Mobiele robots – sommige herkenbaar als machines, sommige menselijk of in een futuristisch ontwerp – worden een steeds populairdere optie als service providers in openbare ruimtes, constateert Thorsten Schroeder, product manager bij Pepperl+Fuchs. ‘Sommige van deze assistenten, zoals schoonmaakrobots in supermarkten, hoeven alleen maar omgevingen te detecteren en correct te reageren op obstakels om hun werk te doen. Andere daarentegen, zoals informatierobots op luchthavens, communiceren met mensen, benaderen of volgen ze.’ Hij verwacht dat de COVID-19 pandemie de markt verder zal stimuleren. ‘De grote vraag naar robotica-desinfectieoplossingen, robot logistieke oplossingen in fabrieken en magazijnen of robots voor thuislevering zijn voorbeelden van deze trend. Met de R2300 meerlaagsscanner van Pepperl+Fuchs kunnen service robots hun werkomgeving in drie dimensies detecteren om vrij te kunnen bewegen en correct te functioneren.’
De R2300 van Pepperl+Fuchs, waarnaar Schroeder verwijst, is een 3D LiDAR-sensor (lichtdetectie en bereik) voor het meten van de optische hoek en afstand. ‘De meerlaagse scanner genereert vier gebruiksvriendelijke scanlagen, wat resulteert in een contactloze en zeer nauwkeurige 3D-scan van de omgeving. Vergeleken met 2D-sensoren die slechts één scanlaag hebben, biedt een meerlaagse scan aanzienlijk meer meetinformatie, wat resulteert in meer detectiebetrouwbaarheid en functionaliteit. Hierdoor kan de sensor de specifieke uitdagingen van service robotica aan. Dit omvat in het bijzonder de gedetailleerde detectie van niet alleen een oppervlak, maar ook van complexe omgevingen en veranderingen daarin, de juiste reactie op stationaire, tijdelijke en bewegende obstakels en het benaderen of volgen van mensen.’
Economische en sociaaleconomische omstandigheden zorgen voor groei op de markt voor service robotica
Met de R2300 is er een sensoroplossing beschikbaar die kan fungeren als faciliterende technologie voor service robotica, aldus de productmanager. Een groeimarkt, volgens hem. ‘In haar World Robotics Report 2020 schat de International Federation of Robotics (IFR) het verkoopvolume van service robots voor dat jaar op zo’n 11,2 miljard USD. De focus ligt op logistieke systemen zoals zelfrijdende transportsystemen en inspectie- en onderhoudsrobots, geïntegreerd in digitalisering en gepersonaliseerde productiescenario’s. Naast andere toepassingsgebieden in buiten- of mijngebieden, voorspelt de IFR ook de opkomst van medische robotica als gevolg van nieuwe technische mogelijkheden en demografische veranderingen in alle ontwikkelde economieën. Denk hierbij aan therapierobots in revalidatiecentra of service robots in de zorg. Er ontstaan bovendien steeds meer toepassingsgebieden voor service robots in openbare instellingen. Mobiele informatierobots zijn vandaag de dag al een realiteit op luchthavens en in musea. Ze komen steeds vaker voor in supermarkten en de hotel- en restaurantindustrie. Roomservice, bestellingen opnemen, tafels afruimen – allemaal activiteiten waarvoor service robots zijn ontworpen.’
De economische en sociaaleconomische omgeving bevordert de ontwikkeling van gedifferentieerde vormen van service robotica, concludeert Schroeder. ‘Hoe divers de toepassingsgebieden in industriële of openbare omgevingen ook zijn, alle service robots zijn verenigd door de behoefte aan sensorische detectie van hun werkomgeving om erin te kunnen bewegen. Dit wordt idealiter in 3D vastgelegd, zodat niets over het hoofd wordt gezien.’
R2300: 3D-visie voor service robots
‘Met zijn hoge mate van precisie, betrouwbaarheid en compacte afmetingen’, promoot Schroeder enthousiast, ‘pakt de R2300 toepassingen van mobiele service robots op een technisch en economisch efficiënte manier aan.’ De sensor is gebaseerd op Pulse Ranging Technology (PRT), de innovatieve, directe afstandsmeetmethode ontwikkeld door Pepperl+Fuchs. Een hoogwaardige laserdiode in de ‘oogveilige’ klasse 1 zendt korte, energierijke lichtpulsen uit, die door het doelobject worden gereflecteerd en weer worden gedetecteerd door een ontvanger-element in de sensor. De afstand tot het doelobject wordt berekend uit de tijd die de lichtpulsen nodig hebben om van de zender naar de ontvanger te reizen. ‘Het bijzondere van dit proces, en daarmee de superioriteit van PRT ten opzichte van indirecte processen met lichtbronnen die permanent uitstralen, ligt in de tot 1000 keer hogere energie-inhoud van een enkele puls. Dit resulteert in een ideaal meetbereik voor onder meer service robotica. Beginnend op slechts enkele centimeters van de lens, kan de R2300 objecten detecteren op zwarte oppervlakken tot vier meter afstand en tot tien meter afstand op witte oppervlakken. Tegelijkertijd garanderen een meetsnelheid van 90 kHz en een hoge hoekresolutie van 0,1° een hoge meetnauwkeurigheid en detectiebetrouwbaarheid, waardoor service robots een groot gezichtsveld hebben. Gecombineerd met de precieze infraroodlichtvlek die typerend is voor lasers, die, hoewel onzichtbaar, scherp op het object projecteert, kan de R2300 op betrouwbare wijze delicate objectstructuren en -contouren detecteren. De veerkracht van de PRT tegen vreemd licht, HF-lampen, reflecties uit het toepassingsgebied en andere ruispulsen voorkomt dat het autonome mobiele servicepersoneel gedesoriënteerd raakt en zorgt voor een hoge beschikbaarheid.’
Lees Link magazine digitaal of vraag een exemplaar op bij mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Uitstekende integratie en eenvoudige inbedrijfstelling
De meeste service robots zijn ruimtebesparend en manoeuvreerbaar, constateert Thorsten Schroeder – een ontwerp waaraan sensoren en andere voertuigcomponenten zich moeten aanpassen. ‘Het compacte ontwerp van de R2300 – met een hoogte van slechts 58 millimeter – biedt het vereiste hoge niveau van ruimte-efficiëntie. De sensor meet tegelijkertijd op vier niveaus en biedt 3D-functionaliteit waarvoor anders meerdere sensoren nodig zouden zijn, en dus extra ruimte en bedrading. De R2300 kan ook snel en veilig elektrisch worden geïntegreerd in het besturingssysteem van een service robot. De gemeten gegevens – inclusief hoek, afstand, en reflectiviteit — worden uitgevoerd via de Ethernet-interface van de sensor op een manier die automatisering ondersteunt. De geleverde onbewerkte gegevens kunnen zo door integrators rechtstreeks naar hun automatiseringsoplossingen worden overgebracht.’
Service robotica wordt een sleuteltechnologie
Schroeder voorspelt dat mobiele service robots over een paar jaar een veel grotere aanwezigheid zullen hebben als flexibele assistenten voor dagelijkse taken en situaties in openbare ruimtes dan nu het geval is. ‘Ze zullen mensen in steeds meer bedrijfstakken ondersteunen en bijdragen aan waarde creatie. Naast economische eisen en sociaaleconomische ontwikkelingen komt dit ook doordat de sensortechnologie voor dergelijke autonome units steeds krachtiger en veelzijdiger wordt. De R2300 is een belangrijke mijlpaal op deze weg.’
