スマート アクチュエーターはロボット係員の最適化を支援します

Sep 17, 2023

手動の自動駐車場では、スペースと労働力の利用が非効率になり、事故や係員の負傷の危険が生じ、燃料が燃焼します。

新しく製造された車は、通常、ディーラーに引き渡される前に、数千台の他の車と一緒に大規模な保管場所に保管され、そこで数日、場合によっては何か月も放置されます。 これらの駐車場の管理には、多くの時間のかかる手作業が必要です。係員は各車を始動させ、指定されたエリアに安全に駐車し、位置を把握し、必要なときに配布するために簡単にアクセスできるようにする必要があります。 自動車の再販業者、空港、自動車レンタル サービス、および大量の自動車保管と容易な取り出しを必要とするその他の多くの企業は、これらと同じ問題を共有しています。 結局のところ、手動​​の自動駐車場はスペースと労働力の非効率な利用、事故や係員の負傷の危険性、燃料の燃焼をもたらします。

フランスに本拠を置き、自動車保管物流ロボットの大手プロバイダーであるスタンレー・ロボティクスは、車を見つけて持ち上げ、ゆっくりと移動させ、割り当てられたスペースに駐車する自動誘導の車両運搬プラットフォームを提供することで、すべてを変えたいと考えています。 。 ロボットが車に到着すると、光検出測距 (LIDAR) センサーがロボットの位置、車輪の位置、車輪間の距離を検出し、その下でプラットフォームをスライドさせます。 車両がプラットフォーム上で整列すると、Thomson Industries, Inc. の電動リニア アクチュエータが車両をプラットフォーム上に固定し、持ち上げるのに役立ちます (図 1)。 図 1: プラットフォームに車が積まれた Stanley Robotics のロボットヘッド。 トムソン アクチュエータはプライヤー アームを回転させてタイヤをグリップし、走行中に車がプラットフォームから滑り落ちないようにします。トムソン

スタンレー ロボティクスが 2015 年に第 1 世代のロボットを作成したとき、エンジニアは油圧シリンダーを使用してプラットフォームの 2 本のアーム、つまりプライヤーを所定の位置に移動させました。 しかし、油圧にはいくつかの欠点があったため、次世代製品として電動アクチュエータを検討することになりました。

「油圧装置に漏れがあり、メンテナンスに手間がかかりました」とスタンレー・ロボティクスの上級機械エンジニア、トーマス・ラバシ氏は語った。 「高い負荷容量は利点でしたが、電動アクチュエータよりも速度が遅く、ホースやポンプなどの追加コンポーネントが必要でした。また、電動アクチュエータよりもロボット内部に組み込むのがはるかに困難でした。また、油圧システムはより多くのエネルギーを消費しますが、これは重要です」なぜなら、私たちはバッテリー電力で動作しており、その電力をできるだけ動きに変換する必要があるからです。」

Stanley Robotics は、競合他社に対する広範な性能ベンチマーク、3D CAD 設計システムでの統合テスト、および多数の計算に基づいて、Thomson Electrak HD 電動リニア アクチュエータ (図 2) を選択しました。 この分析に基づいて、スタンレー ロボティクスは、トムソン電動アクチュエーターがプラットフォーム上での車両の固定、昇降、インテリジェンス、耐候性、エネルギー消費に関する要件を満たしていると結論付けました。

図 2. オンボード電子機器と CAN バス オプションを備えた Thomson Electrak HD スマート リニア アクチュエータにより、スタンドアロン制御が不要になります。Thomson

車両を持ち上げる前に、車両をプラットフォームに固定する必要があります。 Stanley Robotics では、各タイヤの下に差し込むプライヤーを使用してこれを実現しています。 ロボットが最初にプラットフォームを車両の下にスライドさせると、ロボットのヘッドに最も近い 2 つのプライヤーを除くすべてのプライヤーが後退し、プラットフォームが車輪の幅をクリアできるようになります (図 3)。

図 3. 図に示されている 2 つの固定プライヤーを除いて、6 つのプライヤーは、Stanley 駐車管理ソフトウェアが 6 つのアクチュエーターに信号を送り、車両のタイヤをグリップする位置に移動させるまで、引っ込んだままになっています。トムソン

前輪に最も近い 2 つのプライヤーは決して動かないため、作動しません。 ロボットが前輪が固定プライヤーに接触していることを感知すると、アクチュエーターが調整可能な後部の 2 つのプライヤーを伸ばし、後輪の前部に接触するまで後方に動かします (図 4)。 プライヤーがすべてのタイヤの前部に接触していることを確認すると、ロボットは残りの 4 つのプライヤーを回転させてすべてのタイヤをグリップするようにアクチュエーターに信号を送ります。 この重要な機能のために、Stanley Robotics は 6 台の Electrak HD アクチュエーターを使用しています。

図 4: プライヤーを回転できるようにトムソン アクチュエータが取り付けられています。トムソン

スタンレー・ロボティクス社のロボットエンジニアリング責任者、エリック・カブロル氏は、「車を持ち上げると、車の重量がすべてプライヤーにかかり、その荷重によってプラットフォーム内のアクチュエーターに圧力がかかり、プラットホーム内のプライヤーを閉じようとする」と述べた。 「しかし、電動アクチュエータは静的負荷容量が大きいため、ブレーキのように動作して負荷を正しい位置に保つことができます。

「私たちはアクチュエーターの能力を利用して自然に停止します。ソフトウェアはアクチュエーターにペンチをできるだけ開くように要求し、プライヤーがホイールに接触すると、アクチュエーターは最大能力に達するまでグリップを増やし、自動的に停止します。組み込みソフトウェアは、電流消費を監視し、ペンチの角度を感知することによって、これらすべてを追跡します。電流が指定された設定値を超えたときに角度が十分に開いていれば、システムはタイヤのグリップが適切であると想定します。」

ホイールが所定の位置にロックされると、2 つの Electrak HD アクチュエーターがプラットフォームを地面から約 5 インチ持ち上げます。

Electrak HD アクチュエータはオンボード電子機器を備えており、プログラムされたシーケンスに参加したり、他のアクチュエータやデバイスと情報を通信したりすることができます。

「私たちはシステムに組み込むソフトウェアを開発しました」とカブロール氏は語った。 「これを当社のセンサー アーキテクチャと統合することで、実行する必要のある動作を計算し、アクチュエーターに何をすべきかを伝えることができます。PC はイーサネット経由でメッセージを送信し、イーサネット信号 CAN コンバーターがそれらのメッセージをアクチュエーターに中継します。トムソン スマート アクチュエーターは、次のような機能を提供します。このすべての機能に加えて、ストロークに沿った位置に関する正確なフィードバックが必要です。油圧アクチュエータを使用する場合は、これを追加する必要があります。」

Thomson Electrak HD アクチュエータは、-40°C (-40°F) ～ +85°C (185°F) の温度範囲で動作できます。 ロボットの活動の多くは熱を吸収するブラックトップ上で実行されるため、温度範囲の上限は特に重要です。 カブロールは、最大60℃（140°F）の温度を記録したと述べた。

「エレクトラックHDのIP評価は非常に魅力的だ」とカブロール氏は語った。 「ロボットプラットフォームが完全に水没した例も見てきました。もちろん、水没中にロボットプラットフォームを稼働させることはありませんが、水が引いたら完全に稼働状態に戻ってほしいと考えています。」

トムソン アクチュエータのボールねじ技術は非常にエネルギー効率が高いです。 オペレーターは、油圧ではなく電動アクチュエーターを使用することで、1 回の充電でより多くの車両を動かすことができます。 「電動アクチュエーターを常に稼働させる必要がないため、その方がバッテリー電力の損失が少なくなります」とカブロール氏は言う。 しかし同時に、一部のロットではロボットを 24 時間 365 日稼働させており、そこでもバッテリー効率が役に立っていると彼は言います。

ほとんどの駐車台数の多い駐車場は、運営者の収益に影響を与えるため、より少ないスペースにより多くの車を駐車できるようにアクチュエータが高速になればなるほど、駐車場の所有者や管理者にとっての価値が高まります。 電気アクチュエータは、ほとんどの油圧ソリューションのように複数のアクチュエータを順番に動作させるのではなく、同時に動作させることができるため、この点でさらなる利点をもたらします。

「当社のロボットは、ほとんどの保管パークのスペース利用率を最大 50% 向上させることができます」とカブロール氏は述べています。 「ドアを開ける必要がないため、車両をより近くに駐車することができます。当社のソフトウェアは各車両がどこにあり、いつ出入りする必要があるかを正確に認識しているため、アクセスレーンを簡素化できます。そして、それを起動することなく実行できます。車を上げて運転し、ガソリンを消費することは、二酸化炭素排出量の削減につながります。」

Thomson Electrak HD 電動リニア アクチュエータは、静的強度、インテリジェンス、頑丈さ、効率性の組み合わせを通じて、Stanley Robotics の自動保管および取り出しシステムにとってその価値を証明しており、今後もそのニーズに応え続けることを目指しています。