а також містить вступ, висновки та список використаних джерел