تشغيل الرافعة الشوكية الخارجية المستقلة

قدمت شركة Linde Material Handling المتخصصة في اللوجستيات الداخلية وجامعة أشافنبورغ للعلوم التطبيقية (UAS) نتائج المشروع البحثي "KAnIS - أنظمة اللوجستيات الداخلية التعاونية المستقلة" مع عروض توضيحية حية في موقع الاختبار في مصنع Linde في أشافنبورغ في 5 ديسمبر 2023. في العديد من المشاريع الفرعية، تم تطوير حلول للتطبيقات الصعبة للرافعات الشوكية المتوازنة المستقلة، والتي تنقل الأحمال في الداخل والخارج. كان أحد التركيزات هو السلوك التعاوني لهذه المركبات التي تتبادل المعلومات في الوقت الفعلي عبر شبكة 5G وخادم طرفي ويمكنها تحذير بعضها البعض من العقبات. تم تمويل المشروع، الذي استمر لمدة أربع سنوات تقريبًا، بحوالي 2.8 مليون يورو كجزء من برنامج البحث والتطوير الخاص بـ "تكنولوجيا المعلومات والاتصالات" التابع لولاية بافاريا الحرة.

يؤكد ستيفان بروكوش، مبادر مشروع KAnIS في Linde MH، أن "المركبات ذاتية القيادة ستتولى تدريجياً المزيد والمزيد من مهام النقل". بصفته رائدًا في مجال التكنولوجيا في الصناعة، يرغب المتخصص في الخدمات اللوجستية الداخلية في جعل فوائد المركبات ذاتية القيادة متاحة للعملاء الذين يستخدمون الرافعات الشوكية المتوازنة لنقل البضائع أو تحميل وتفريغ الشاحنات الثقيلة. "ومع ذلك، فإن متطلبات الرافعات الشوكية العاملة في المناطق الخارجية أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمركبات الداخلية البحتة. وتشمل هذه القدرة على العمل على المنحدرات والتدرجات، ووجود عدد أكبر بكثير من الأشخاص وحركة المرور والتأثيرات الجوية المختلفة وظروف درجات الحرارة "يجب أن تؤخذ في الاعتبار" ، يشرح بروكوش. "بفضل العمل البحثي المشترك مع Aschaffenburg UAS، تمكنا من تطوير حلول قابلة للتطبيق لهذه المتطلبات المعقدة. وبمجرد الانتهاء من المشروع، ستشكل هذه النتائج أساسًا أساسيًا لمزيد من مشاريع التطوير."

كان الهدف العام للمشروع هو استكشاف كيف يمكن للسلوك التعاوني للمركبات ذاتية التحكم المتصلة بالشبكة أن يحسن الموثوقية التشغيلية وأداء المناولة. ولحل هذه المهمة الواسعة، تم إنشاء العديد من المشاريع الفرعية لمعالجة موقع المركبة وتنظيمها والتحكم فيها بالإضافة إلى التعاون في الرافعة الشوكية والتعرف على حاملة الأحمال وتأثير تأثيرات الطقس والصيانة التنبؤية وتحسين المسار وإدارة الأحمال التلقائية.

"بالنسبة للجامعة، كان مشروع KAnIS عبارة عن مشروع بحثي معقد للغاية ومتعدد التخصصات. وقد شارك فيه عشرة أساتذة والعديد من مساعدي الباحثين والطلاب،" لخص البروفيسور الدكتور هانز جورج ستارك، مدير مشروع KAnIS، كلية الهندسة في Aschaffenburg UAS، خلال الحدث. "لقد استفاد كلا الشريكين في المشروع بشكل كبير من التبادل المكثف بين أنشطة البحث العلمي لشركة Aschaffenburg UAS وخبرة Linde MH الطويلة في تطوير المركبات."

سيناريوهات الاختبار الموجهة نحو الممارسة في ظل ظروف واقعية

أربع شاحنات كهربائية متوازنة Linde E20 وE25 وE30 بسعة حمولة تتراوح من 2.0 إلى 3.0 طن تم تشغيلها آليًا ومجهزة بنظام توجيه كهروهيدروليكي (Linde Steer Control)، ونظام مساعدة Linde Safety Pilot مع نظام إلكتروني مخطط الحمل وموضع الشوكة المتكامل. وأكد مارك هانكي، رئيس قسم ما قبل التطوير في شركة Linde MH وAschaffenburg UAS، أن "التنفيذ العملي لنتائج البحث كان جانبًا مهمًا لكل من Linde MH وAschaffenburg UAS".ليندي م.ه. واعتبارًا من العام المقبل، سيتم تطوير المركبات واختبارها بشكل أكبر حتى تتمكن من أداء أربع مهام محددة للتعامل مع المواد في المستقبل. ويشمل ذلك نقل الصناديق الشبكية السلكية والمنصات التي تحتوي على بطاريات، ونقل إطارات المركبات والحواجز العلوية، التي يجب نقلها على ناقلات حمولة خاصة من مرحلة التجميع المسبق إلى خطوط التجميع الرئيسية.

التطبيقان الأولان عبارة عن عمليات خارجية بحتة، بينما يتطلب التطبيقان الآخران أن تنتقل الشاحنات داخل القاعات وفيما بينها. ويجب التغلب على التدرجات البالغة 8 بالمائة، كما توجد أيضًا مركبات AGV أخرى ومركبات يتم تشغيلها يدويًا في القاعات. للتأكد من أن الرافعات الشوكية الأربعة KAnIS يمكنها التقاط المنصات والصناديق الشبكية السلكية والإطارات المعدنية بشكل موثوق حتى لو لم تكن محاذية بدقة للأرضية، فهي مجهزة بكاميرا محمولة مثبتة بين الشوكات. فهو يقيس جيوب حاملة الحمولة بحيث يمكن وضع الشوكات بشكل صحيح عبر النقل الجانبي. تم أيضًا تكييف تصميمات إطار السيارة وباب البطارية وثقل الموازنة. يقول هانكي: "كان هدفنا هو دمج الماسحات الضوئية والكاميرات وأجهزة الاستشعار الخاصة بالسلامة قدر الإمكان في محيط السيارة بحيث تظل أبعاد الشاحنة قريبة قدر الإمكان من الإصدار القياسي". في الداخل، تحدد المركبات نفسها عبر الماسحات الضوئية بالليزر، وفي الهواء الطلق، تستخدم نظام تحديد المواقع التفاضلي (نظام تحديد المواقع العالمي)، وهي طريقة لزيادة دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). بالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز بأجهزة استشعار محلية إضافية للتبديل من المناطق الداخلية إلى المناطق الخارجية. على عكس نظيراتها التي يتم تشغيلها يدويًا، تتحرك الرافعات الشوكية الآلية دائمًا في الاتجاه المعاكس على مساراتها المحددة لمنع انزلاق الحمولة من الشوكات في حالة التوقف الطارئ.

التواصل في الوقت الحقيقي مع الشاحنات والبنية التحتية

كان التركيز بشكل خاص في المشروع البحثي على إدراك الرافعات الشوكية الآلية لمحيطها من أجل ضمان تفاعلها الموثوق مع مستخدمي الطريق الآخرين. ولهذا الغرض تم تجهيز المركبات بماسحات ضوئية ثلاثية الأبعاد وكاميرات عالية الدقة بالإضافة إلى أجهزة استشعار نظام الحماية الشخصية. تشكل بيانات الكاميرا الأساس لاكتشاف الأشياء وتصنيفها بمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي ومن ثم تحديد موقعها من أجل ضبط سرعة السيارة وإبطائها حتى التوقف التام. ولكن هذا ليس كل شيء. هناك قضية رئيسية أخرى تركز على المواقف الحرجة التي تنشأ عندما يكون الأشخاص في مناطق مخفية لا يمكن لأجهزة استشعار الرافعة الشوكية اكتشافها والاقتراب من مسار سفر السيارة. هذا هو المكان الذي يلعب فيه التعاون بين شاحنات الرافعة الشوكية، لأنه إذا كانت هناك رافعة شوكية أخرى في المنطقة المجاورة، فيمكنها توفير المعلومات ذات الصلة. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب نقل بيانات الإدراك في الوقت الحقيقي. ولتحقيق فترات الكمون المنخفضة هذه، أنشأت Linde شبكة 5G خاصة في مصنع أشافنبورغ. يتم نقل بيانات الإدراك من الرافعات الشوكية إلى خادم طرفي، والذي يستخدم الكائنات المكتشفة محليًا لإنشاء قائمة عالمية بجميع الكائنات المكتشفة ويرسلها مرة أخرى إلى الرافعات الشوكية.

تم إجراء الاختبار باستخدام دمية اختبار التصادم التي تظهر فجأة من خلف الجدار وتمتد إلى مسار الرافعة الشوكية. بدون السلوك التعاوني، لا يمكن للرافعة الشوكية الآلية أن تتوقف في الوقت المناسب وتصطدم بالدمية. ومع ذلك، إذا تلقت معلومات في الوقت الفعلي من رافعة شوكية قريبة، فيمكنها توقع الموقف الخطير مسبقًا والفرامل في الوقت المناسب. نظرًا لأنه ليس من الممكن دائمًا افتراض وجود رافعة شوكية ثانية في مكان قريب، فقد تم تركيب ثمانية ماسحات ضوئية ليزرية ثلاثية الأبعاد ثابتة عند التقاطعات والبوابات على طول الطرق التي ستسافر بها شاحنات الرافعات الشوكية KAnIS في المستقبل. يتم أيضًا دمج قوائم الكائنات المحلية الخاصة بماسحات الليزر الثابتة في خادم الحافة ويتم توفير المعلومات لجميع المركبات.

وأكد البروفيسور الدكتور كلاوس زيندلر، نائب الرئيس للأبحاث والنقل في Aschaffenburg UAS، أن "الشبكات اللاسلكية السريعة هي شرط أساسي للرافعات الشوكية المستقلة لتكون قادرة على العمل بشكل تعاوني في المناطق الخارجية والاستجابة لمواقف المرور غير المتوقعة في الوقت الفعلي". حدث. "هدفنا هو تطوير معايير وخوارزميات عامة باستخدام أساليب الذكاء الاصطناعي، والتي يمكن بعد ذلك تطبيقها بمرونة على المركبات والتطبيقات المختلفة ومواصلة التعلم."

نظام تنظيف الحساسات وشحن البطارية بالروبوت

وتناولت حزمة عمل أخرى كيفية تنظيف أجهزة الاستشعار الضوئية القريبة من الأرض عندما تصبح متسخة بسبب رذاذ الماء في المطر أو أسطح الطرق الرطبة. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لأنه إذا لم يعد الكشف الموثوق عن الأشياء ممكنًا، فسيقوم نظام حماية المشغل بإحضار الشاحنة تلقائيًابأمانإلى التوقف. ولمنع حدوث ذلك، قام فريق المشروع بتطوير نظام تنظيف يستخدم الهواء المضغوط لنفخ أي قطرات مياه قذرة قد تكون قد تجمعت على ماسحات الليزر.

قام فريق مشروع آخر بالتحقيق في الحلول الممكنة للشحن المستقل لبطاريات الرافعة الشوكية. وكانت النتيجة لصالح الروبوت القائم على الذكاء الاصطناعي الذي يربط قابس الشحن بمقبس شحن الرافعة الشوكية. وتم تعديل الجزء الخلفي من الشاحنة وفقًا لذلك، وتمت إضافة غطاء شحن يعمل تلقائيًا لحماية مقبس الشحن من الأوساخ ورذاذ الماء.