NODE.OS
Das Betriebssystem für kollaborative AMR-Flotten
Mit NODE.OS lassen sich heterogene AMR-Flotten ganzheitlich betreiben – vom Empfang und der Zuordnung anstehender Transportaufträge bis hin zur Steuerung der einzelnen Fahrzeuge. Nur so kann das Potential von AMR hinsichtlich Flexibilität und Autonomie ausgeschöpft und kollaborativ agierende Flotten in diversen Anwendungen realisiert werden.
NODE.OS basiert auf drei Ebenen:
- NODE.EDGE zur roboterseitigen Navigation und Steuerung der einzelnen AMR,
- NODE.MESH zum Datenaustausch und der Kollaboration von AMR untereinander sowie
- NODE.SRVS zum Flottenmanagement und zur Koordination der Flotte.
Als Schnittstelle setzen wir dabei den Standard VDA5050, erweitert durch unsere Open API ein, um autonome Flotten realisieren zu können. Nicht jede Anwendung ist gleich und benötigt ein hohes Maß an Autonomie. Durch die modulare Architektur, sowie die einfache Konfigurierbarkeit der einzelnen Komponenten von NODE.OS wird eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Anwendung ermöglicht – von virtueller Spurführung bis zur freier Navigation. NODE.OS ist das Betriebssystem für kollaborative AMR-Flotten.
Grundbefähigung der AMR zur autonomen Navigation
Speziell für industrielle Bedingungen und Anforderungen entwickelt, liefert die NODE.EDGE den benötigten Robustheitsgrad, um auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen eine maximale Verfügbarkeit der AMR zu gewährleisten.
Durch kontinuierlich aktualisierte Umgebungs- und Datenmodelle kann sich die NODE.EDGE in Echtzeit an Umgebungsveränderungen adaptieren und unvorhergesehene Situationen bewältigen. Die AMR weichen, wenn gewünscht, Hindernissen wie anderen Fahrzeugen oder Personen aus und führen auch bisher unbekannte Aufträge erfolgreich aus.
Die gesamte Systemarchitektur der NODE.EDGE ist auf eine einfache und zeiteffiziente Inbetriebnahme und Instandhaltung ausgelegt. Durch intuitive Nutzeroberflächen wird eine Bedienung durch Personal ohne größeren Schulungsaufwand ermöglicht.
Live SLAM
Lokalisierung ohne zusätzliche Marker („Konturnavigation“) auch in stark veränderlichen Umgebungen? Der Live SLAM realisiert dies durch probabilistische Lokalisierungsverfahren in Kombination mit einer kontinuierliche Kartenaktualisierung.
Im Basissetup reichen dafür die Sensordaten der 2D-(Sicherheits-) LIDAR-Sensorik. Optional können weiter Sensorik wie 3D-LIDAR, Kamerasysteme, GPS/UWB etc. eingebunden werden. Neben der Lokalisierung liefert der Live SLAM die aktuelle Karte der Umgebung als Basis für z.B. dynamische Routenplanung und Traffic-Management.
Online
Routenplanung
Berechnung der besten Route zur Laufzeit auch in großen, veränderlichen Industrieumgebungen?
Der Online Routenplaner berechnet zur Laufzeit die optimalen Route zwischen beliebigen Start-/Zielpunkten basierend auf der aktuellen Karte und benutzerdefinierten Verkehrszonen (wie Einbahnstraßen, Verbots-Zonen uvm.).
Bei der Routenberechnung berücksichtig werden dabei roboterspezifische Eigenschaften wie Kinematik, Ausmaße inklusive geschwindigkeitsabhängiger Schutzfelder und Beladungszustand.
Dynamische
Bewegungsplanung
Optimale Bewegungsplanung trotz umschaltender Schutzfelder?
Die dynamische Bewegungsplanung sorgt für eine effiziente Ausführung der globalen Route und Kollisionsvermeidung durch Berechnung optimaler Trajektorien und Geschwindigkeitsbefehle.
Dabei werden sowohl interne Beschränkungen des AMR (Kinematik, Dynamik, Ausmaße, Sicherheitsfelder) als auch mit der Onboard-Sensorik (2D/3D-LIDAR, Kamerasysteme) in Echtzeit erfasste Hindernisse berücksichtigt.
Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Flotte durch Vernetzung und Kollaboration der AMR untereinander
Durch den Austausch von Umgebungsdaten und Kollaboration zwischen den AMR werden die lokal beschränkten Informationshorizonte der einzelnen AMR aufgelöst und die Robustheit des Gesamtsystems somit weiter erhöht.
Datenaustausch und Kollaboration der AMR untereinander erhöhen die Autonomie für die gesamte Flotte. Losgelöst von fest verankerten Verkehrsregeln werden die AMR befähigt, beliebige Verkehrssituationen selbstständig optimal zu lösen.
Durch den Verzicht auf manuell zu definierende Verkehrsregeln, sowie die Möglichkeit neue Fahrzeuge direkt auf bestehende Karten zugreifen zu lassen, werden Inbetriebnahmeaufwände und –zeiten drastisch verkürzt.
Kollaborative
Bewegungsplanung
Operieren mehrere AMR im selben Arbeitsbereich, sind Konflikte bis hin zu Deadlocks nicht ausgeschlossen. Zur Auflösung dieser wird typischerweise auf Blockbetrieb oder anderweitige manuell definierte Verkehrsregeln gesetzt, welche hohe Einrichtaufwände verursachen und die AMR stark in ihren Fähigkeiten beschränkt.
Durch die kollaborative Bewegungsplanung hingegen sind die AMR selbstständig in der Lage, Konflikte aufzulösen und effiziente Interaktion zu realisieren.
Dabei werden die geplanten Bewegungstrajektorien zwischen den involvierten AMR ausgetauscht und kollaborativ optimiert.
Kollaboratives
SLAM
Großflächige, hoch-dynamische Umgebungen können aufgrund des beschränkten Sensorhorizonts der einzelnen AMR zur Herausforderung werden und deren Verfügbarkeit und Robustheit verringern.
Durch Detektion und Austausch von Lokalisierungsinformationen zwischen den einzelnen AMR sowie durch Einbindung stationärer Sensorik können die Probleme Einzelner über den Flottenverbund aufgelöst werden.
Flottenmanagement und Koordination für AMR
Durch den Zugriff auf das globale Umgebungs- und Zustandsmodell der Flotte wird der Robustheitsgrad der NODE.EDGE Komponenten auf den einzelnen AMR weiter erhöht. Selbst im Falle des Ausfalls eines einzelnem AMR kann dies über die Flotte kompensiert werden und somit der Materialfluss sicher gestellt werden.
Transportaufträge werden dynamisch an den, für den jeweiligen Auftrag optimalen, Roboter zugewiesen. Blockaden und Verkehrsstaus werden prädiktiv erkannt und die AMR der Flotte vorausschauend umgeleitet.
Durch Unterstützung der standardisierten Schnittstellendefinition VDA5050 ermöglichen wir auch AMR, welche nicht mit NODE.EDGE ausgestatteten sind, an die NODE.SRVS anzubinden und sie damit im Flottenverbund betreiben zu können.
Global Live Map Server
Sorgt dafür, dass jeder AMR jederzeit mit aktuellsten Umgebungsinformationen (Live Map) für Lokalisierung und Routenplanung versorgt ist.
Fusioniert dazu die von den einzelnen AMR erfassten Kartenänderungen und Umgebungsinformationen in eine globale Live Map und bietet diese den AMR als Kartenupdate zum Download an. Gewährleistet damit, dass neue AMR direkt mit aktueller Umgebungsinformation ausgestattet und direkt einsatzfähig sind. Bietet gleichzeitig eine aktuellen Live-Ansicht der Umgebung („digital Twin“).
Traffic Manager
Jedes AMR ist zunächst selbst in der Lage seine Route zu berechnen sowie Jobs auszuführen.
Je größer die Flotte bzw. je komplexer die Umgebung, gewinnt ein zentrales, auf vollständiger Flottenzustandsinformation basierendes Traffic Management an Bedeutung. Dieses sorgt dafür, dass Dead Locks vermieden, Blockaden umfahren und der Verkehr gleichmäßig auf die Routen verteilt wird. Dabei analysiert es kontinuierlich die geplanten Routen der AMR und leitet bei Bedarf einzelne auf andere Routen um.
Job Broker
Welcher AMR übernimmt welchen Transportauftrag? Diese Aufgabe löst der Job Broker unter Berücksichtigung relevanter Randbedingungen wie Auftragsabarbeitungszeit/-priorität, zu transportierendes Gut, Batterieladezustand, uvm.
Die Optimierung wird dafür mit Blick auf die Gesamtheit derzeit anstehender Aufträge sowie dem Flottenzustand (Position, Wegezeit, etc.) betrachtet und so die Lösung berechnet, welche den maximalen Durchsatz generiert.
Web-basiertes User Interface
Deployment, Konfiguration & Inbetriebnahme sowie Überwachung und Analyse der Flotte - all dies kann bequem in unserem web-basierten User Interface vorgenommen werden.
Dieses wurde anhand von neusten Konzepten aus dem Bereich UI/UX entwickelt und ermöglicht damit eine intuitive Bedienung auf allen relevanten Endgeräten (Desktop, Tablet, Smartphone).
Fleet/Traffic Simulater
Wieviel AMR werden benötigt, um den benötigten Materialfluss sicher zu stellen? Wie wirken sich Änderungen am Hallenlayout auf den Verkehrsfluss aus?
Durch die integrierte Flotten-Simulation lassen sich Prozess-, Umgebungs- oder Flottenänderungen im Vorhinein veranschaulichen und optimieren.
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