IMU industrial para vehículos guiados automáticamente (AGV) y robots industriales

Dentro de una planta, la señal de satélite que guía a un vehículo por la calle no está disponible. Los techos, las estructuras de acero y las estanterías la bloquean; sin embargo, las máquinas que se encuentran en la planta necesitan saber cómo se están moviendo: cuánto ha girado un chasis, si un mástil se inclina bajo carga, cómo se orienta el cuerpo de un robot al alcanzar una pieza. Esos datos deben proceder de sensores integrados y deben mantenerse estables durante todo el turno. Nuestra IMU MEMS de alta precisión CHCNAV CI-710 está diseñada precisamente para esa tarea.

Detección de movimiento en lugares donde no llegan las señales de satélite

Los vehículos guiados autónomos (AGV) y los robots industriales modernos dependen de una retroalimentación precisa del movimiento y la actitud como parte de sus sistemas de navegación y control para funcionar de forma segura y eficiente en entornos en los que las señales de posicionamiento externas son limitadas o no están disponibles. A diferencia de los vehículos autónomos para exteriores, las máquinas de interior deben sortear estanterías, equipos y obstáculos en movimiento, al tiempo que mantienen una orientación estable durante las tareas de aceleración, giro, elevación y manipulación.

Una IMU industrial proporciona la referencia de movimiento continua que necesita el controlador del vehículo para interpretar los cambios de movimiento a corto plazo y mantener un control estable a lo largo de todo el ciclo de producción.

En el caso de los vehículos y robots industriales, mantener una referencia de movimiento fiable depende de la capacidad de la IMU para minimizar la deriva, compensar los cambios de temperatura y proporcionar datos a alta frecuencia para el control en tiempo real.

Cómo el CI-710 facilita el control de movimiento industrial

El CI-710 es una unidad de medición inercial MEMS de 6 grados de libertad. Proporciona datos de velocidad angular en tres ejes, aceleración en tres ejes y temperatura, y un algoritmo VRU integrado convierte esos datos en los ángulos de balanceo y cabeceo del vehículo. En una planta de producción, esto es lo que permite que un vehículo guiado automático (AGV) registre cuánto ha girado entre dos puntos de referencia, que una apiladora detecte que su mástil se está inclinando y que un robot de inspección conozca la orientación de su propio cuerpo antes de que el sistema de visión interprete lo que ve. Nada de esto depende de una señal de satélite, lo que permite su uso en interiores.

Inestabilidad del sesgo y calibración a temperatura ambiente

Hay dos parámetros que determinan si una IMU industrial puede mantener un bucle de control. El primero es la inestabilidad del sesgo del giroscopio, y la calibración del conjunto de sensores permite que el CI-710 alcance un valor de 0,5°/h. El segundo es cómo varía ese valor cuando cambia la temperatura. Cada unidad se calibra en una plataforma giratoria en todo el rango de funcionamiento, desde -40 °C hasta +85 °C, compensando el sesgo, el factor de escala, la no linealidad y el error de acoplamiento cruzado. Un taller que está frío al comienzo de un turno y cálido a media tarde no desajusta la calibración del sensor, por lo que el sistema de control sigue el comportamiento de la máquina en lugar de corregir la deriva térmica.

Salida de 1000 Hz para equipos de alta dinámica

Las máquinas rápidas necesitan datos rápidos. El CI-710 se comunica a través de un puerto diferencial RS422 a una velocidad de hasta 1500 Kbps y puede configurarse para enviar datos de movimiento sin procesar a 1000 Hz. A esa velocidad, un cambio de actitud llega al controlador en uno o dos milisegundos, lo cual es fundamental para el control de movimiento en bucle cerrado de un AMR de alta velocidad, un robot clasificador o una grúa automatizada de gran tonelaje. Un muestreo demasiado lento se traduce en la planta en fluctuaciones durante un recorrido recto, sobreimpulso al salir de una curva o un palé colocado con unos centímetros de desviación.

Referencia única para LiDAR, visión artificial y GNSS

Pocas plataformas de automatización funcionan con un único sensor. El LiDAR, las cámaras y, cuando se requiere un funcionamiento en exteriores, el GNSS pueden alimentar el mismo estimador, y fusionarlos depende en gran medida de si sus marcas de tiempo coinciden. La sincronización 1PPS integrada alinea la salida del CI-710 con segundos enteros y proporciona a cada flujo de datos una referencia común. Esto elimina gran parte del trabajo de integración en la cartografía SLAM dentro de las plantas, la topografía automatizada de instalaciones y las líneas de producción con múltiples robots, donde unos pocos milisegundos de error de sincronización se traducen en centímetros de error de posición.

Redundancia para operaciones industriales

El CI-710 incorpora varios giroscopios y acelerómetros, en lugar de un único par, por lo que la salida de datos continúa aunque falle un sensor, lo cual es importante en una línea que funciona las 24 horas del día. Está diseñado para seguir funcionando a pesar de las vibraciones, los golpes y los impactos de carga propios de una planta en funcionamiento. La carcasa es compacta y estandarizada, y la interfaz RS422 es un protocolo que ya utilizan la mayoría de los controladores industriales, por lo que su integración es una cuestión de cableado y protocolo, más que un proyecto de desarrollo.

Dónde se integra el CI-710 en la planta de producción

Como módulo de sensores inerciales específico dentro de un sistema autónomo, el CI-710 proporciona los datos de actitud y movimiento que permiten llevar a cabo una amplia gama de aplicaciones industriales, entre las que se incluyen:
 

• Vehículos guiados automáticamente (AGV) y robots móviles autónomos: información sobre el movimiento y la orientación en zonas de almacén y taller sin cobertura satelital.
   
• Robots de inspección y manipuladores robóticos: datos en tiempo real sobre el balanceo y la inclinación para un agarre y una inspección precisos.
   
• Cartografía SLAM dentro de las instalaciones y levantamiento topográfico automatizado de las mismas.
   
• Apiladores inteligentes para almacenes y grúas portuarias automatizadas: supervisión de la actitud en condiciones de viento y cargas pesadas.
   
• Sistemas de cintas transportadoras dinámicas y vehículos de transporte industrial no tripulados.

En el caso de los vehículos guiados automáticamente (AGV) y los robots industriales, el CI-710 actúa como componente central de detección de movimiento, proporcionando los datos de orientación y movimiento necesarios para la navegación autónoma, el posicionamiento robótico y el control en tiempo real.

La detección inercial es uno de los componentes del sistema. Cuando una máquina se desplaza entre espacios interiores y exteriores, nuestro sistema GNSS/INS de doble antena CGI-610 y nuestro sistema GNSS/INS de grado automovilístico CGI-230 combinan el posicionamiento por satélite y las mediciones inerciales en una solución de navegación unificada. Consulta nuestra guía explicativa sobre cómo funciona la navegación inercial, en la que se exponen las diferencias entre ambas capas, y nuestras soluciones de navegación y posicionamiento muestran cómo se combinan en máquinas autónomas, desde vehículos industriales hasta robots humanoides.

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Acerca de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) desarrolla soluciones avanzadas de cartografía, navegación y posicionamiento diseñadas para aumentar la productividad y la eficiencia. CHCNAV, que presta servicio a sectores como el geoespacial, la agricultura, el control de maquinaria y la autonomía, ofrece tecnologías innovadoras que potencian el trabajo de los profesionales e impulsan el avance del sector. Con una presencia global que abarca más de 140 países y un equipo de más de 2.200 profesionales, CHC Navigation es reconocida como líder en el sector geoespacial y más allá. Para obtener más información sobre CHC Navigation [300627.SZ], visite: https://navigation.chcnav.com/about/overview