Los actuadores inteligentes ayudan a los robots de servicio a optimizar la alta

Sep 17, 2023

El estacionamiento manual de automóviles da como resultado una utilización ineficiente del espacio y la mano de obra, riesgo de accidentes y lesiones para los asistentes y quema de combustible.

Antes de que un automóvil recién fabricado se entregue a un concesionario, generalmente se une a miles de otros en un gran lote de almacenamiento donde puede permanecer durante días o incluso meses. Administrar estos lotes requiere muchas tareas manuales que requieren mucho tiempo: los asistentes deben encender cada automóvil, estacionarlo de manera segura en un área designada, realizar un seguimiento de su ubicación y poder acceder a él fácilmente para su distribución cuando sea necesario. Los revendedores de vehículos, aeropuertos, servicios de alquiler de automóviles y muchas otras empresas que requieren almacenamiento de automóviles de gran volumen y fácil recuperación comparten estos mismos problemas. En última instancia, el estacionamiento manual de automóviles da como resultado una utilización ineficiente del espacio y la mano de obra, riesgo de accidentes y lesiones para los asistentes y quema de combustible.

Stanley Robotics, con sede en Francia, un proveedor líder de robots de logística de almacenamiento de automóviles, espera cambiar todo eso, ofreciendo una plataforma de transporte de vehículos autoguiada que encuentra un automóvil, lo levanta, lo mueve suavemente y lo estaciona en un espacio asignado. . Cuando el robot llega al automóvil, los sensores de detección de luz y rango (LIDAR) detectan su posición, la posición de las ruedas y la distancia entre ellas, y deslizan la plataforma debajo. Una vez que el automóvil está alineado en la plataforma, los actuadores lineales eléctricos de Thomson Industries, Inc. ayudan a asegurar el vehículo en la plataforma y levantarlo (Figura 1). Figura 1: Cabeza robótica de Stanley Robotics con un carro cargado en la plataforma. Los actuadores de Thomson giran los brazos de las pinzas para sujetar los neumáticos y evitar que los automóviles se deslicen fuera de la plataforma mientras están en movimiento. Thomson

Cuando Stanley Robotics creó su robot de primera generación en 2015, los ingenieros utilizaron cilindros hidráulicos para mover los dos brazos de la plataforma, o pinzas, a su lugar. Sin embargo, Hydraulics exhibió varios inconvenientes, lo que los llevó a explorar actuadores eléctricos para su producto de próxima generación.

"Había fugas en el sistema hidráulico; requerían mucho mantenimiento", dijo Thomas Ravasi, ingeniero mecánico sénior de Stanley Robotics. "Su alta capacidad de carga fue una ventaja, pero son más lentos que los actuadores eléctricos y necesitaban componentes adicionales, como mangueras y bombas. También son mucho más difíciles de integrar dentro de un robot que los actuadores eléctricos. Los sistemas hidráulicos también consumen más energía, lo cual es importante porque funcionamos con energía de la batería y necesitamos traducir tanto de eso en movimiento como sea posible".

Stanley Robotics seleccionó los actuadores lineales eléctricos Electrak HD de Thomson (Figura 2) en función de una extensa evaluación comparativa del rendimiento frente a la competencia, pruebas de integración en sistemas de diseño CAD 3D y numerosos cálculos. Con base en este análisis, Stanley Robotics concluyó que los actuadores eléctricos de Thomson cumplirían con los requisitos de seguridad del automóvil en la plataforma, elevación, inteligencia, resistencia a la intemperie y consumo de energía.

Figura 2. Los actuadores lineales inteligentes Electrak HD de Thomson con electrónica integrada y opción de bus CAN eliminan la necesidad de controles independientes. Thomson

Antes de levantar el vehículo, debe asegurarse en la plataforma. Stanley Robotics logra esto con pinzas que se cierran debajo de cada neumático. Cuando el robot desliza por primera vez la plataforma debajo del automóvil, todas las pinzas, excepto las dos más cercanas a la cabeza del robot, se retraen para que la plataforma pueda superar el ancho de las ruedas (Figura 3).

Figura 3. Excepto por los dos alicates fijos que se muestran, seis alicates permanecen retraídos hasta que el software de administración de estacionamiento de Stanley le indica a seis actuadores que los muevan a su lugar para sujetar las llantas del vehículo. Thomson

Los dos alicates más cercanos a las ruedas delanteras nunca se mueven y, por lo tanto, no se accionan. Una vez que el robot detecta que las ruedas delanteras están en contacto con las pinzas fijas, los actuadores extienden las dos pinzas en la parte trasera ajustable y las mueven hacia atrás hasta que tocan la parte delantera de las ruedas traseras (Figura 4). Una vez que confirma que las pinzas están en contacto con los frentes de todos los neumáticos, el robot le indica al actuador que gire las cuatro pinzas restantes para sujetar todas las ruedas. Para esta función crítica, Stanley Robotics utiliza seis actuadores Electrak HD.

Figura 4: Los actuadores Thomson están montados para permitir que las pinzas giren. Thomson

"Cuando levantamos el automóvil, todo su peso descansa sobre los alicates, y la carga ejerce presión sobre el actuador dentro de la plataforma, que intenta cerrar los alicates dentro de la plataforma", dijo Eric Cabrol, jefe de ingeniería de robots de Stanley Robotics. "Sin embargo, la alta capacidad de carga estática de los actuadores eléctricos les permite operar como un freno para mantener la carga en la posición correcta.

"Usamos la capacidad del actuador para detenerse por sí solo. El software le pide al actuador que abra las pinzas tanto como sea posible y cuando contactan con las ruedas, el actuador aumenta el agarre hasta que alcanza su capacidad máxima y se detiene automáticamente. Nuestro El software incorporado rastrea todo esto al monitorear el consumo de corriente y detectar el ángulo de las pinzas. Si el ángulo está lo suficientemente abierto cuando la corriente excede un punto de ajuste designado, el sistema asume que el agarre del neumático es adecuado".

Una vez que las ruedas están bloqueadas en su lugar, dos actuadores Electrak HD elevan la plataforma aproximadamente cinco pulgadas del suelo.

Los actuadores Electrak HD cuentan con componentes electrónicos integrados que les permiten participar en secuencias programadas y comunicar información con otros actuadores y dispositivos.

"Desarrollamos el software que integramos en el sistema", dijo Cabrol. "La integración de esto con nuestra arquitectura de sensores nos permite calcular los movimientos que deben realizarse y les dice a los actuadores qué hacer. Nuestra PC envía mensajes a través de Ethernet, luego los convertidores CAN de señal de Ethernet transmiten esos mensajes a los actuadores. Los actuadores inteligentes de Thomson brindan toda esta capacidad más retroalimentación exacta sobre su posición a lo largo de su carrera. Con un actuador hidráulico, tendríamos que agregar eso".

Los actuadores Thomson Electrak HD pueden operar en temperaturas que van desde -40 °C (-40 °F) hasta +85 °C (185 °F). El extremo superior del rango de temperatura es especialmente importante porque gran parte de la actividad del robot se realiza en el asfalto, que absorbe el calor. Cabrol dijo que han registrado temperaturas de hasta 60°C (140°F).

"La calificación IP de Electrak HD es muy atractiva", dijo Cabrol. "Hemos visto instancias en las que las plataformas de los robots estaban completamente sumergidas. Aunque, nunca las haríamos funcionar mientras estuvieran sumergidas, por supuesto, queremos que vuelvan a estar completamente operativas cuando baje el agua".

La tecnología de husillo de bolas de los actuadores Thomson es muy eficiente desde el punto de vista energético. Los operadores pueden mover más automóviles con una sola carga con actuadores eléctricos en lugar de hidráulicos. "Debido a que los actuadores eléctricos no necesitan estar funcionando todo el tiempo, perdemos menos energía de la batería de esa manera", dijo Cabrol. Pero al mismo tiempo, dice que algunos lotes hacen funcionar los robots las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y la eficiencia de la batería también ayuda allí.

La mayoría de los estacionamientos de alto volumen impactan en los resultados de sus operadores, por lo que cuanto más rápido los actuadores puedan ayudar a estacionar más autos en menos espacio, más valiosos serán para los propietarios y administradores de los estacionamientos. Los actuadores eléctricos ofrecen ventajas adicionales en este sentido porque permiten que múltiples actuadores operen simultáneamente, en lugar de en secuencia, como lo harían la mayoría de las soluciones hidráulicas.

"Nuestros robots pueden mejorar la utilización del espacio en la mayoría de los parques de almacenamiento hasta en un 50 por ciento", dijo Cabrol. "Podemos estacionar los vehículos más juntos porque no tenemos que abrir las puertas. Podemos simplificar los carriles de acceso porque nuestro software sabe exactamente dónde está cada vehículo y cuándo debe entrar y salir. Y lo hacemos sin tener que arrancar". subir el coche, conducirlo y consumir gasolina, lo que tiene implicaciones en la reducción de la huella de carbono".

A través de su combinación de fuerza estática, inteligencia, robustez y eficiencia, los actuadores lineales eléctricos Thomson Electrak HD han demostrado su valor para los sistemas de recuperación y almacenamiento automático de Stanley Robotics y buscan continuar satisfaciendo sus necesidades futuras.