Stretch de Boston Dynamics place les robots mobiles à l'avant-garde de la technologie intralogistique

Dec 20, 2023

Par Mike Santora | 27 avril 2023

En mettant l'accent sur l'autonomie, la flexibilité et la sécurité, Boston Dynamics applique son expertise en robotique à une solution de robot commercial avec des technologies d'automatisation et de sécurité intégrées de Beckhoff.

Boston Dynamics a conçu Stretch™ pour être une solution mobile autonome de traitement des dossiers pour le déchargement des applications. (©Boston Dynamics, 2023)

À mesure que l'industrie de l'intralogistique progresse, la robotique mobile deviendra encore plus critique. De nombreuses solutions déplacent les cartons et les bacs d'un point A à un point B. Des limitations surviennent lorsqu'ils soulèvent les cartons des convoyeurs ou des semi-remorques et des conteneurs d'expédition pour la palettisation et la dépalettisation. Pour mieux répondre aux exigences des entrepôts et des centres de distribution, Boston Dynamics a développé une solution robotique innovante appelée Stretch. La solution autonome de manutention mobile de caisses pour les applications de déchargement combine les trois décennies de R&D du leader de la robotique avec les technologies d'automatisation et de sécurité intégrées de Beckhoff.

Conçu dès le départ pour répondre aux besoins de cette industrie, Stretch est doté d'une base compacte et très maniable qui se déplace en toute sécurité dans toutes les directions et navigue sur les rampes ou autres obstacles. Un mât de perception utilise une vision par ordinateur avancée pour une détection rapide et précise des cas. Ce qui distingue Stretch, c'est son bras robotique spécialement conçu avec sept degrés de liberté et sa pince à vide adaptative, qui fonctionne avec le système de perception pour manipuler l'ensemble de cartons le plus large possible. Une option de batterie haute capacité peut alimenter Stretch pendant deux quarts de travail complets pour prendre en charge un déchargement continu et flexible.

Comme les autres conceptions de robots de Boston Dynamics, Stretch aide les gens à gérer les applications ennuyeuses, salissantes et dangereuses dans la fabrication et l'entreposage, explique Matthew Meduna, directeur technique de l'ingénierie matérielle, Stretch : « Les utilisateurs de Spot® trouvent une grande valeur dans le fait d'avoir un robot qui automatise efficacement des tâches comme l'inspection des équipements industriels, la détection de gaz dangereux ou l'investigation de colis suspects pour protéger les humains.

L'équipe de développement de Stretch accorde la priorité à la sécurité humaine Boston Dynamics avait plusieurs objectifs pour Stretch. Le robot devait offrir l'autonomie nécessaire pour réagir intelligemment aux changements de son environnement et aux exigences de manipulation, ce qui est un autre différenciateur clé sur le marché. Elle avait besoin d'étendre les capacités de manipulation de classe mondiale des autres plates-formes de Boston Dynamics pour fournir une valeur client significative dans l'intralogistique. Et il devait fournir la mobilité pour apporter l'autonomie et les capacités de manipulation d'un travail à l'autre tout au long de la journée. Mais pour atteindre ces capacités avec une haute disponibilité du système, la solution Stretch devait fournir des capacités de sécurité robustes pour éviter les blessures ou les dommages.

« Nous devions trouver une solution prenant en charge tous les différents types de capteurs et de fonctions de sécurité requis pour le robot et offrant une prise en charge fiable des protocoles de communication de sécurité à canal noir sur Ethernet », explique Meduna. "Beckhoff a fourni la solution idéale avec les technologies de sécurité fonctionnelle et de contrôle des machines intégrées TwinSAFE."

Une option de batterie haute capacité peut alimenter Stretch jusqu'à 16 heures pour prendre en charge un déchargement continu et flexible. (© Avant-propos LLC, 2023)

L'équipe d'ingénierie de Boston Dynamics a commencé à travailler avec des experts locaux de Beckhoff, dont l'ingénieur commercial régional Brian Buck, au début de la conception Stretch en 2019. « La flexibilité et la large gamme d'options offertes par Beckhoff ont été des facteurs décisifs dans le choix de Boston Dynamics d'utiliser nos technologies à la fois dans le robot et hors du robot dans le cadre de la solution totale de contrôle et de sécurité », ajoute Buck. via Wi-Fi dans une architecture de sécurité hiérarchique. FSoE communique les données de sécurité via le système Ethernet industriel EtherCAT standard en utilisant une approche de canal noir. Les avantages d'EtherCAT - communication en temps réel, sélection libre de la topologie, jusqu'à 65 535 nœuds sur un réseau, diagnostics étendus, etc. - sont disponibles pour le système de sécurité. La solution TwinSAFE réduit le câblage, le câblage des interrupteurs de sécurité et la gestion des différents progiciels, ce qui a permis de simplifier la mise en œuvre du système de sécurité.

Stretch bénéficie également d'un avantage grâce à TwinSAFE SC (canal unique) de Beckhoff. Cela permet d'ajouter des signaux analogiques standard pour une position sûre et une vitesse sûre du robot mobile. TwinSAFE SC prend en charge les signaux standard pour les tâches de contrôle et de sécurité, aidant les machines à atteindre un niveau de sécurité jusqu'à la catégorie 3, niveau de performance d. De plus, des codeurs de sécurité spécialisés ne sont pas nécessaires. Au lieu de cela, les codeurs standard peuvent être utilisés avec une offre complète de types de signaux d'entrée de codeur TwinSAFE SC, y compris l'interface SSI, Sin/Cos, EnDat 2.2, le codeur incrémental RS422 et le codeur incrémental 24V HTL.

Standardisé, rationalisé et surtout sûr Chaque robot Stretch comporte un contrôleur intégré CX5130 à l'intérieur, qui surveille le système et communique avec un PC séparé pour la gestion de la flotte. "Le CX5130 détermine si le robot se trouve dans un environnement suffisamment sûr pour permettre le mouvement, et il engage les zones de distribution d'énergie et relâche les freins à la demande du logiciel de contrôle", explique Meduna. Avec plusieurs terminaux EtherCAT, les terminaux TwinSAFE et TwinSAFE SC, y compris les EL1918, EL2912 et EL2904, gèrent la fonctionnalité de sécurité. Ceux-ci sont essentiels pour surveiller les articulations du bras du robot ainsi que la vitesse et les angles des roues. Deux interfaces de codeur monocanal valident la précision des données de positionnement : EL5001-0090 pour SSI et EL5101-0090 pour les codeurs incrémentaux avec signaux différentiels (RS422) ou signaux asymétriques TTL.

Un panneau de gestion de flotte à distance assure la sécurité de l'ensemble de la zone de travail à l'aide d'un contrôleur intégré CX8190 avec une gamme similaire de modules EtherCAT et TwinSAFE. Ceux-ci lisent les entrées des arrêts d'urgence, des E/S de sécurité, de la détection de chariot ou de convoyeur et de la détection de câble de quai ou de quai. "Cette configuration de contrôle gère toute communication de sécurité dans la cellule entourant où Stretch travaille", explique Buck. "En plus du contrôle de l'éclairage de la pile, ces technologies permettent au gestionnaire de flotte de contrôler l'état de sécurité du robot Stretch sans fil sur un réseau Wi-Fi local. Par exemple, si un arrêt d'urgence est enfoncé ou qu'une personne entre dans la zone de travail, Stretch passera en mode sans échec."

Le logiciel d'automatisation TwinCAT 3 de Beckhoff a fourni un environnement d'ingénierie de bout en bout et un temps d'exécution pour l'application de sécurité. L'équipe de Boston Dynamics s'est appuyée sur TwinCAT pour programmer l'automate et la logique de sécurité et a utilisé la communication Ethernet en temps réel pour communiquer UDP avec d'autres ordinateurs de la solution. Avec TwinCAT, les ingénieurs peuvent programmer dans les langages qu'ils maîtrisent le mieux ou qui correspondent le mieux au projet, y compris les langages CEI 61131-3 disponibles et leurs extensions orientées objet, blocs fonctionnels et normes informatiques dans Microsoft Visual Studio®. "La prise en charge de ces normes nous permet d'envisager un vaste écosystème de composants d'automatisation", déclare Meduna. "C'est extrêmement important alors que nous continuons à développer des solutions intégrées."

Le robot mobile offre un retour sur investissement par camion Le lancement commercial de Stretch a eu lieu au début de 2022 avec des différenciations claires des autres robots mobiles sur le marché. Stretch peut décharger de manière autonome des camions et des conteneurs d'expédition et reste incroyablement flexible. Avec une pince à vide puissante et un système de vision avancé, le robot gère une variété de types d'emballages jusqu'à 50 livres sans avoir besoin de préprogrammation du numéro SKU ou d'informations sur la taille de la boîte. Il peut même récupérer de manière autonome tous les colis qui se déplacent ou tombent pendant le processus de déchargement. Le portefeuille robuste de Beckhoff et le soutien fiable des ingénieurs commerciaux et d'application ont contribué à assurer le succès du lancement. La grande variété d'appareils et d'options de Beckhoff a permis à Boston Dynamics d'améliorer rapidement la couverture de sécurité fonctionnelle du robot Stretch dans un délai très court. "Cela nous a permis d'être agiles avec les nouvelles modifications de conception et de prendre en charge de nombreux capteurs et composants différents prêts à l'emploi", déclare Meduna.

Des experts en automatisation et en robotique se réunissent au centre d'essai de Boston Dynamics : (de gauche à droite) Gilbert Petersen, spécialiste des applications industrielles intralogistiques chez Beckhoff ; Brian Buck, directeur régional des ventes chez Beckhoff ; Matthew Meduna, directeur technique de l'ingénierie matérielle, Stretch chez Boston Dynamics ; Eric Landry, directeur, chaîne d'approvisionnement chez Boston Dynamics ; et Doug Schuchart, responsable mondial de la manutention et de l'intralogistique chez Beckhoff. (© Avant-propos LLC, 2023)

À l'avenir, Boston Dynamics prévoit d'utiliser une large gamme de technologies Beckhoff pour mieux prendre en charge les applications client uniques, garantissant une sécurité et une fiabilité maximales à mesure que les technologies robotiques évoluent. "Nous développons et publions constamment de nouveaux logiciels, matériels et améliorations de systèmes pour augmenter la capacité de nos robots à aider les gens dans des applications du monde réel", ajoute-t-il. "L'innovation est le moteur de notre entreprise. Boston Dynamics a été construit sur près de 30 ans de recherche et de développement de robots mobiles avancés, et ces efforts portent leurs fruits avec des produits disponibles dans le commerce comme Stretch."

Boston Dynamics : Une révolution robotique – en boucle Boston Dynamics est le leader mondial du développement et du déploiement de robots hautement mobiles capables de relever les défis les plus difficiles dans de nombreux secteurs. Fondée en 1992 par Marc Raibert, Boston Dynamics est issue du MIT Leg Lab et possède maintenant 30 ans d'expérience dans le développement de robots à mobilité, manipulation et perception avancées. La mission principale de l'entreprise est d'imaginer et de créer des technologies robotiques exceptionnelles qui enrichissent la vie des gens. En plus de Stretch, le portefeuille de la société comprend actuellement Spot - le robot à quatre pattes conçu pour l'inspection industrielle, la sécurité publique, le milieu universitaire et d'autres applications - et le robot humanoïde le plus avancé au monde, Atlas. Les conceptions de robots de Boston Dynamics imitent délibérément le mouvement sophistiqué des humains et des animaux pour leur permettre d'aller là où d'autres robots ne peuvent pas.

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