Mobiilirobotti 24/7-noutovaraston työmyyränä

Projekti Refair alkoi opiskelijaryhmän voimin automatisointiprojektina, jossa kartoitettiin erilaisia robotiikkaratkaisuja yritykselle. Näistä päädyttiin mobiilirobotiikkaa hyödyntävään kokonaisuuteen, josta saatiin valmiiksi simulaatiodemo. Simulaatiossa MiR robotti haki kokonaisia hyllyjä asiakkaalle, josta hän pystyi poimimaan haluamansa tuotteen. Kesällä aloitin tämän pohjalta kehittämään oikeaa demoa.

Päätarkoituksena projektissa oli siis kehittää 24h noutovarasto mobiilirobotiikka hyödyntäen. Projektin toteutus alkoi suunnittelemalla mekanismi, jolla robotti pystyy kiinnittymään hyllyyn.

Toisena mahdollisuutena olisi ollut koko hyllyn nosto, mutta tässä olisi tullut vastaan sekä MiR100:n nimen mukainen 100 kg:n maksimikantokyky, että nostimen moottorin maksimivoima. MiR100:n annettu vedettävän massan maksimi on 300 kg, jota hyllyt tuotteineen eivät ylitä. Hyllyyn kiinnittymällä saadaan pidettyä sen tuotteiden massa hyllyn omien pyörien varassa.

Itse mekanismi koostuu askelmoottorista ja Arduino-mikrokontrollerista, jota käytetään moottorin ohjauskorttina. Mobiilirobotin päälle laserleikattiin ja särmättiin tukirunko, johon moottori kiinnitettiin. Hyllyn kuljettamisesta aiheutuvista voimista lisätukea moottorille saatiin lisäämällä lineaariakselit ja johteet.

Mekanismin kiinnittymisen testailua

Toimilaitetta testattiin aluksi Metropoliassa alumiiniprofiilista rakennetulla hyllyn alaosalla. Tartunta ja kuljettaminen todettiin toimivaksi lukuun ottamatta 3D-tulostettua mustaa kuutiota, jonka onnistuin saamaan murtumaan nopeilla liikkeillä ja äkkipysäytyksillä. Tämän kappaleen tilalle tuli metallista taiteltu ja hitsattu kuutio, joka kesti rajun ajamisen.

Demo Refairilla

Projektin demoa varten kirjoitettiin Pythonilla offline-nettisivu, joka vastaisi enemmän tai vähemmän oikeaa tuotteiden tilausjärjestelmää yrityksessä. Kun haluttu tuote on valittu, lähettää ohjelma REST Api -komennon MiR-robotille hakea ennalta määrätty hylly, jossa tuote sijaitsee, ja tuoda se asiakkaalle.

Alla olevassa videossa on projektin lopputuotos kokonaisuudessaan. Tällä hetkellä aukosta, josta video on kuvattu, näkee läpi, mutta lopullisessa ratkaisussa tähän tulisi eteen moottoroitu nosto-ovi, joka aukeaisi vasta, kun robotti on tuonut hyllyn asiakkaan eteen.

Videolla demoamalla konseptista saatiin yritykselle ja muille mukana olleille hyvä kuva siitä, millaista suoritusta mobiiliroboteilta pystyy odottamaan tällaiseen järjestelmään. Refair puolestaan aikoo jatkaa projektia tällä linjalla eteenpäin, ja seuraavaksi yrityksellä on edessä mobiilirobotin hankinta käyttöönsä. Refair hankki kesän lopussa kokonaisen RFID-tilan, jossa tuotteet pystytään lukemaan siitä läpi käytäessä. Ideaalitilanteessa koko varaston hyllyt olisivat liikuteltavissa pyörillä ja MiR-robotti pystyisi vapaa-ajallaan esimerkiksi tarkastamaan varastosaldoa kuljettamalla hyllyjä RFID-tilaan.

Mobiilirobotin hankinta

Mobiilirobotit ovat melko uusi ja niiden käyttö on alkanut yleistyä yksityis- ja yrityskäytössä 2000-luvun alkaessa. Hienona esimerkkinä on kotikäyttöiset robotti-imurit. Yrityskäytössä erilaisia lavoja, hyllyjä ja muita kappaleita kuljettavia mobiilirobotteja löytyy jättiyrityksiltä mm. Amazon.

Pienimmille yrityksille robottien hankinta on suuren kynnyksen takana niiden isojen hintojen vuoksi. Yrityksen tilat, pitäisi olla suunniteltu juuri tähän käyttöön, sillä nämä robotit joko lukevat maasta reittiohjeita tai kulkevat autonomisesti ja siten vaativat paljon vapaata tilaa turvallisuussyistä. Tärkeää on myös hyllyjen sijoitus ja niiden rakenne, mikäli robotti niitä kuljettaa.

Refairin tapauksessa haluttaisiin robotti, joka pystyisi tekemään mahdollisimman monia tehtäviä. Robotti voisi ajella ympäri varastoa lukemalla RFID-tunnisteita ja päivittää sen perusteella varastosaldoa, kuljettaa tulevia lavoja niiden oikeille paikoille, sekä tarvittaessa viedä hyllyjä niitä tilaaville asiakkaille. Hankinnasta tulee hielle luultavasti haastava, sillä roboteista on vaikeaa saada suunniteltua monikäyttöisiä. Yleensä, mikäli budjetti antaa periksi, on järkevämpää vaan hankkia useita eri robotteja juuri tiettyihin tehtäviin tarkoitettuna. Toivottavasti heidän suunnitelmansa 24h noutovarastosta saadaan toteutettua ja ensi kerralla, kun sinun paisuntaventtiilisi hajoaa yöllä voit sen vaivatta hakea Refairilta.