ARRS raziskovalni projekt

Povzetek raziskovalnega projekta

Avtomatizirana in robotizirana skladišča so dokazano potencialno področje za nižanje stroškov poslovanja, dvig produktivnosti, humanizacijo dela in izboljšanje ravnanja z okoljem in viri, še posebej z vidika sistemske obravnave. Naraščajoči trend uporabe spletne trgovine (e-trgovine) in vedno večja pričakovanja odjemalcev glede hitrosti, zanesljivosti in fleksibilnosti storitev ima izrazit vpliv na zahtevo po učinkoviti izvedbi naročila (komisioniranje, priprava in dostava pošiljke) v sodobnih skladiščih. Številna podjetja integrirajo svoja skladišča z uporabo robotskih sistemov (industrijskih in mobilnih sodelujočih robotov) za pomoč pri izvajanju procesa skladiščenja in komisioniranja blaga, da lahko v celoti zadostijo naraščajočim zahtevam po hitrosti, zanesljivosti in fleksibilnosti svojih storitev ter pojavu koncepta izrazito majhnih naročil (ang. Batch size 1).

Nedavni skokovit napredek avtomatizacije in robotizacije transportno-skladiščne tehnike omogoča uporabo številnih novih tehnologij za povečanje učinkovitosti skladiščnega poslovanja, kot so avtomatska identifikacija z RFID tehnologinjo, uporaba računalniškega in strojnega vida, uporaba robotskih sistemov pri komisioniranju blaga, uporaba avtonomnih vozičkov pri komisioniranju in skladiščenju blaga, uporaba mobilnih sodelujočih robotov COBOTS, uporaba koncepta delovnega mesta s sodelujočim robotom – Operator 4.0, itn. Načrtovalci skladiščnih sistemov in vodje skladišč so tako soočeni z množico novih tehnik in tehnologij za uporabo v sodobnih skladiščih, kar jim praktično onemogoča intuitivno izvedbo ustrezne izbire navedenih tehnologij z vidika doseganja maksimalne kapacitete in pretočne zmogljivosti skladišča, maksimalne zanesljivosti in fleksibilnosti skladišča, trajnostnosti in ergonomije ter nenazadnje stroškovne učinkovitosti skladišča.

Glavni cilj aplikativnega raziskovalnega projekta je integracija modela skladiščenja in komisioniranja z uporabo industrijskih in sodelujočih mobilnih robotov v ekspertni sistem, ki bo omogočal računalniško podprto, strokovno in optimalno izbiro sodobnih transportnoskladiščnih sistemov ter medsebojno primerjavo različnih sistemov z namenom doseganja maksimalne učinkovitosti pri izvedbi posameznih naročil v skladišču ob hkratnem zagotavljanju ekonomičnosti in trajnostnosti obratovanja skladišča. Ekspertni sistem bo temeljil na analitičnem in numeričnem modeliranju, diskretni več-objektni optimizaciji ter na inovativnem modelu skladiščenja in komisioniranja z uporabo robotov, katerega razvoj je tudi eden od ciljev projekta. Cilj projekta je tudi uporabniku prijazna in nadgradljiva izvedba ekspertnega sistema, ki bo omogočila njegovo široko uporabo pri načrtovanju skladišč ter njegovo nadgrajevanje ob pojavu novih tehnologij. Integracijski model bo predstavljal vzvod za prodiranje novih znanj/kompetenc v raziskovalno okolje, industrijsko razvojno okolje in neposredno v industrijo. Ta znanja so nujna za razvoj pametnih skladišč (ang. Warehouses 4.0) kot osnove pametnih podjetij (ang. Factory of the Future), ki veljajo za novo raziskovalno smer. Le pametna skladišča se bodo lahko povezovala v oskrbovalne verige prihodnosti in kot takšna prispevala k gospodarski rasti, humanemu in človeku prijaznemu delovnemu okolju ter trajnostnemu razvoju gospodarstva.

Predlagan inovativni ekspertni sistem z jasnim konceptom in ambicioznimi cilji bo določal načine integracije konceptov skladiščenja in robotizacije (predvsem uporabe sodelujočih mobilnih robotov) na področje intralogistike in s tem smernice za uporabo obravnavanih novih tehnologij skladiščenja in komisioniranja. 

Faze projekta in njihova realizacija

•  Definirane enakosti/podobnosti/razlike med (i) skladišči in (ii) načini avtomatizacije in robotizacije skladiščno-komisionirnih sistemov.
• Razvoj novih algoritmov, modelov in inteligentnih strategij (sistemov) vodenja skladiščno-komisionirnih sistemov.
• Razvoj novih algoritmov, modelov in inteligentnih strategij (sistemov) vodenja storitvenih in kolaborativnih robotov v skladiščih.
• Izdelan integracijski model skladišč z robotizacijo skladiščno-komisionirnih sistemov z uporabo storitvenih in kolaborativnih robotov.
• Jasen prikaz okolijskih učinkov integracije skladišč z robotizacijo skladiščnokomisionirnih sistemov z uporabo storitvenih in kolaborativnih robotov
• Potrjen integracijski model skladišč z robotizacijo skladiščno-komisionirnih sistemov z uporabo storitvenih in kolaborativnih robotov.
• Znanstvena in strokovna diseminacija: strokovni in znanstveni prispevki na dogodkih partnerjev, domačih in tujih strokovnih in znanstvenih konferencah, objave v strokovnih in priznanih znanstvenih revijah s faktorjem vpliva.

Fakulteta za logistiko, Univerza v Mariboru (FL UM)

Zap. št.	Šifra	Ime in priimek	Raziskovalno področje	Vloga
1	21379	Tone Lerher	Upravne in organizacijske vede / Logistika Konstruiranje / Strojni deli, stroji in naprave	vodja
2	29454	Bojan Rosi	Upravne in organizacijske vede / Logistika	raziskovalec
3	23371	Darko Hercog	Sistemi in kibernetika /Postopki in orodja za načrtovanje in izvedbo sistemov vodenja Mehanika/Konstrukcijska mehanika	raziskovalec
4	22456	Andrej Lisec	Upravne in organizacijske vede /Logistika Promet/Prometna tehnika in tehnologija	raziskovalec
5	29193	Matjaž Knez	Upravne in organizacijske vede /Logistika	raziskovalec
6	52790	Simona Šinko	Upravne in organizacijske vede Matematika/Numerična in računalniška matematika	raziskovalka
7	38813	Mateja Forte	Upravne in organizacijske vede /Logistika	raziskovalka
8		Marko Motaln	Konstruiranje / Strojni deli, stroji in naprave	raziskovalec
9	50939	Jakob Marolt	Upravne in organizacijske vede / Logistika Konstruiranje / Strojni deli, stroji in naprave	raziskovalec

ETRA

Zap. št.	Šifra	Ime in priimek	Raziskovalno področje	Vloga
1	34553	Metod Hrovatič	Proizvodne tehnologije in sistemi/Avtomatizacija Električne naprave/Pretvorniki močnostne elektronike	raziskovalec
2	51783	Primož Glavač	Proizvodne tehnologije in sistemi/Avtomatizacija/Robotika	raziskovalec

Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani (FS UL)

Zap. št.	Šifra	Ime in priimek	Raziskovalno področje	Vloga
1	14345	Boris Jerman	Konstruiranje /Specialna razvojna znanja	raziskovalec
2	33488	Jurij Hladnik	Konstruiranje /Specialna razvojna znanja/ Strojni deli, stroji in naprave	raziskovalec
3	57063	Fatlind Racaj	Konstruiranje	raziskovalec

Izvirni znanstveni članek

BENCAK, Primož, HERCOG, Darko, LERHER, Tone. Indoor positioning system based on bluetooth low energy technology and a nature-inspired optimization algorithm. Electronics. 2022, vol. 11, iss. 3, str. 1-27, ilustr.
COBISS.SI-ID – 94602499
https://doi.org/10.3390/electronics11030308

Izvirni znanstveni članek

LERHER, Tone, FICKO, Mirko, PALČIČ, Iztok. Throughput performance analysis of automated vehicle storage and retrieval systems with multiple-tier shuttle vehicles. Applied mathematical modelling. [Print ed.]. Mar. 2021, vol. 91, str. 1004-1022, ilustr.
COBISS.SI-ID – 36277251
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X20306235?via%3Dihub

Izvirni znanstveni članek

JERMAN, Boris, EKREN, Banu Y., KÜÇÜKYAŞAR, Melis, LERHER, Tone. Simulation-based performance analysis for a novel AVS/RS technology with movable lifts. Applied sciences. Mar. 2021, vol. 11, iss. 5, str. 1-14, ilustr.
COBISS.SI-ID – 56899843
https://www.mdpi.com/2076-3417/11/5/2283#

Izvirni znanstveni članek

BURINSKIENE, Aurelija, LERHER, Tone. Improving retail warehouse activity by using product delivery data. Processes. [Online ed.]. 17 June 2021, vol. 9, iss. 6, str. 1-16, ilustr.
COBISS.SI-ID – 67651075
https://www.mdpi.com/2227-9717/9/6/1061

Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci

BENCAK, Primož, HERCOG, Darko, LERHER, Tone. Evaluating robot bin-picking performance based on Box and Blocks Test. V: BERNARD, Alain (ur.). 10th IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management and Control MIM 2022 : Nantes, France, 22-24 June 2022 : proceedings. New York: International Federation of Automatic Control, 2022. Vol. 55, iss. 10, str. 502-507, ilustr.
COBISS.SI-ID – 127813123
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896322017335

Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci

MAROLT, Jakob, ĐUKIĆ, Goran, SGARBOSSA, Fabio, LERHER, Tone. An optimisation model for minimising totes exchange in VLM and SBS/RS integrated system. V: BERNARD, Alain (ur.). 10th IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management and Control MIM 2022 : Nantes, France, 22-24 June 2022 : proceedings. New York: International Federation of Automatic Control, 2022. Vol. 55, iss. 10, str. 514–519, ilustr.
COBISS.SI-ID – 127591427
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896322017359

Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci

BENCAK, Primož, LERHER, Tone. Framework of decision model for robotic grippers for robotic bin-picking in intralogistics. V: International Doctoral Seminar 2022 : proceedings. 1st ed. Trnava: AlumniPress, 2022. Str. 14-25, ilustr.
COBISS.SI-ID – 110630915
http://dokbat.utb.cz/wp-content/uploads/2020/01/DOKBAT_2019_Conference_Proceedings.pdf

Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci

LERHER, Tone, BELŠAK, Aleš, SKERBIŠ, Rok, TUMPEJ, Jure, VOLAVŠEK, Žiga, STAMENOV, Domen, MOTALN, Marko. Planning and construction of the lifting and towing device of the autonomous mobile robot MiR 100 for the delivery of transport trolleys in intralogistics. V: ZRNIĆ, Nenad Đ. (ur.), KARTNIG, Georg (ur.), BOŠNJAK, Srđan (ur.). MHCL 2022 : XXIV International Conference on “Material Handling, Constructions and Logistics” September 21st – 23rd, 2022, Belgrade. Belgrade: Faculty of Mechanical Engineering, 2022. Str. 109-114, ilustr.
COBISS.SI-ID – 126089987

Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci

MAROLT, Jakob, ROSI, Bojan, LERHER, Tone. Reinforcement learning relocation assignment in the multiple-deep storage system. V: ZRNIĆ, Nenad Đ. (ur.), KARTNIG, Georg (ur.), BOŠNJAK, Srđan (ur.). MHCL 2022 : XXIV International Conference on “Material Handling, Constructions and Logistics” September 21st – 23rd, 2022, Belgrade. Belgrade: Faculty of Mechanical Engineering, 2022. Str. 93-96, ilustr.
COBISS.SI-ID – 126076419

Elaborat, predštudija, študija

LERHER, Tone (avtor, vodja projekta), HERCOG, Darko, MAROLT, Jakob, BENCAK, Primož, FORTE, Mateja, ŠINKO, Simona, JERMAN, Boris, BIZJAK, Luka, HLADNIK, Jurij, BELŠAK, Aleš. Skladiščenje 4.0 : model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov : 3. delovni sestanek na temo rezultatov DP 3. Sestava sodelujoče robotske celice. Celje: Fakulteta za logistiko: Fakulteta za strojništvo, 2021. [IV], 25 str., ilustr.
COBISS.SI-ID 70263299

Elaborat, predštudija, študija

LERHER, Tone (avtor, vodja projekta), HERCOG, Darko, MAROLT, Jakob, BENCAK, Primož, FORTE, Mateja, ŠINKO, Simona, JERMAN, Boris, BIZJAK, Luka, HLADNIK, Jurij, BELŠAK, Aleš. Skladiščenje 4.0 : model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov : 3. delovni sestanek na temo rezultatov DP 3. Testiranje razpoložljivih robotskih prijemal. Celje: Fakulteta za logistiko: Fakulteta za strojništvo, 2021. 27 str., ilustr.
COBISS.SI-ID 70261251

Elaborat, predštudija, študija

LERHER, Tone (avtor, vodja projekta), HERCOG, Darko, MAROLT, Jakob, BENCAK, Primož, FORTE, Mateja, ŠINKO, Simona, JERMAN, Boris, BIZJAK, Luka, HLADNIK, Jurij, BELŠAK, Aleš. Skladiščenje 4.0 : model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov. Izbira ustrezne strojne in programske opreme. Celje: Fakulteta za logistiko: Fakulteta za strojništvo, 2021. X, 42 str., ilustr.
COBISS.SI-ID 66657283

Elaborat, predštudija, študija

LERHER, Tone (avtor, vodja projekta), HERCOG, Darko, MAROLT, Jakob, BENCAK, Primož, FORTE, Mateja, ŠINKO, Simona, JERMAN, Boris, BIZJAK, Luka, HLADNIK, Jurij, BELŠAK, Aleš. Skladiščenje 4.0 : model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov. Pregled in analiza dosedanjih raziskav na področju robotskega komisioniranja. Celje: Fakulteta za logistiko: Fakulteta za strojništvo, 2021. [VIII], 97 str., ilustr.
COBISS.SI-ID 66660611

Povzetek projekta Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov – DP 1

V poročilu z naslovom “Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov” je bil predstavljen prvi delovni paket (DP1) v okviru aplikativnega raziskovalnega projekta, financiranega s strani ARRS. V tem okviru je bila opravljena poglobljena analiza dosedanjih znanstvenih raziskav na področju skladiščno-komisionirnih sistemov, pri čemer je bila posebna pozornost namenjena avtomatizaciji, robotizaciji ter integraciji sodobnih tehnoloških in organizacijskih konceptov v intralogistiko.

V pregled literature je bilo vključenih šest ključnih področij: trajnost, Industrija 4.0, vitkost, internet stvari (IoT), ergonomija in izbira robotov za skladišča. Za vsako področje so bili opredeljeni teoretični okvirji, izpostavljene raziskovalne vrzeli in oblikovana raziskovalna vprašanja s pripadajočimi hipotezami, ki bodo v naslednjih fazah projekta empirično preverjena.

Ugotovljeno je bilo, da se trajnostni cilji v skladiščih pogosto dosegajo posredno – skozi optimizacijo procesov, zmanjševanje odpadkov in energetsko učinkovitost – medtem ko uvajanje avtomatiziranih sistemov prispeva k nižjim emisijam in večji ekološki odgovornosti. Prav tako je bilo izpostavljeno, da lahko z uporabo pametne embalaže in vitkih logističnih praks bistveno vpliva na stroške poslovanja.

V sklopu poglavja o IoT in sodelujočem komisioniranju je bilo pokazano, da tradicionalne metode razporejanja niso optimalne v primeru, ko komisioniranje poteka v kombinaciji človek–robot. Predlagana je bila uvedba prilagodljivih in simulacijsko podprtih strategij razporeditve izdelkov in skladiščnih con. V povezavi z ergonomijo je bilo ugotovljeno, da kombinacija delovnega mesta človek–robot pozitivno vpliva na fizično obremenitev zaposlenih, kar se bo v prihodnje preverjalo tudi s pomočjo ergonomskih metod (OWAS, REBA, ipd.).

Na področju izbire robotskih tehnologij je bilo opozorjeno na pomanjkanje odločitev, ki bi vključevale konkretne značilnosti posameznega skladišča. Predlagano je bilo, da se v odločitvene modele vključijo parametri, kot so pretočna zmogljivost, razporeditev artiklov, prostorske značilnosti in tip skladišča, saj se na ta način lahko zagotovi primernejša in učinkovitejša izbira robotskih sistemov.

Skupno je bilo v okviru DP1 oblikovanih sedem raziskovalnih vprašanj, ki zajemajo tehnični, organizacijski, ekonomski in družbeni vidik razvoja skladiščno-komisionirnih sistemov. Ugotovitve tega delovnega paketa bodo služile kot izhodišče za modeliranje, simulacije in eksperimentalno delo v drugem delu projekta (DP2), kjer bodo predlagane hipoteze preverjene z empiričnimi podatki in numeričnimi analizami.

 

Povzetek projekta Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov – DP 2

V okviru drugega delovnega paketa (DP 2) raziskovalnega projekta “Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov”je bila izvedena obsežna analiza obstoječe strojne in programske opreme za podporo robotskemu komisioniranju, pri čemer so bile obravnavane ključne komponente sodobnih skladiščno-komisionirnih sistemov. Posebna pozornost je bila namenjena izbiri sodelujočega robota (COBOT), sistema strojnega vida (SSV), avtonomnega mobilnega robota (AMR) ter ustreznih komercialnih prijemal. Vse tehnične rešitve so bile izbrane na podlagi vnaprej definiranih zahtev, ki so izhajale iz potreb konkretne aplikacije ter ciljev nadaljnjega razvoja prototipnega sistema v kasnejših fazah projekta (DP 3 in DP 4).

Sodelujoči roboti so bili ovrednoteni z metodo uteženih vsot, pri čemer so bile upoštevane lastnosti, kot so nosilnost, doseg, ponovljivost, hitrost gibanja, teža, cena, uporabniški vmesnik, kompatibilnost s strojno vizijo in možnost vgradnje različnih vrst prijemal. Na podlagi te večkriterijske analize je bila kot najprimernejša izbrana enota UR5e podjetja Universal Robots, ki je dosegla najvišjo oceno in se izkazala kot optimalna rešitev z vidika zmogljivosti, cene ter razpoložljivosti podpore in servisa v Sloveniji. Robot UR5e omogoča enostavno integracijo s sistemom ROS, uporablja intuitiven grafični vmesnik za upravljanje ter omogoča hitro zamenjavo prijemal, kar je še posebej pomembno za uporabo v raziskovalnih in pedagoških okoljih.

Na podlagi analize več komercialno dostopnih sistemov strojnega vida je bil izbran sistem Pickit R&D Kit – Pickit M, ki je najbolje zadostil vsem ocenjevalnim kriterijem, kot so kompatibilnost z izbranim COBOT-om, teža, natančnost zaznavanja, cenovna dostopnost in enostavnost uporabe. Slednja je bila ocenjena tudi na podlagi dostopnosti dokumentacije, forumov in primerov dobre prakse.

Za potrebe mobilnosti robotskega sistema je bil izbran avtonomni mobilni robot MiR100 danskega proizvajalca Mobile Industrial Robots. Ta robot izpolnjuje ključne zahteve glede nosilnosti (do 100 kg), avtonomnega delovanja (vsaj 8 ur), varnostnih funkcij (dva varnostna laserska skenerja, 3D kamera, ultrazvočni senzorji), enostavne integracije s sodelujočim robotom ter uporabe enotne programske platforme za upravljanje flote. Robot je zasnovan za delovanje v zaprtih prostorih, vključno z ozkimi hodniki in območji, kjer poteka delo v bližini ljudi.

Za izvajanje manipulacijskih nalog so bila analizirana in v laboratorijskem okolju nameščena tri različna prijemala, ki pokrivajo raznolike principe delovanja. Prijemalo Robotiq 2F-85 omogoča mehansko prilagajanje prstov za različne oblike objektov in podpira paralelno ter objemno prijemanje. Vakuumsko prijemalo Robotiq E-pick ima integrirano vakuumsko črpalko, kar zmanjšuje potrebo po zunanji infrastrukturi in omogoča fleksibilno konfiguracijo. Prijemalo OnRobot Gecko SP3 temelji na principu kemične adhezije, ki omogoča prijemanje gladkih in občutljivih površin brez ostankov.

Z izvedenimi aktivnostmi v okviru DP 2 je bila zagotovljena tehnična osnova za nadaljnje faze projekta, in sicer za izgradnjo delujočega prototipa robotskega komisionirnega sistema (DP 3) ter za raziskave na področju komisioniranja togih artiklov (DP 4). Izbrane komponente bodo omogočile testiranje različnih scenarijev uporabe ter razvoj naprednih algoritmov za avtomatizirano manipulacijo artiklov v skladiščno-distribucijskih okoljih.

 

Povzetek projekta Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov – DP 3

V okviru delovnega paketa DP 3 raziskovalnega projekta “Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov” je bila izvedena celovita sestava eksperimentalne kolaborativne robotske celice. Aktivnosti so temeljile na predhodno opravljenih analizah in odločitvah iz DP 1 (predlogi strojne in programske opreme) ter DP 2 (izbira ustrezne opreme), pri čemer je bila v tem sklopu posebna pozornost namenjena praktični implementaciji izbranih tehničnih komponent in pripravi delovnega okolja za eksperimentiranje.

Kot ključen rezultat DP 3 je bila oblikovana, skonstruirana in v laboratorijskem okolju vzpostavljena modularna kolaborativna robotska celica. V ta namen je bila najprej zasnovana in zgrajena robustna robotska miza, ki je bila sestavljena iz standardiziranih aluminijastih profilov, kotnikov in dodatnih mehanskih komponent. Miza je bila načrtovana tako, da omogoča modularnost, stabilnost in fleksibilno razširitev glede na potrebe prihodnjih eksperimentov. Konstrukcija je bila modelirana z uporabo programske opreme SolidWorks, na podlagi katere je bila pripravljena tudi sestavnica potrebnih delov.

Na robotsko mizo je bila s pomočjo namensko zasnovane večkomponentne prirobnice nameščena robotska roka UR5e proizvajalca Universal Robots. Prirobnica je omogočala natančno nastavljanje višine ter zasuk robota v več orientacijah, s čimer je bila zagotovljena optimalna fleksibilnost pri izvajanju različnih komisionirnih nalog. Nadalje je bila izvedena mehanska integracija robotske roke in pripadajoče krmilne elektronike, pri čemer so bili napajalnik, krmilnik in industrijska računalniška postaja ustrezno pritrjeni na spodnjo konstrukcijo mize.

V nadaljevanju je bil v sistem vgrajen tudi 3D sistem strojnega vida Pickit M, ki je bil zaradi boljše funkcionalnosti nameščen nad delovno površino robotske mize. Montaža je bila izvedena z dodatnimi nosilci, ki omogočajo višinsko nastavljanje kamere glede na dimenzije in značilnosti komisioniranih objektov. Na isti konstrukciji je bil nameščen tudi dodaten zaslon za spremljanje delovanja sistema strojnega vida, kar je omogočilo boljši nadzor in sodelovanje več članov projektne skupine hkrati.

Po osnovni integraciji so bile opravljene še nekatere dodatne nadgradnje, ki so bile identificirane kot potrebne med fazo testiranja. Na rob robotske mize je bila pritrjena dodatna manjša delovna površina, namenjena postavitvi prenosnika, miške in tipkovnice, kar je omogočilo učinkovitejše delo z vmesniki robota in sistema strojnega vida.

V zaključni fazi delovnega paketa DP 3 je bilo izvedeno testiranje vseh ključnih komponent robotske celice, vključno z robotsko roko, sistemom strojnega vida, obstoječimi prijemali ter osnovno integracijo z avtonomnim mobilnim robotom. Preizkusi so potrdili pravilnost zasnovanih rešitev in kompatibilnost med komponentami, s čimer je bila celica uspešno usposobljena za nadaljnje raziskovalne naloge.

Z izvedbo DP 3 je bila ustvarjena stabilna in fleksibilna platforma, ki bo služila kot osnovno eksperimentalno okolje za nadaljevanje raziskav v okviru DP 4 (robotsko komisioniranje togih artiklov). Rezultati tega delovnega paketa bodo tako omogočili prehod iz načrtovanja in specifikacije v dejansko eksperimentalno izvajanje, kar je ključen mejnik projekta.

 

Povzetek projekta Skladiščenje 4.0: Model integracije skladiščno-komisionirnih in robotskih sistemov – DP 4

V četrtem delovnem paketu (DP 4) aplikativnega raziskovalnega projekta Skladiščenje 4.0 je bilo izvedeno sistematično testiranje razpoložljivih robotskih prijemal, identificiranih v prejšnjih fazah projekta (DP 2 in DP 3). Osrednji cilj tega delovnega paketa je bila eksperimentalna analiza učinkovitosti treh izbranih prijemal – Robotiq 2F-85, Robotiq E-pick in OnRobot Gecko SP3 – pri manipulaciji različnih objektov, ki predstavljajo tipične izzive v skladiščno-komisionirnem okolju.

Testiranje je temeljilo na modificiranem protokolu YCB Gripper Assessment Protocol, pri čemer je bila uporabljena široka paleta objektov iz YCB nabora, razdeljenih v kategorije: embalaža, orodje, drobni objekti, sferični objekti in zgibni objekti. Pri vsakem objektu so bile analizirane štiri različne lege in orientacije, pri čemer so bile merjene sposobnosti prijemanja, stabilnosti in rotacije brez izgube objekta.

Rezultati testiranj so pokazali, da ima prijemalo Robotiq 2F-85 najvišjo skupno učinkovitost (72 %), pri čemer je bilo še posebej uspešno pri manipulaciji embalaže (94 %) in orodij (76 %). Slabosti prijemala vključujejo omejen razpon prstov in težave pri prijemanju drobnih ali zelo nizkih objektov.

Vakuumsko prijemalo Robotiq E-pick je doseglo 26 % skupne učinkovitosti. Pokazalo se je kot učinkovito le pri embalaži (78 %), medtem ko je imelo izrazite težave s predmeti kompleksnih površin in pri objektih, kjer ni bilo mogoče zagotoviti zadostnega tesnjenja.

Prijemalo OnRobot Gecko SP3, ki temelji na kemični adheziji, je doseglo 15 % skupne učinkovitosti, vendar je bilo zelo uspešno (75 %) pri drobnih objektih s togo, gladko površino. Pri drugih vrstah objektov se je izkazalo za izrazito neučinkovito zaradi občutljivosti na neravne ali deformabilne površine.

Ugotovitve DP 4 bodo služile kot osnova za razvoj naprednih algoritmov za izbiro ustreznega prijemala glede na lastnosti artiklov, s ciljem izboljšati natančnost, robustnost in prilagodljivost v avtomatiziranih skladiščno-komisionirnih sistemih.

red. prof. dr. Tone Lerher

Laboratorij za kognitivne sisteme v logistiki
Raziskovalni inštitut Fakultete za logistiko
Fakulteta za logistiko
Univerza v Mariboru
Mariborska c. 7
3000 Celje
Slovenija

Tel.: 00386 51671227
E-pošta: tone.lerher@um.si