從倉(cāng)庫(kù)到醫(yī)院，移動(dòng)機(jī)器人隨處可見(jiàn)，甚至在街上也能看到它們。移動(dòng)機(jī)器人受歡迎程度很容易理解；他們更便宜，更安全，不需要招聘程序，而且比有血有肉的工人更有生產(chǎn)力。機(jī)器人解決方案可以很容易地進(jìn)行擴(kuò)展或與其他機(jī)器結(jié)合。由于移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)收集大量的數(shù)據(jù)，公司可以利用它們來(lái)啟動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）。

為了高效運(yùn)作，移動(dòng)機(jī)器人需要安全可靠的通信。然而，制造商有辦法克服安全和工業(yè)通信問(wèn)題，以保持移動(dòng)機(jī)器人一直在運(yùn)行。

什么是移動(dòng)機(jī)器人？

移動(dòng)機(jī)器人將物料從一個(gè)地方運(yùn)送到另一個(gè)地方，有兩種類型：作為自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）和自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）。AGV使用引導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施（電線、反射器或磁條）來(lái)遵循預(yù)定的路線。如果一個(gè)物體擋住了AGV的路徑，它就會(huì)停下來(lái)，等待該物體被移走。

AMR車輛更具活力。它們?cè)诘貓D的幫助下移動(dòng)，并使用來(lái)自攝像頭、嵌入式傳感器或激光掃描儀的數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)環(huán)境并選擇最有效的路線。如果一個(gè)物體阻擋了AMR車輛的計(jì)劃路線，它將采取不同的路線。由于AMR卡車不依賴于指導(dǎo)性的基礎(chǔ)設(shè)施，它們的安裝速度更快，并能適應(yīng)物流變化。

安全和溝通的挑戰(zhàn)

●建立無(wú)線連接

移動(dòng)機(jī)器人制造商面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是選擇最合適的無(wú)線技術(shù)。這通常涉及確立要求、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和選擇最適合的標(biāo)準(zhǔn)。不幸的是，對(duì)于AGV/AMR制造商來(lái)說(shuō)，這并不總是可能的，因?yàn)樗麄兺恢罊C(jī)器的位置或目標(biāo)應(yīng)用的確切細(xì)節(jié)。

有時(shí)，藍(lán)牙連接將是最佳選擇，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)穩(wěn)定的連接，沒(méi)有過(guò)載，而其他應(yīng)用程序?qū)⑿枰粋€(gè)快速、安全的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人制造商來(lái)說(shuō)，一種可以輕松改變以滿足特定要求的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是最佳選擇。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是要確保安裝工作按計(jì)劃進(jìn)行。在部署無(wú)線解決方案之前，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行基于設(shè)施圖紙的預(yù)測(cè)性現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以確保自動(dòng)駕駛車輛在整個(gè)場(chǎng)地有足夠的信號(hào)覆蓋?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查應(yīng)確定接入點(diǎn)的最佳位置、正確的天線類型、天線的最佳角度以及如何減少干擾。安裝后，使用無(wú)線嗅探器工具檢查設(shè)計(jì)，并根據(jù)需要調(diào)整接入點(diǎn)或天線。

●將移動(dòng)機(jī)器人連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

移動(dòng)機(jī)器人需要在正確的地方與控制器進(jìn)行通信，盡管它們經(jīng)常使用不同的工業(yè)協(xié)議。例如，一個(gè)AGV可能使用CANopen，而一個(gè)控制器可能使用PROFINET。此外，移動(dòng)機(jī)器人制造商可能希望在控制器使用不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)（如EtherCAT）的其他地方使用同一AGV模型。

移動(dòng)機(jī)器人制造商還必須確保他們的AGV有足夠的能力來(lái)處理所需的數(shù)據(jù)量。這將根據(jù)安裝的大小和類型而有所不同。大型裝置可能會(huì)使用更多的數(shù)據(jù)，因?yàn)槁酚伤惴ㄐ枰采w更大的區(qū)域，更多的車輛和更多的潛在路線。導(dǎo)航系統(tǒng)，如視覺(jué)導(dǎo)航，處理圖像，因此比使用其他導(dǎo)航系統(tǒng)，如反射器或磁帶的裝置需要更多的計(jì)算能力。因此，移動(dòng)機(jī)器人制造商面臨以下挑戰(zhàn)。

（1）他們需要一種支持所有主要現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（2）改變網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須很容易，以便移動(dòng)機(jī)器人可以在不修改硬件設(shè)計(jì)的情況下與控制器在同一工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。

（3）使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須提供足夠的性能和功能來(lái)處理所需的數(shù)據(jù)量。

●確?？煽康腃AN通信

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，這種基于CAN的通信提供了一個(gè)可靠和易于實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)，它的受歡迎程度不斷提高，主要是由于它在各種快速增長(zhǎng)的行業(yè)中的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）。CAN是一個(gè)簡(jiǎn)單、節(jié)能和具有成本效益的解決方案。網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都可以訪問(wèn)任何信息，由于它是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，這意味著用戶可以調(diào)整和擴(kuò)展信息以適應(yīng)他們的需要。

對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人制造商來(lái)說(shuō)，建立CAN連接變得更加重要，因?yàn)樗梢员O(jiān)測(cè)越來(lái)越多地用于叉車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的鋰離子電池，無(wú)論是在改造的系統(tǒng)中還是在新的安裝中。要做到這一點(diǎn)，制造商需要做到以下幾點(diǎn)。

（10建立與CAN或CANopen通信標(biāo)準(zhǔn)的可靠連接，這將使他們能夠檢查其設(shè)備，例如用于監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)和性能。

（2）為系統(tǒng)提供防止電磁干擾（EMI）的保護(hù)，因?yàn)檫@可能會(huì)損壞已安裝的電子裝置。電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)在改造中很重要，因?yàn)樵黾有碌慕M件，如位于通信電纜旁邊的電池，會(huì)引入高頻電磁干擾。

●遠(yuǎn)程訪問(wèn)移動(dòng)機(jī)器人

遠(yuǎn)程訪問(wèn)機(jī)器的控制系統(tǒng)的能力可以幫助移動(dòng)機(jī)器人供應(yīng)商或工程師解決大多數(shù)問(wèn)題，而無(wú)需前往現(xiàn)場(chǎng)。挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個(gè)遠(yuǎn)程訪問(wèn)解決方案，平衡IT部門的要求和工程師或供應(yīng)商的期望。

IT部門希望確保網(wǎng)絡(luò)保持安全、可靠并保持完整性。因此，遠(yuǎn)程訪問(wèn)解決方案應(yīng)包括以下類型的安全。

（1）使用呼出電話而不是呼入電話，以盡量減少對(duì)防火墻的影響

（2）將重要流量與網(wǎng)絡(luò)的其他部分分開(kāi)。

（3）加密和保護(hù)所有流量，以確保其保密性和完整性。

（4）確保供應(yīng)商按照相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 27001）運(yùn)作或獲得認(rèn)證

（5）確保供應(yīng)商定期進(jìn)行安全審計(jì)。

工程師或供應(yīng)商希望有一個(gè)易于使用和可靠的系統(tǒng)。用戶應(yīng)該能夠很容易地連接到移動(dòng)機(jī)器人并獲取所需的信息。如果安裝可能發(fā)生變化，機(jī)器人的數(shù)量應(yīng)該很容易根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。如果移動(dòng)機(jī)器人位于與供應(yīng)商或工程師不同的國(guó)家，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施必須提供足夠的覆蓋和冗余，以保證全球的可用性。

●創(chuàng)建一個(gè)安全的系統(tǒng)

創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人可以安全運(yùn)輸材料的系統(tǒng)是至關(guān)重要的，也是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。移動(dòng)機(jī)器人制造商需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)，考慮到移動(dòng)機(jī)器人的所有不同類型和設(shè)計(jì)以及工業(yè)環(huán)境中人類的存在。他們需要確保移動(dòng)機(jī)器人對(duì)外部行動(dòng)作出反應(yīng)，如打開(kāi)安全門或按下緊急停止按鈕，而且網(wǎng)絡(luò)解決方案可以處理不同的安全協(xié)議和接口。他們必須考慮到AMR車輛自由移動(dòng)，并相應(yīng)地管理碰撞風(fēng)險(xiǎn)。傳感器中使用的技術(shù)在不斷發(fā)展，AGM/AMR制造商需要跟上發(fā)展的步伐，以確保其產(chǎn)品保持盡可能高的效率。

安全標(biāo)準(zhǔn)

盡管遵守各種安全標(biāo)準(zhǔn)（ISO、DIN、IEC、ANSI等）大多是自愿的，但歐盟的機(jī)器制造商在法律上有義務(wù)遵守機(jī)械指令中的安全標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械指令2006/42/EC始終適用于移動(dòng)機(jī)器人制造商，在某些情況下，指令2014/30/EU也可能相關(guān)，因?yàn)樗?guī)定了設(shè)備的電磁兼容性。機(jī)械指令2006/42/EC描述了投放到歐洲市場(chǎng)的安全機(jī)械的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求。制造商只有在符合性聲明中證明他們遵守了指令的要求，才能貼上CE標(biāo)志并向其客戶提供機(jī)器。

雖然其他安全標(biāo)準(zhǔn)不是強(qiáng)制性的，但制造商應(yīng)該遵守這些標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈冇兄跐M足機(jī)械指令2006/42/EC的要求。例如，他們可以遵循ISO12100中的準(zhǔn)則，將已識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的剩余風(fēng)險(xiǎn)水平。他們可以使用ISO 13849或IEC 62061來(lái)找到每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)所需的安全等級(jí)，并確保相關(guān)的安全功能符合規(guī)定的要求。移動(dòng)機(jī)器人的制造商決定他們?nèi)绾芜_(dá)到一定的安全水平。除其他外，他們能夠降低移動(dòng)機(jī)器人的速度，將碰撞的風(fēng)險(xiǎn)和傷害的嚴(yán)重程度降低到可接受的水平。它們還能夠確保移動(dòng)機(jī)器人只在禁止人類進(jìn)入的專用區(qū)域內(nèi)運(yùn)行（在ISO 3691-4中定義為禁區(qū)）。

制定正確的標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)施要求是自行式卡車制造商創(chuàng)建安全系統(tǒng)的最佳方式。然而，正如這個(gè)總結(jié)所暗示的那樣，這是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過(guò)程

使用移動(dòng)機(jī)器人實(shí)施通信系統(tǒng)的最佳實(shí)踐

移動(dòng)機(jī)器人制造商很少是通信或安全專家。因此，他們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己開(kāi)發(fā)所需的通信技術(shù)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢。使用專門設(shè)計(jì)的第三方通信解決方案不僅解決了通信問(wèn)題，還提供了進(jìn)一步的好處。

現(xiàn)代通信解決方案采用模塊化設(shè)計(jì)，允許移動(dòng)機(jī)器人制造商移除為特定標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議設(shè)計(jì)的一種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，并用為另一種標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議設(shè)計(jì)的產(chǎn)品取而代之，而不會(huì)影響機(jī)器的任何其他部分。例如，藍(lán)牙可能是一種安裝中最合適的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，而 Wi-Fi 可能在另一種安裝中提供更好的覆蓋范圍。同樣，一個(gè)站點(diǎn)可能使用 PROFINET 和 PROFIsafe 協(xié)議，而另一個(gè)站點(diǎn)可能使用不同的工業(yè)和安全協(xié)議。