Mobiilirobotti selviytyi materiaalinsiirroista terminaaliympäristössä erinomaisesti

Yksi teollisuuden ja logistiikan työllistävimmistä tehtävistä on erilaiset materiaalien siirrot yritysten tiloissa. Kyse on yleensä pienten yksiköiden, rullakoiden tai kokonaisten kuormalavojen siirtämisestä paikasta toiseen. Eräiden arvioiden mukaan materiaalien siirrot työllistävät jopa 40 % modernin tehtaan työvoimasta. Tämä silti, vaikka esimerkiksi lean filosofia nostaa materiaalien siirrot yhdeksi seitsemästä merkittävästä hukasta. Tätä hukkaa on mahdollista minimoida automatisoimalla toimintaa modernilla mobiilirobotiikalla.

Terminaalit ovat maatiekuljetusverkostojen solmukohtia. Terminaalitoiminta sisältää paljon manuaalista materiaalinsiirtoa. Tavaroiden saapuessa terminaaliin ne puretaan ajoneuvoista ja siirretään odottamaan joko seuraavaa runko- tai jakelukuljetusta. JAMK päätti testata yhteistyössä Vähälä Yhtiöiden kanssa terminaalin materiaalin siirtojen automatisointia modernilla mobiilirobotiikalla. Testissä oli tarkoitus selvittää, soveltuuko mobiilirobotiikka avuksi monimuotoiseen terminaalitoimintaan. Testi toteutettiin Vähälä yhtiöiden Vaajakosken terminaalissa JAMK Robotics Centerin asiantuntijoiden toimesta. Testi kesti yhteensä 7 työpäivää.

Testin laitteistona toimi Agilox IGV (Intelligent Guided Vehicle) mobiilirobotti. (Kuva 1.) Laite on sisälogistiikkaan tarkoitettu autonomisesti kuormalavoja siirtävä robotti, jonka turva-anturointi mahdollistaa laitteen käyttämisen samoissa tiloissa ihmisten kanssa. Agilox IGV voidaan liittää yrityksen langattomaan verkkoon, jonka kautta robottia voidaan hallita. Näin mobiilirobottia pystytään hallinnoimaan ja ohjelmoimaan tietokoneilla tai esimerkiksi älypuhelimella. (Kuva 2.)

Kuva 1. Agilox IGV mobiilirobotti.

Kuva 2. Robotin selainpohjainen käyttöliittymä.

Mobiilirobotin käyttöönottovaiheen jälkeen ensimmäiset todelliset testit keskittyivät selvittämään robotin suorittaman autonomisen lavanpoiminnan virheensietokykyä. Kuormalavoja poikkeutettiin opetetusta pisteestä siirtämällä niitä sivuttais- ja syvyyssuunnassa ”parkkipaikalta”, josta robotin piti poimia lava sekä siirtämällä lavoja vinoon. Agilox onnistui lavapoiminnassa yllättävän hyvin, jopa paremmin kuin laitevalmistaja ilmoittaa. Enimmillään lava poikkesi 25 cm robotin käyttöjärjestelmään ilmoitetusta sijainnista.

Testiä jatkettiin kokeilemalla robotin toimintaa autonomisessa materiaalinsiirrossa. Aluksi robotille osoitetut tehtävän olivat yksinkertaisia, kuten lavan siirtämistä paikasta toiseen. Onnistumisten myötä tehtäviä vaikeutettiin vähitellen mm. monimutkaistaen robotin toimintaympäristöä. Pilotoinnin lopuksi robotin toimintaa testattiin osana logistiikkakeskuksen normaalitoimintaa.

Robotti suoriutui kaikista sille annetuista tehtävistä

Kokonaisuutena Agilox suoriutui testistä erinomaisesti, sillä vilkasliikenteinen ja vaihteleva terminaali on hankalin mahdollinen ympäristö ihmisen ja robotin välisen yhteistyön testaamiseen. Agilox suoriutui kaikista sille annetuista tehtävistä. Haastavin tehtävä oli tunnistaa levitysalueelle tehdyiltä parkkipaikoilta, onko kyseisessä paikalla lavaa ja siirtää lava tarvittaessa oikeaan paikkaan. Agilox osasi tietyn aikavälein tarkistaa levitysalueen ja siirtää lavoja oikeisiin paikkoihin tarvittaessa.

Testissä Agilox käyttöönotettiin ilman että terminaaliympäristöön tehtiin merkittäviä muutoksia. Näin tekemällä pystyttiin selvittämään tekijöitä, joita mobiilirobotiikan tehokkaassa hyödyntämisessä on huomioitava.

Yksi tällainen huomio oli terminaalin lattian liikuntasaumat, joita robotti ei itse tunnistanut. (Kuva 3.) Tämä johti tilanteisiin, joissa robotti saattoi ajaa täydellä vauhdilla sauman yli ja pahimmassa tapauksessa jäädä saumaan jumiin. Ongelma ratkaistiin merkitsemällä saumat noin metrin levyisellä turva-alueella pohjapiirrokseen ja robotin nopeutta rajoitettiin kyseisellä alueella.

Kuva 3. Lattiasaumasta johtuva vikatilanne.

Johtopäätökset

Robotti oli erittäin helppo ja nopea ottaa käyttöön. Lähes kaikki testit onnistuivat suoraan robotin käyttöliittymistä löytyvillä valmiilla ominaisuuksilla ja positiivisena yllätyksenä valmiita ohjelmarakenteita oli helppo muokata monimutkaisemman käytöksen aikaansaamiseksi. Robotti suoriutui osasta testejä jopa odotettua paremmin, kuten esimerkiksi vinossa olevien lavojen noudosta. Robotin erittäin pieni toleranssi lattian epätasaisuuksien suhteen hieman yllätti.

Testeissä kävi ilmi, että robotti ei kyennyt havainnoimaan trukkien piikkejä, lavojen yli tulevia tuotteita sekä lattialta ajoittain olevia roskia kuten puusäleitä. Nämä aiheuttavat joko törmäysvaaran tai roskat saattavat jumittua robotin renkaisiin aiheuttaen vikatilan. Asia olisi ratkaistavissa robottiin lisävarusteena saatavilla viuhkalasereilla, joiden avulla robotti pystyisi havainnoimaan esteitä ja parantamaan työturvallisuutta sekä työskentelynopeutta.

Testausaika oli varsin lyhyt ja ajatuksia jatkokehitykseen tuli testauksen aikana runsaasti. Esimerkiksi robotille olisi hyvä merkitä omat kulkureitit, jotka pidettäisiin siistinä ja vapaana muusta liikenteestä turvallisuuden ja työnopeuden parantamiseksi. Robotin laturi tulisi sijoittaa mahdollisimman lähelle aluetta, jossa robotti pääosin työskentelee, jotta laturiin ajamiseen kuluva aika saataisiin minimoitua.

Robotille voisi myös tehdä aikataulun, jolloin se kykenee itse luomaan ja aloittamaan tehtäviä ilman ihmisoperaattoria. Jos robotin tehtävät eivät ole kiireellisiä, niin aikataulun optimointi mahdollisimman tehokkaaksi ei ole välttämätöntä.

Kirjoittajat:
-Ville Karjalainen, lehtori, Jyväskylän ammattikorkeakoulu
-Samppa Alanen, projekti-insinööri, Jyväskylän ammattikorkeakoulu

Pilotointi toteutettiin osana Jyväskylän ammattikorkeakoulun hallinnoimaa, Robots on Road -projektia ajanjaksolla 26.11.-4.12.2019. Hankkeen yhtenä tavoitteena on pilotoida modernin robotiikan ratkaisuja käytännön sovelluskohteisiin yrityksissä. Hanketta rahoittaa Euroopan unionin aluekehitysrahasto.

Vähälä Yhtiöt on kuljetus- varastointi- ja terminaalipalveluita sekä erilaisia logistiikan lisäarvopalveluita asiakkailleen tarjoava yritys, jolla on useampia terminaaleja sekä logistiikkakeskuksia Suomessa. www.vahala.fi