自主移動機器人 （AMR） 越來越多地應用于許多行業的物流應用中。與傳送帶等固定材料運輸系統不同，AMR 可以不受固定路線的限制而繞設施行駛。其中的無線通信和板載導航系統使其能夠接收下一步走向的指令。AMR 無需編程就能導航到請求的位置，甚至能在遇到障礙物時找到另一條路徑。AMR 可以通過執行非增值任務，如運輸、拾取和放下材料，來提高倉庫操作、制造流程和工作流程的效率和生產力，進而讓人們有更多的精力來執行復雜的增值任務。盡管 AMR 是一項相對較新的技術，但已經分出了許多不同的版本，其中的每一種都已經過優化，可執行特定類型的任務。

　　本文將傳送帶系統和自動引導車輛 （AGV） 等傳統移動解決方案與 AMR 進行了比較和對比。文章研究了使用 AMR 的好處，以及普及推廣 AMR 設計可如何擴大其效用。本文還討論了 AMR 車隊與其他系統的軟件集成，包括精確導航功能、AMR 對工作人員安全的潛在影響，以及如何管理和仿真 AMR 車隊。最后，本文簡要介紹了日常維護如何最大限度地延長 AMR 的使用壽命，在導致計劃外停機前發現潛在問題，并根據計劃關斷和其他操作考慮因素，幫助主動安排維修和零件替換。

　　AGV 可以將材料運送到特定位置，比傳送帶系統更靈活；但相較于 AMR，其靈活性則要差得多。像傳送帶一樣，AGV 有固定的路線。但相比傳送帶系統，利用 AGV 可以更容易和快速地修改路線。AMR 可以與人協作，提供更大的靈活性，并找到最有效的路線來完成特定任務。AMR 遇到障礙物時，可以相應地改變路線，然后繼續前往目的地。AGV 遇到障礙物時，會停下來并要求協助，然后才繼續執行其預先分配的軌跡（圖 1）。AMR 使用機載和集中計算能力以及復雜的傳感器組合來解釋環境，并可繞過固定障礙物（如機架和工作站）和可變障礙物（如叉車、人員、AGV 和其他 AMR）導航。

圖 1：當 AMR 接近障礙物（左）時，它可以獨立繞過并導航。當 AGV 接近障礙物（右）時，它會停下，并等待幫助。（圖片來源：Omron）

　　集成工具包 （ITK） 是 Omron 的接口，可實現 AMR 和客戶端應用軟件（如制造執行系統 （MES） 或倉庫管理系統 （WMS））之間的集中集成。例如，在倉庫和配送中心環境中，AMR 可以與倉庫的控制系統集成，使 AMR 在設施內的各個地點之間創建路線時具有更大的靈活性。因此，在大多數訂單履行和倉庫操作的動態環境中，機器人能夠更好地與人類一起工作。

　　AMR 也可以像 AGV 一樣工作

　　有的 AMR 應用需要機器人極其精確地停靠在特定位置并且可重復操作，如向傳送帶、進料器和測試臺輸送材料。使用 Omron AMR 的車隊管理員可以選擇兩種高精度定位系統：單元對齊定位系統 （CAPS） 和高精度定位系統 （HAPS）。CAPS 或 HAPS 可以將目標到達精度從約 ±100 mm 提高到 ±8 mm。AMR 前面的主要安全掃描激光器被 CAPS 技術用來探測目標位置，并使 AMR 能夠高精度地移動到該位置。

　　HAPS 技術還能以更高的精度在確定的空間內持續移動和/或精確地停靠在預定的目標，但有些差別。使用 HAPS，AMR 可以跟隨地板上的磁帶導航到目標，類似于 AGV。使用 AMR 下方的 HAPS 傳感器，可以從完全自主模式平穩過渡到磁帶定義的路徑。然后，AMR 使用機載傳感器和地面標記的組合來精確導航，并在特定地點停止（圖 2）。

圖 2：Omron CAPS（左）結合使用 AMR 前端掃描激光器與自主導航，以實現高精度定位并移動到目標位置。HAPS（右）結合使用磁帶等標記物和機載傳感器，以導航到特定區域并停止。（圖片來源：Omron）

　　在 HAPS 模式下運行時，Omron AMR 可以在任何點進入和離開磁帶路徑。因此 AMR 能順利地從自然特性和自主導航過渡到類似 AGV 的磁帶引導。如果配備了前后端 HAPS 傳感器，AMR 可以準確地沿著磁帶路徑前后移動。

　　開發人員、集成商和最終用戶可以針對各種有效載荷和任務定制 Omron AMR 系統（圖 3）。除了 ITK 支持的設施集成可能性之外，CAPS 和 HAPS 的結合提高了這些 AMR 需要精確和可重復定位的能力，并正在開辟新的應用，例如：

• 　　運輸裝滿材料的手推車
• 　　零售店的庫存檢查
• 　　安全的快遞機器人向酒店客人運送物品或向工作站運送高價值元器件
• 　　公共場所消毒
• 　　定制的協作式 AMR
• 　　傳送帶頂部
• 　　運輸重達 1，500 kg 的物體

圖 3：AMR 提供各種配置，可通過優化而執行特定任務。（圖片來源：Omron）

　　安全機器人操作

　　AMR 必須要能安全操作。標準安全傳感器的例子包括用于檢測障礙物的后端聲納和前端激光器，用于在 AMR 接觸到物體時制動的前端保險杠傳感器，以及可提醒附近的人員 AMR 正在工作的發光盤（圖 4）。此外，可以根據具體要求增加可選的傳感器，如識別突出或懸掛的障礙物。AMR 須符合各種國家和國際安全法規，如 EN 1525（工業卡車、無人駕駛卡車及其系統的安全）、ANSI 56.5:2012（無人駕駛、自動引導工業車輛和有人駕駛工業車輛自動功能的安全標準）和 JIS D 6802:1997（自動引導車輛系統 - 一般安全規則）。

圖 4：Omron 的 AMR 符合 ISO EN1525、JIS D6802 和 ANSI B56.5 安全標準，有多個專用于安全的標準傳感器，并可配備可選的傳感器，以增強特定應用場景的安全性。（圖片來源：Omron）

　　系統級安全評估

　　滿足各種國家和國際標準，這只不過是 AMR 安全的基本要求。AMR 是一項不斷發展的技術。它們變得越來越復雜，處理的有效載荷更重，從而帶來新的安全挑戰。為了解決 AMR 不斷演變的安全問題，Omron 可提供安全咨詢服務，為 AMR 部署提供設計協助、風險評估、測試和驗證。例如，新的 ISO 3691-4 標準包括對移動機器人和其他結構之間的間隙的具體要求。Omron 的 Safety Service 顧問提供的支持包括：

• 　　按照 ISO 3691-4 的要求進行布局設計復查和區域識別
• 　　設計計算，尤其是在交通量大或移動重物的應用中
• 　　現場解決方案的測試和驗證
• 　　AMR 車隊管理員

　　只部署單一的 AMR，這種說法幾乎聞所未聞。100 個 AMR 的車隊很常見，Omron 有 AMR 管理解決方案，可提供內置的數據采集、分析和報告，使企業能夠優化整個設施運作以及常駐機器人車隊的性能。Enterprise Manager 2100 網絡設備是一種硬件和軟件解決方案，旨在管理 AMR 車隊。排隊管理軟件可用于與各個 AMR 進行通信；它可根據用戶或自動化設備的工作請求，將任務分配給每個 AMR。

　　Omron 的 Fleet Operations Workspace （FLOW） 解決方案可在 Enterprise Manager 2100 上運行，并提供智能車隊管理系統，以監控移動機器人的位置和交通流量。Enterprise Manager 2100 讓用戶能夠管理和更新 AMR 配置。它可協調 AMR 的交互和移動，因此每個機器人都知道其附近的任何 AMR 的位置和路徑。通過自動化各種機器人管理任務，FLOW 軟件可減少對制造執行系統 （MES） 和企業資源規劃 （ERP） 系統的編程需求。FLOW 的特性包括：

• 　　基于行業標準的車隊集成工具包，包括 Restful、SQL、Rabbit MQ 和 ARCL
• 　　根據重要程度對任務進行優先排序
• 　　根據人類和機器人的交通，識別和選擇最快的路線
• 　　識別受阻的路徑并分配給替代路徑
• 　　優化 AMR 作業分配
• 　　優化電池充電時間表，最大限度地延長車隊的正常運行時間
• 　　仿真能優化 AMR 車隊

　　甚至在 EM2100 網絡設備部署到車隊管理之前，Fleet Simulator 軟件就能讓用戶為自主移動機器人車隊規劃交通和工作流程，并幫助識別和解決潛在問題。通過 Omron 的 Fleet Simulator，即可基于實際設施地圖對 AMR 定位、路徑規劃、避障、任務仿真和車隊管理進行精確建模。此外，仿真可以用來優化 AMR 車隊的組成并預測吞吐量。EM2100 可以在工廠配置為 Fleet Simulator，也可以在現場通過軟件更新配置為 Fleet Simulator。

　　AMR 健全性

　　一旦進場，AMR 預計將幾乎連續運行，而預防性維護可能是成功部署的一個關鍵因素。為了支持這一需求，Omron 提供了 Wellness Visits，包括對各個 AMR 的狀況進行定期的設施內評估，以便提前安排維修，將昂貴的停機時間降到最低。Wellness Visits 的好處包括：

　　最大限度地提高 AMR 工作壽命

　　保持 AMR 的峰值工作效率

　　提前發現潛在問題，盡量減少意外停機時間

　　根據預計關斷和其他業務考慮，主動安排維修和零件替換

　　結語

　　AMR 可用于拾取和放下材料，讓人們有更多的精力來執行復雜的增值任務，以提高倉庫操作、制造流程和工作流程的效率和生產力。隨著使用 AMR 的任務種類增加，新的 AMR 版本也被開發出來，從而使 AMR 車隊的管理更加復雜。管理 AMR 車隊首先要在啟動車隊之前，在合成環境中仿真 AMR 的交互。一旦車隊部署完畢，AMR 必須安全、高效地工作，并盡量減少停機時間。提供的集中硬件和軟件設備可用于仿真潛在的 AMR 部署，以及監測 AMR 車隊的安全、高效和可靠運行。