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    林德物料搬運:在通往戶外自主叉車的路上

    2023-12-20 08:56 性質:原創 作者:南山 來源:AGV
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    林德MH和阿沙芬堡應用科學大學展示 "KAnIS - 合作式自主內部物流系統 "研究項目成果2023 年 12 月 5 日,貨物裝卸專家林德物料搬運(MH)和德國阿沙芬堡技術大學(TH AB)在阿沙芬堡工廠...

    林德MH和阿沙芬堡應用科學大學展示 "KAnIS - 合作式自主內部物流系統 "研究項目成果

    2023 年 12 月 5 日,貨物裝卸專家林德物料搬運(MH)和德國阿沙芬堡技術大學(TH AB)在阿沙芬堡工廠的試驗場通過現場演示展示了研究項目 "KAnIS - 協同自主內部物流系統 "的成果。在這幾個測試項目中,針對在室內和室外搬運貨物的自主平衡車的高要求應用開發了解決方案。其中一個重點是其合作行為:這些車輛通過 5G 網絡和邊緣服務器實時交換信息,并可相互發出障礙物警報。作為巴伐利亞自由州 "信息和通信技術 "研發計劃的一部分,該項目歷時近四年,獲得了約 280 萬歐元的資助。

    林德重工的 KAnIS 項目發起人 Stefan Prokosch 確信:"自動駕駛汽車將逐漸接管越來越多的運輸任務。作為行業技術領導者之一,林德內部物流公司希望讓使用平衡重叉車運輸貨物或裝卸卡車的客戶也能享受到自動駕駛汽車的好處。"然而,室外區域對叉車的要求遠高于純室內設備。其中包括傾斜度和坡度、更高的人流量和車流量,以及天氣影響和溫度條件。"Prokosch 解釋說:"得益于與 TH AB 的聯合研究工作,我們能夠針對這些復雜的要求開發出可行的解決方案。項目完成后,研究成果將成為進一步開發項目的重要基礎。"

    該項目的總體目標是研究如何通過聯網自動駕駛車輛的合作行為來提高運行可靠性和操控性能。為了完成這項綜合性任務,項目成立了幾個子項目,分別涉及車輛的定位、控制和調節、叉車之間的合作、載貨工具的識別、天氣影響的處理、預測性維護、路線優化和自動裝載管理。

    "對于 TH AB 而言,KAnIS 項目是一個非常復雜的跨學科研究項目。"TH AB 工程學院 KAnIS 項目經理漢斯-格奧爾格-斯塔克(Hans-Georg Stark)博士在活動中總結道:"十位教授以及眾多研究助理和學生參與了該項目。TH AB 的科研活動與林德 MH 多年的汽車開發專業技術之間的深入交流使項目合作雙方受益匪淺。"

    從明年開始,自動平衡重叉車將得到進一步的開發和測試,以便將來在林德物料搬運工廠承擔特定的物料流任務。其中之一是護頂罩的運輸,將其從預組裝到主組裝線的特殊負載載體上。

    真實條件下的運行測試場景

    四輛林德 E20、E25 和 E30 電動平衡重叉車的載重量為 2.0 至 3.0 噸,配備了電動液壓轉向系統(林德轉向控制系統)、帶電子載荷圖的林德安全駕駛輔助系統和集成貨叉定位器。"研究成果的實際應用是林德MH和TH AB的一個重要方面。"林德MH高級研發主管Mark Hanke強調說。從明年開始,這些車輛將接受進一步的開發和測試,以便將來在工廠中承擔四種特定的物料流任務:托盤籠運輸和裝有電池的托盤運輸,以及車輛框架和駕駛員保護頂棚的運輸,這些都是通過特殊的裝載車從預組裝線運到主組裝線的。前兩種應用純屬室外作業,而在另外兩種應用中,叉車既可在車間內行駛,也可在車間之間行駛。必須克服 8% 的坡度,而且車間內還有其他 AGV 和手動操作車輛。為了確保四輛KAnIS叉車即使在托盤、網箱和金屬框架與地面不完全一致的情況下也能用貨叉拾取它們,叉車在貨叉之間安裝了一個移動攝像頭。它可以測量承載架的袋口,從而使貨叉在側移時正確定位。車輛框架、電池門和配重也是定制的。

    Hanke說:"我們的目標是盡可能將安全掃描儀、攝像頭和傳感器集成到車輛輪廓中,使其尺寸盡可能接近標準叉車。在大廳里,叉車使用激光掃描儀進行自我定位,在室外則使用差分 GPS(全球定位系統)(一種提高 GPS 精確度的方法),并在室內與室外區域的過渡處使用額外的本地傳感器。與手動叉車不同的是,自動車輛總是在規定的路線上向后行駛,這樣在緊急停車時,貨物就不會從貨叉上滑落。"

    林德物料搬運和阿沙芬堡理工大學的研究項目“KAnIS – 協作式自主內部物流系統”的重點是自主叉車的協作行為:車輛通過 5G 網絡和邊緣服務器實時交換信息,并且可以相互溝通警告緊急情況。

    與叉車和基礎設施的實時通信

    研究項目的一個重點是自動叉車對周圍環境的感知,以確保其與其他道路使用者的可靠互動。為此,除了個人防護系統的傳感器外,車輛還配備了額外的 3D 掃描儀和高清攝像頭。攝像頭數據是使用人工智能算法識別和分類物體的基礎,然后對其進行定位,以便調整卡車的速度并將其減速至靜止狀態。但這還不是全部。另一個問題是,當道路使用者處于卡車傳感器無法看到的隱蔽區域并接近卡車行駛路徑時,就會出現危急情況。這時就需要叉車的合作,因為如果附近有另一輛叉車,它就可以提供相關信息。然而,前提條件是感知數據的實時傳輸。為了實現低延遲,在阿沙芬堡工廠建立了專用 5G 網絡。感知數據從叉車傳輸到邊緣服務器,該服務器從本地檢測到的物體中創建所有識別物體的全局列表,并將其發送回叉車。

    測試中,一個碰撞測試假人突然從墻后竄出,沖向車道。在沒有合作行為的情況下,自動叉車無法及時停下,并撞向假人。如果叉車從附近的叉車接收到實時信息,就能提前識別危險情況,及時剎車。不過,由于不能總是假設附近有第二輛叉車,因此在 KAnIS 叉車未來行駛路線的路口和關口安裝了 8 臺固定式 3D 激光掃描儀。固定式激光掃描儀的本地對象列表也在邊緣服務器上進行合并,并將信息提供給所有車輛。

    "快速無線網絡是自動駕駛叉車能夠在室外區域協同行動并對不可預見的交通狀況做出實時反應的先決條件。"TH AB 研究與轉讓副總裁 Klaus Zindler 教授博士在會上強調說。"我們的目標是利用人工智能方法開發通用標準和算法,然后將其靈活應用于不同的車輛或應用,并不斷學習。"

    傳感器清潔系統,機器人為電池充電

    在另一個工作包中,研究了如果靠近地面的光學傳感器被雨中濺起的水或潮濕的路面弄臟,如何對其進行清潔。這是因為,如果無法再進行可靠的物體探測,人員保護系統就會自動將叉車調至安全狀態并停止運行。為了防止這種情況發生,項目團隊開發了一種清潔系統,利用壓縮空氣吹走聚集在激光掃描儀上的臟水滴。

    與純粹的室內設備相比,室外區域對自動駕駛叉車的要求要高得多。除了坡度和傾斜度以及顯著增加的人流量和車流量外,天氣和溫度條件也起著重要作用。

    另一個項目小組研究了叉車電池自主充電的可能解決方案。結果發現,基于人工智能的機器人可以將充電插頭連接到叉車的充電插座上。叉車的尾部也做了相應的改動,并增加了一個自動驅動的充電擋板,以保護充電插座免受灰塵和濺水的影響。

    在 "KAnIS--合作式自主內部物流系統 "研究項目中,利用基于人工智能的機器人將充電插頭連接到叉車的充電插座上,解決了叉車電池的自主充電問題。

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