Les actionneurs intelligents aident les robots valets à optimiser

Sep 17, 2023

Le stationnement automatique manuel entraîne une utilisation inefficace de l'espace et de la main-d'œuvre, un risque d'accident et de blessure pour les préposés et une combustion de carburant.

Avant qu'une voiture nouvellement fabriquée ne soit livrée à un concessionnaire, elle rejoint généralement des milliers d'autres dans un grand entrepôt où elle peut rester pendant des jours, voire des mois. La gestion de ces lots nécessite de nombreuses tâches manuelles et chronophages : les préposés doivent démarrer chaque voiture, la garer en toute sécurité dans une zone désignée, suivre son emplacement et pouvoir y accéder facilement pour la distribution en cas de besoin. Les revendeurs de véhicules, les aéroports, les services de location de voitures et de nombreuses autres entreprises qui ont besoin d'un stockage automobile à grand volume et d'une récupération facile partagent les mêmes problèmes. En fin de compte, le stationnement automatique manuel entraîne une utilisation inefficace de l'espace et de la main-d'œuvre, un risque d'accident et de blessure pour les préposés et une combustion de carburant.

La société française Stanley Robotics, l'un des principaux fournisseurs de robots logistiques de stockage automobile, espère changer tout cela en proposant une plate-forme de transport de véhicules autoguidée qui trouve une voiture, la soulève, la déplace doucement et la gare dans un espace alloué. Lorsque le robot arrive à la voiture, des capteurs de détection et de télémétrie de la lumière (LIDAR) détectent sa position, la position des roues et la distance entre elles, et font glisser la plate-forme en dessous. Une fois la voiture alignée sur la plate-forme, des actionneurs linéaires électriques de Thomson Industries, Inc. aident à fixer le véhicule sur la plate-forme et à le soulever (Figure 1). Figure 1 : Tête de robot Stanley Robotics avec voiture chargée sur la plate-forme. Les actionneurs Thomson font pivoter les bras de la pince pour saisir les pneus qui empêchent les voitures de glisser de la plate-forme lorsqu'elles sont en mouvement.Thomson

Lorsque Stanley Robotics a créé son robot de première génération en 2015, les ingénieurs ont utilisé des vérins hydrauliques pour mettre en place les deux bras de la plate-forme, ou pinces. L'hydraulique présentait cependant plusieurs inconvénients, les amenant à explorer les actionneurs électriques pour leur produit de nouvelle génération.

"Il y avait des fuites avec l'hydraulique ; elles nécessitaient une maintenance élevée", a déclaré Thomas Ravasi, ingénieur principal en mécanique chez Stanley Robotics. "Leur capacité de charge élevée était un avantage, mais ils sont plus lents que les actionneurs électriques et nécessitaient des composants supplémentaires tels que des tuyaux et des pompes. Ils sont également beaucoup plus difficiles à intégrer à l'intérieur d'un robot que les actionneurs électriques. Les systèmes hydrauliques consomment également plus d'énergie, ce qui est important car nous fonctionnons sur batterie et devons traduire autant de cela en mouvement que possible."

Stanley Robotics a sélectionné les actionneurs linéaires électriques Thomson Electrak HD (Figure 2) sur la base d'une analyse comparative approfondie des performances par rapport aux concurrents, de tests d'intégration sur des systèmes de conception CAO 3D et de nombreux calculs. Sur la base de cette analyse, Stanley Robotics a conclu que les actionneurs électriques Thomson répondraient à leurs exigences en matière de sécurisation de la voiture sur la plate-forme, de levage, d'intelligence, de résistance aux intempéries et de consommation d'énergie.

Figure 2. Les actionneurs linéaires intelligents Thomson Electrak HD avec électronique embarquée et option de bus CAN éliminent le besoin de commandes autonomes.Thomson

Avant de soulever le véhicule, il doit être fixé sur la plate-forme. Stanley Robotics accomplit cela avec des pinces qui se referment sous chaque pneu. Lorsque le robot fait d'abord glisser la plate-forme sous la voiture, toutes les pinces, à l'exception des deux les plus proches de la tête du robot, sont rétractées afin que la plate-forme puisse dégager la largeur des roues (Figure 3).

Figure 3. À l'exception des deux pinces fixes illustrées, six pinces restent rétractées jusqu'à ce que le logiciel de gestion du stationnement de Stanley signale à six actionneurs de les mettre en place pour saisir les pneus du véhicule.Thomson

Les deux pinces les plus proches des roues avant ne bougent jamais et ne sont donc pas actionnées. Une fois que le robot détecte que les roues avant sont en contact avec la pince fixe, les actionneurs étendent les deux pinces dans la partie arrière réglable et les déplacent vers l'arrière jusqu'à ce qu'elles entrent en contact avec l'avant des roues arrière (Figure 4). Une fois qu'il a confirmé que la pince est en contact avec l'avant de tous les pneus, le robot signale à l'actionneur de faire tourner les quatre pinces restantes pour saisir toutes les roues. Pour cette fonction critique, Stanley Robotics utilise six actionneurs Electrak HD.

Figure 4 : Des actionneurs Thomson sont montés pour permettre à la pince de pivoter.Thomson

"Lorsque nous soulevons la voiture, tout son poids repose sur la pince, et la charge exerce une pression sur l'actionneur à l'intérieur de la plate-forme, qui tente de fermer la pince à l'intérieur de la plate-forme", a déclaré Eric Cabrol, responsable de l'ingénierie robotique chez Stanley Robotics. "La capacité de charge statique élevée des actionneurs électriques leur permet cependant de fonctionner comme un frein pour maintenir la charge dans la bonne position.

"Nous utilisons la capacité de l'actionneur pour s'arrêter tout seul. Le logiciel demande à l'actionneur d'ouvrir la pince autant que possible et lorsqu'elle entre en contact avec les roues, l'actionneur augmente l'adhérence jusqu'à ce qu'elle atteigne sa capacité maximale et s'arrête automatiquement. Notre logiciel intégré suit tout cela en surveillant la consommation de courant et en détectant l'angle de la pince. Si l'angle est suffisamment ouvert lorsque le courant dépasse un point de consigne désigné, le système suppose que l'adhérence du pneu est adéquate."

Une fois les roues verrouillées en place, deux actionneurs Electrak HD soulèvent la plate-forme à environ cinq pouces du sol.

Les actionneurs Electrak HD disposent d'une électronique embarquée, qui leur permet de participer à des séquences programmées et de communiquer des informations avec d'autres actionneurs et dispositifs.

"Nous avons développé le logiciel que nous intégrons dans le système", a déclaré Cabrol. "L'intégration de cela à notre architecture de capteurs nous permet de calculer les mouvements qui doivent être effectués et indique aux actionneurs ce qu'ils doivent faire. Notre PC envoie des messages via Ethernet, puis les convertisseurs CAN de signal Ethernet relaient ces messages vers les actionneurs. Les actionneurs intelligents Thomson offrent toutes ces capacités ainsi qu'un retour exact sur leur position tout au long de leur course. Avec un actionneur hydraulique, nous devrions ajouter cela."

Les actionneurs Thomson Electrak HD peuvent fonctionner à des températures allant de -40°C (-40°F) à +85°C (185°F). L'extrémité supérieure de la plage de température est particulièrement importante car une grande partie de l'activité du robot est effectuée sur du bitume, qui absorbe la chaleur. Cabrol a déclaré avoir enregistré des températures allant jusqu'à 60 ° C (140 ° F).

« L'indice IP de l'Electrak HD est très attrayant », a déclaré Cabrol. "Nous avons vu des cas dans lesquels les plates-formes de robots étaient complètement submergées. Bien que nous ne les ferions jamais fonctionner lorsqu'elles sont submergées, nous voulons bien sûr qu'elles reviennent pleinement opérationnelles lorsque l'eau descend."

La technologie à vis à billes des actionneurs Thomson est très économe en énergie. Les opérateurs peuvent déplacer plus de voitures sur une seule charge avec des actionneurs électriques plutôt qu'avec l'hydraulique. "Parce que les actionneurs électriques n'ont pas besoin de fonctionner tout le temps, nous perdons ainsi moins d'énergie de la batterie", a déclaré Cabrol. Mais en même temps, il dit que certains lots font fonctionner les robots 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et que l'efficacité de la batterie y contribue également.

La plupart des parcs de stationnement à grand volume ont un impact sur les résultats de leurs exploitants. Ainsi, plus les actionneurs peuvent aider à garer plus de voitures rapidement dans moins d'espace, plus ils sont précieux pour les propriétaires et les gestionnaires de terrains. Les actionneurs électriques offrent des avantages supplémentaires à cet égard car ils permettent à plusieurs actionneurs de fonctionner simultanément, plutôt qu'en séquence, comme le feraient la plupart des solutions hydrauliques.

"Nos robots peuvent améliorer l'utilisation de l'espace dans la plupart des parcs de stockage jusqu'à 50 %", a déclaré Cabrol. "Nous pouvons garer les véhicules plus près les uns des autres car nous n'avons pas à ouvrir les portes. Nous pouvons simplifier les voies d'accès car notre logiciel sait exactement où se trouve chaque véhicule et quand il doit entrer et sortir. Et nous le faisons sans avoir à démarrer la voiture, à la conduire et à consommer de l'essence, ce qui a des implications sur la réduction de l'empreinte carbone."

Grâce à leur combinaison de résistance statique, d'intelligence, de robustesse et d'efficacité, les actionneurs linéaires électriques Thomson Electrak HD ont prouvé leur valeur pour les systèmes de stockage et de récupération automatiques de Stanley Robotics et cherchent à continuer à répondre à leurs besoins futurs.