Dans le contexte de la croissance continue du secteur de la vente en ligne, la logistique et les flux de matériel sont des domaines très convoités pour expérimenter le progrès technique, avec pour objectif d'accroître l'efficacité grâce à l'automatisation et à la numérisation. Magazino, jeune entreprise de Munich, a entrepris d'allier intelligemment le déplacement autonome et la robotique. La solution s'appelle TORU et dispose des atouts nécessaires pour révolutionner le monde de la logistique. Pour les opérations de manipulation du robot logistique au déplacement autonome, Magazino utilise des solutions d'entraînement de Faulhaber avec contrôleur de mouvement intégré.

Leur vision est clairement formulée : Magazino souhaite créer le premier entrepôt du monde à réfléchir et agir de manière autonome. Le nouveau robot de logistique s'appelle TORU et fait actuellement ses preuves dans des tests pratiques chez les principaux prestataires de services d'expédition. Ces derniers emploient surtout le système intelligent à déplacement autonome pour aller chercher les boîtes à chaussures lors de la préparation des commandes. TORU est conçu comme un robot contrôlé par la perception. Grâce à l'utilisation de caméras, du traitement d'image, de capteurs et de l'intelligence artificielle, il est en mesure de percevoir et d'interpréter correctement son environnement, puis de s'en servir pour prendre des décisions.

Le robot crée sa propre image de son environnement
Prendre des décisions ? Lorsque TORU reçoit l'ordre de prélever une certaine paire de chaussures, il obtient tout d'abord l'adresse dans l'entrepôt et un code à barres. Ainsi, le robot connaît l'emplacement de la cible et peut naviguer directement jusqu'à l'adresse. La colonne de levage située à l'avant du véhicule effectue ensuite une rotation de 90° vers le rayonnage, un préhenseur se déplace jusqu'à l'emplacement spécifié et c'est alors que TORU commence à prendre des décisions par lui-même. À l'aide d'images de caméra en trois dimensions, le robot produit tout d'abord une image de la situation actuelle. « Le rayonnage contient-il ne serait-ce qu'une boîte à chaussures ? Le code à barres approprié est-il présent ? Suis-je en mesure de saisir le carton ? Il a peut-être été décalé de quelques centimètres et risque de se coincer lors de l'extraction ? » Le porte-parole de Magazino, Florin Wahl, utilise ces questions pour décrire les tâches principales de l'analyse visuelle. Les réponses correspondantes font du système de Munich un système unique. Si un ordre de prélèvement concerne un carton qui a été placé un peu de travers sur le rayonnage par un employé, le robot essaie d'adapter son processus de préhension aux circonstances. Si TORU détermine que la préhension n'est toujours pas possible, la tâche est renvoyée au système et un employé de l'entrepôt devra exécuter manuellement cet ordre de prélèvement.

Si aucun problème n'est détecté, la tâche de manipulation des boîtes à chaussures revient principalement aux entraînements de FAULHABER. Des contrôleurs de mouvement, des micromoteurs C.C. de type 3242 à commutation graphite, des réducteurs planétaires et des vis filetées forment un système d'entraînement linéaire qui sert à sortir ou rentrer une languette métallique. Dans ce cas, la tâche est de combler le vide entre le véhicule et le bas du rayonnage. Le chemin est ainsi nivelé pour permettre l'extraction des cartons sur une surface plane, avec une pression négative.


Comportement de surcharge puissant
Pour le positionnement du préhenseur à aspiration le long d'une crémaillère, Magazino utilise des entraînements du type 3268 de FAULHABER. Avec une puissance de 62 watts, les moteurs C.C. sans balais fournissent des couples nominaux allant jusqu'à 72 mNm en régime continu. Les couples de pointe jusqu'à 96 mNm s'avèrent intéressants pour Magazino. La capacité de surcharge est décisive pour surmonter les couples de décollage lors de la manipulation des boîtes à chaussures. « Nous avons besoin de moteurs offrant une densité de puissance élevée. », explique Raphael Vering du département du développement et ingénierie chez Magazino. Étant donné que les couples de pointe ne sont sollicités que pour un très court laps de temps, il n'y a aucun risque que les moteurs surchauffent.

Entraînements plus petits
Le comportement de surcharge performant des moteurs (avec seulement 32 mm de diamètre) offre un certain nombre d'avantages aux pionniers munichois de la logistique. La conception permet d'utiliser des moteurs plus petits grâce à la gestion fiable des couples de décollage. Par conséquent, les entraînements plus petits sont naturellement plus légers. « La masse du préhenseur doit être la plus faible possible car, bien évidemment, TORU doit aussi pouvoir se déplacer le long de l'axe vertical. », indique Raphael Vering. Plus l'unité de préhension est lourde, plus la puissance du moteur de l'axe vertical doit être élevée. De plus, il y la question du centre de masse lorsque TORU doit saisir une boîte à chaussures située au plus haut niveau d'une crémaillère de deux mètres.

Bien entendu, le centre de masse peut aisément être décalé vers le bas à l'aide d'une plaque de support plus épaisse. Toutefois, ceci alourdit l'unité de déplacement et nécessite un moteur d'entraînement plus puissant et, par conséquent, une puissance de batterie supérieure, ce qui réduit la portée. TORU requiert également une conception légère puisqu'il est destiné à une utilisation non seulement sur le sol massif, mais également sur les structures intermédiaires plus fragiles. « Les charges de surface sont ici particulièrement limitées, mais nous voulons que TORU soit le plus polyvalent possible. », ajoute Florin Wahl. Des moteurs plus grands impliqueraient une restriction de la manipulation, en particulier lorsque les cartons sont stockés à quelques centimètres seulement au-dessus du sol, et les entraînements ne doivent pas faire obstacle. Grâce à la solution de FAULHABER, Magazino est en mesure d'aller très lentement vers le bas, puis de nouveau vers le haut. « Ceci est extrêmement important si l'on considère la capacité d'un entrepôt par rapport à la surface au sol. Tout espace de rayonnage supplémentaire vaut de l'or. », résume Florin Wahl.

L'idée derrière TORU est de mettre en place un système sophistiqué composé d'automatisation, de robotique, de vision et de déplacement autonome. Lors de l'évaluation des entraînements, Magazino a donc recherché des solutions offrant une densité de puissance optimale. Toutefois, celles-ci doivent aussi pouvoir être intégrées de manière élégante au sein du concept d'automatisation existant. « La prise en charge de la communication CANopen a été une critère décisif pour nous. », se rappelle Raphael Vering. L'entreprise de Munich pouvant également utiliser un système de contrôle du mouvement complet et parfaitement approprié de FAULHABER, le département de développement a bénéficié d'une plus grande liberté pour les optimisations futures de la nouvelle solution logistique. « Nous n'avons pas besoin de consacrer du temps à nos propres contrôleurs ou à l'intégration de codeurs. », souligne Mr. Vering. Associés aux micromoteurs C.C., les contrôleurs de mouvement FAULHABER de la génération V2.5 forment des systèmes de positionnement très dynamiques. Pour le contrôle de la rétroaction, Magazino emploie des capteurs analogiques à effet Hall, ce qui rend inutile l'emploi d'un codeur séparé pour la rétroaction. Le contrôle de courant intégré des contrôleurs de mouvement limite le couple et protège ainsi l'électronique et le moteur d'une surcharge. Magazino se sert de cette fonction pour détecter les défauts dans le flux de matériel, par exemple lorsqu'une boîte à chaussures se bloque dans un compartiment de rayonnage et entraîne ainsi l'arrêt de l'unité d'enlèvement. 

Faulhaber www.faulhaber.com

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