www.endustriweb.com
14
'22
Written on Modified on
HMS Industrial Networks AB
HMS Industrial Networks: Harekete Devam
Mobil Robot Üreticilerini Bekleyen İletişim ve Güvenlik Zorlukları.
Mobil robotlar depolardan hastanelere ve hatta sokaklara kadar artık her yerdeler. Neden bu kadar popüler olduklarını anlamak güç değil zira ucuzlar, güvenliler, bulunmaları kolay ve gerçek işçilerden çok daha üretkenler. Ayarlamak veya diğer makinelerle kombine etmek de kolay. Mobil robotlar pek çok gerçek zamanlı veri topladıkları için şirketler de onları IIoT yolculuklarına başlamak için kullanıyorlar.
Fakat verimli bir şekilde çalışmak için mobil robotlar güvenli ve de güvenilir bağlantıya ihtiyaç duyarlar. Bu yazı mobil robot üreticilerinin karşılaştığı temel iletişim ve güvenlik zorluklarını özetlerken, mobil robotların harekete devam edebilmeleri için bu güçlüklerin üstesinden gelmenin kolay bir yolunu sunuyor.
Fakat verimli bir şekilde çalışmak için mobil robotlar güvenli ve de güvenilir bağlantıya ihtiyaç duyarlar. Bu yazı mobil robot üreticilerinin karşılaştığı temel iletişim ve güvenlik zorluklarını özetlerken, mobil robotların harekete devam edebilmeleri için bu güçlüklerin üstesinden gelmenin kolay bir yolunu sunuyor.
Neden Mobil Robotlar?
Başlamadan önce, mobil robot derken neyi kastettiğimizi açıklayalım.
Mobil robotlar materyalleri bir noktadan diğerine taşırlar ve bunların iki çeşidi vardır: otomatik güdümlü araçlar (AGV'ler) ve otonom mobil robotlar (AMR'ler). AGV'ler önceden belirlenmiş rotaları takip etmek için yönlendirme altyapısı (kablolu reflektörler veya manyetik şeritler) kullanırlar. Eğer bir nesne AGV'nin yolunu kapatırsa, AGV nesne ortadn kaldırılana kadar durur.
AMR'ler ise daha dinamiktirler. Haritalar aracılığıyla yön bulurlar ve etraflarını keşfederek en uygun rotayı bulmak için kameralardan, dahili sensörlerden veya lazer tarayıcılardan gelen veriyi kullanırlar. Eğer bir nesne AMR'nin planlı rotasını engellerse, başka bir rota seçer. AMR'ler yönlendirici bir altyapıya bağlı olmadıklarından kurulumları daha kolaydır ve lojistik değişimleri kendilerini adapte edebilirler.
Mobil robotlar materyalleri bir noktadan diğerine taşırlar ve bunların iki çeşidi vardır: otomatik güdümlü araçlar (AGV'ler) ve otonom mobil robotlar (AMR'ler). AGV'ler önceden belirlenmiş rotaları takip etmek için yönlendirme altyapısı (kablolu reflektörler veya manyetik şeritler) kullanırlar. Eğer bir nesne AGV'nin yolunu kapatırsa, AGV nesne ortadn kaldırılana kadar durur.
AMR'ler ise daha dinamiktirler. Haritalar aracılığıyla yön bulurlar ve etraflarını keşfederek en uygun rotayı bulmak için kameralardan, dahili sensörlerden veya lazer tarayıcılardan gelen veriyi kullanırlar. Eğer bir nesne AMR'nin planlı rotasını engellerse, başka bir rota seçer. AMR'ler yönlendirici bir altyapıya bağlı olmadıklarından kurulumları daha kolaydır ve lojistik değişimleri kendilerini adapte edebilirler.
Mobil Robot Üreticilerinin Karşılaştıkları Bağlantı ve Güvenlik Zorlukları Nelerdir?
1. Kablosuz Bağlantı Kurmak
Mobil robot üreticilerinin karşılaştığı ilk zorluk, en uygun kablosuz teknolojiyi seçmektir. Genel tavsiye ise gereksinimleri belirlemek, standartları değerlendirmek ve en iyi eşleşmeyi seçmek yönündedir. Ne yazık ki, mobil robot üreticileri genellikle makinenin nerede kullanılacağını veya hedef uygulamanın tam ayrıntılarının ne olduklarını bilmediklerinden, bu her zaman mümkün olamamaktadır.
Bazen bir Bluetooth bağlantısı çok kalabalık olmayan istikrarlı bir bağlantı sunduğu için ideal olurken, diğer uygulamalar ise yüksek hızlı ve güvenli bir hücresel bağlantı gerektirecektir. Mobil robot üreticilerinin yararına olacak şey ise belirli gereksinimleri karşılamak üzere kolayca değiştirilebilen bir ağ teknolojisine sahip olmaktır.
Kablosuz standardı - yüksek seviye avantaj ve dezavantajlar
İkinci zorluk ise kurulumun planlandığı gibi çalışmasını sağlamaktır. Kablosuz bir çözüm kurmadan önce, mobil robotların o konum genelinde yeterli sinyal kapsamına sahip olduğundan emin olmak adın tesis çizimlerine dayalı olarak tahmini bir saha araştırması yapmak gerekir. Saha araştırması, Erişim Noktaları için en uygun konumu, doğru anten tipini, en uygun anten açısını ve parazitlerin nasıl azaltılacağını belirlemelidir. Kurulumdan sonra, tasarımı kontrol etmek ve AP'leri veya anteni gerektiği gibi ayarlamak için kablosuz algılayıcı araçları kullanılmalıdır.
2. Mobil Robotları Endüstriyel Ağlara Bağlamak
Mobil robotlar ve kontrolörler genellikle farklı endüstriyel protokoller kullanıyor olsa da, mobil robotların ilgili sahadaki kontrolörlerle iletişim kurması gerekir. Örneğin, bir AGV, CANopen'ı kullanabilirken, kontrolör PROFINET'i kullanabilir. Ayrıca mobil robot üreticileri, aynı AGV modelini, kontrolörün EtherCAT gibi başka bir endüstriyel ağ kullandığı farklı bir sitede kullanmak isteyebilir.
Mobil robot üreticilerinin ayrıca, mobil robotlarının gerekli miktarda veriyi işlemek için yeterli kapasiteye sahip olduğundan emin olmaları gerekir. Gerekli veri miktarı, kurulumun boyutuna ve türüne bağlı olarak değişecektir. Yönlendirme algoritmalarının daha geniş bir alanı, daha fazla aracı ve daha fazla potansiyel rotayı kapsaması gerektiğinden, büyük kurulumlar daha fazla veri kullanabilir. Görüntülü navigasyon gibi navigasyon sistemleri görüntüleri işler ve bu nedenle reflektörler gibi diğer navigasyon sistemlerini kullanan kurulumlardan daha fazla işlem gücü gerektirir. Sonuç olarak, mobil robot üreticilerinin aşağıdaki zorlukları çözmesi gerekiyor:
Mobil robot üreticilerinin ayrıca, mobil robotlarının gerekli miktarda veriyi işlemek için yeterli kapasiteye sahip olduğundan emin olmaları gerekir. Gerekli veri miktarı, kurulumun boyutuna ve türüne bağlı olarak değişecektir. Yönlendirme algoritmalarının daha geniş bir alanı, daha fazla aracı ve daha fazla potansiyel rotayı kapsaması gerektiğinden, büyük kurulumlar daha fazla veri kullanabilir. Görüntülü navigasyon gibi navigasyon sistemleri görüntüleri işler ve bu nedenle reflektörler gibi diğer navigasyon sistemlerini kullanan kurulumlardan daha fazla işlem gücü gerektirir. Sonuç olarak, mobil robot üreticilerinin aşağıdaki zorlukları çözmesi gerekiyor:
- Başlıca tüm fieldbus ve endüstriyel Ethernet ağlarını destekleyen bir networking teknolojisine ihtiyaçları var.
- Mobil robotun, donanım tasarımını değiştirmeden kontrolör ile aynı endüstriyel ağ üzerinde iletişim kurabilmesini sağlamak için ağ teknolojisini değiştirmenin kolay olması gerekir.
- Gerekli veriyi işlemek için networking teknolojisinin yeterli kapasite ve işlevselliğe sahip olduğundan emin olmaları gerekir.
3. Güvenli bir sistem yaratmak
Mobil robotların malzemeleri güvenli bir şekilde taşıyabileceği bir sistem oluşturmak, kritik ancak zorlu bir görevdir. Mobil robot üreticilerinin, ortamdaki tüm farklı türde mobil robotları, yapıları ve insanları dikkate alan bir sistem oluşturması gerekir. Mobil robotların, birinin güvenlik kapısını açması veya acil durdurma düğmesine basması gibi dış eylemlere tepki vermesini ve ağ çözümünün farklı güvenlik protokollerini ve arayüzlerini işleyebilmesini sağlamaları gerekir. AMR'lerin serbestçe hareket ettiğini dikkate almaları ve çarpışma riskini buna göre yönetmeleri gerekir. Bunlara ek olarak, sensörlerde kullanılan teknoloji sürekli gelişiyor ve mobil robot üreticilerinin de ürünlerinin mümkün olduğunca verimli kalmasını sağlamak için gelişmeleri takip etmesi gerekiyor.
Mobil Robot Üreticileri için Güvenlik Zorluklarına Genel Bakış
Güvenlik Standartları
Güvenlik standartları, güvenlikle ilgili bileşenlerin uygulanmasına, ortamın hazırlanmasına ve makine veya ekipmanın bakımına ilişkin yönergeler sağlar.
Farklı güvenlik standartlarına (ISO, DIN, IEC, ANSI, vb.) uygunluk çoğunlukla isteğe bağlı olmakla birlikte, Avrupa Birliği'ndeki makine üreticilerinin yasal olarak makine yönergelerindeki güvenlik standartlarına uyması gerekmektedir. 2006/42/EC sayılı makine yönergesi mobil robot üreticileri için her zaman geçerli olmakla birlikte bazı uygulamalarda ekipmanın elektromanyetik uyumluluğunu düzenlediği için 2014/30/EU yönergesine de uymak gerekebilir. 2006/42/EC sayılı makine yönergesi, Avrupa pazarına sunulan güvenli makinelerin tasarımı ve yapımı için gereklilikleri açıklamaktadır. Üreticiler ancak uygunluk beyanında yönergenin gerekliliklerini yerine getirdiklerini ispat etmeleri halinde CE etiketi yapıştırabilir ve makineyi müşterilerine teslim edebilirler.
Diğer güvenlik standartları zorunlu olmasa da, 2006/42/EC sayılı makine yönergesindeki gereklilikleri yerine getirmeye yardımcı oldukları için üreticiler bunları takip etmelidir. Örneğin üreticiler, tanımlanmış riskleri kabul edilebilir bir artık riskine indirgemek için ISO 12100'deki kılavuzu izleyebilir. Her bir risk için gerekli güvenlik seviyesini bulmak ve ilgili güvenlikle ilgili işlevin tanımlanmış gereksinimleri karşılamasını sağlamak için ISO 13849 veya IEC 62061'i kullanabilirler. Belirli bir güvenlik düzeyine nasıl ulaşacaklarına mobil robot üreticileri karar verir. Örneğin, çarpışma riskini ve yaralanmaların ciddiyetini kabul edilebilir bir düzeye indirmek için mobil robotun hızını azaltabilirler. Veya mobil robotların yalnızca insan erişiminin yasak olduğu ayrılmış bölgelerde (ISO 3691-4'te sınırlandırılmış bölgeler olarak tanımlanır) çalışmasını sağlayabilirler.
Farklı güvenlik standartlarına (ISO, DIN, IEC, ANSI, vb.) uygunluk çoğunlukla isteğe bağlı olmakla birlikte, Avrupa Birliği'ndeki makine üreticilerinin yasal olarak makine yönergelerindeki güvenlik standartlarına uyması gerekmektedir. 2006/42/EC sayılı makine yönergesi mobil robot üreticileri için her zaman geçerli olmakla birlikte bazı uygulamalarda ekipmanın elektromanyetik uyumluluğunu düzenlediği için 2014/30/EU yönergesine de uymak gerekebilir. 2006/42/EC sayılı makine yönergesi, Avrupa pazarına sunulan güvenli makinelerin tasarımı ve yapımı için gereklilikleri açıklamaktadır. Üreticiler ancak uygunluk beyanında yönergenin gerekliliklerini yerine getirdiklerini ispat etmeleri halinde CE etiketi yapıştırabilir ve makineyi müşterilerine teslim edebilirler.
Diğer güvenlik standartları zorunlu olmasa da, 2006/42/EC sayılı makine yönergesindeki gereklilikleri yerine getirmeye yardımcı oldukları için üreticiler bunları takip etmelidir. Örneğin üreticiler, tanımlanmış riskleri kabul edilebilir bir artık riskine indirgemek için ISO 12100'deki kılavuzu izleyebilir. Her bir risk için gerekli güvenlik seviyesini bulmak ve ilgili güvenlikle ilgili işlevin tanımlanmış gereksinimleri karşılamasını sağlamak için ISO 13849 veya IEC 62061'i kullanabilirler. Belirli bir güvenlik düzeyine nasıl ulaşacaklarına mobil robot üreticileri karar verir. Örneğin, çarpışma riskini ve yaralanmaların ciddiyetini kabul edilebilir bir düzeye indirmek için mobil robotun hızını azaltabilirler. Veya mobil robotların yalnızca insan erişiminin yasak olduğu ayrılmış bölgelerde (ISO 3691-4'te sınırlandırılmış bölgeler olarak tanımlanır) çalışmasını sağlayabilirler.
Doğru standartları belirlemek ve gereksinimleri uygulamak, mobil üreticilerin güvenli bir sistem oluşturmasının en iyi yoludur. Ancak bu özetten de anlaşılacağı gibi üzere bu karmaşık ve zaman alıcı bir süreçtir.
4. Güvenilir bir CAN Bağlantısı Sağlamak
1980'lerden beri güvenilir ve uygulaması kolay bir standart olan CAN teknolojisine dayalı iletişim, özellikle E-Mobilite ve Pil Enerjisi Depolama Sistemleri (BESS) gibi çeşitli gelişen endüstrilerde kullanılması nedeniyle popülaritesini artırmaya devam ediyor. CAN basittir, uygun maliyetlidir ve enerji verimlidir. Ağdaki tüm cihazlar tüm bilgilere erişebilir ve açık bir standarttır, yani kullanıcılar mesajları ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde uyarlayabilir ve genişletebilir.
Mobil robot sürücü sistemlerinde giderek daha fazla kullanılan lityum-iyon pillerini gerek güçlendirme sistemlerinde, gerekse de yeni kurulumlarda izlemelerine olanak sağladığından Mobil robot üreticileri için CAN bağlantısı kurmak daha da önemli hale geliyor. Bu noktada mobil robot üreticilerinin yapması gerekenler şunlar:
1.Pil durumu ve performansını izlemek gibi hususlarda cihazlarını kontrol etmek için CAN veya CANopen iletişim standartlarına güvenilir bir bağlantı kurmak.
2. Elektromanyetik girişim (EMI) sistemin elektroniklerine zarar verebileceğinden, sistemi EMI'den korumak. İletişim kablosunun yanına pil gibi yeni bileşenlerin eklenmesi yüksek frekanslı elektromanyetik bozulmaların ortaya çıkmasına neden olduğundan, bu risk, güçlendirmede önemlidir.
2. Elektromanyetik girişim (EMI) sistemin elektroniklerine zarar verebileceğinden, sistemi EMI'den korumak. İletişim kablosunun yanına pil gibi yeni bileşenlerin eklenmesi yüksek frekanslı elektromanyetik bozulmaların ortaya çıkmasına neden olduğundan, bu risk, güçlendirmede önemlidir.
5. Mobil Robotlara Uzaktan Erişim
Bir makinenin kontrol sistemine uzaktan erişim yeteneği, mobil robot satıcılarının veya mühendislerin alana gitmeden çoğu sorunu gidermesini ve çözmesini sağlayabilir.
Uzaktan erişimin faydaarı
Bu noktadaki zorluk ise IT departmanının ihtiyaçları ile mühendis veya satıcının ihtiyaçları arasında denge kuran bir uzaktan erişim çözümü yaratmaktır.
IT departmanı, ağın güvenli, güvenilir kalmasını ve bütünlüğünü korumasını sağlamak istiyor. Sonuç olarak, uzaktan erişim çözümü aşağıdaki güvenlik önlemlerini içermelidir:
- Güvenlik duvarı üzerindeki etkiyi minimumda tutmak için inbound bağlantılar yerine outbound bağlantıları kullanmak.
- İlgili trafiği ağın geri kalanından ayırmak.
- Gizliliğini ve bütünlüğü sağlamak için tüm trafiği şifreleyerek korumak.
- Tedarikçilerin ISO 27001 gibi ilgili güvenlik standartlarına uygun olarak çalıştıklarından veya bu standartlara göre sertifikalandırıldıklarından emin olmak
- Tedarikçilerin düzenli güvenlik denetimlerini tamamlamasını sağlamak.
Mühendis veya tedarikçi, kullanımı kolay ve güvenilir bir sistem ister. Kullanıcıların mobil robotlara bağlanması ve gerekli bilgilere ulaşması kolay olmalıdır. Kurulum değişebilirse, robot sayısını gerektiği gibi ölçeklendirmek kolay olmalıdır. Mobil robotlar tedarikçilerden veya mühendislerden farklı bir ülkedeyse, dünya çapında kullanılabilirliği garanti etmek için ağ altyapısının yeterli kapsama ve yedeklemeye sahip olması gerekir.
Sonuç
Gördüğümüz gibi, mobil robot üreticilerinin birçok iletişim ve güvenlik sorununu çözmesi gerekiyor. Kablosuz bağlantı kurmalı, farklı ağlar üzerinden veri göndermeli, güvenliği sağlamalı, CAN sistemlerine bağlanmalı ve robotlara uzaktan güvenli bir şekilde erişmelidirler. Daha da karmaşık hale getirmek istenirse, her kurulum yeniden değerlendirilmeli ve saha gereksinimlerine göre uyarlanmalıdır.
Mobil robot iletişimini yürütecek en iyi uygulama
Mobil robot üreticileri genellikle iletişim veya güvenlik uzmanı değillerdir. Sonuç olarak, gerekli iletişim teknolojisini şirket içinde denemeyi ve geliştirmeyi zaman alıcı ve pahalı bulabilirler. Amaca yönelik üçüncü taraf iletişim çözümlerini kullanmak, yalnızca mevcut iletişim zorluklarını çözmekle kalmaz, aynı zamanda başka faydalar da sağlar.
Modern iletişim çözümleri, mobil robot üreticilerinin, makinenin başka bir parçasını etkilemeden, bir standart veya protokol için tasarlanmış bir ağ ürününü çıkarıp, farklı bir standart veya protokol için tasarlanmış bir ürünle değiştirmesini sağlayan modüler bir tasarıma sahiptir. Örneğin, bir kurulumda Bluetooth en uygun kablosuz standart olabilirken, Wi-Fi başka bir kurulumda daha iyi kapsama alanı sağlayabilir. Benzer şekilde, bir site PROFINET ve PROFIsafe protokollerini kullanırken, bir başkası farklı endüstriyel ve güvenlik protokollerini kullanabilir. Her iki senaryoda da mobil robot üreticileri, donanım tasarımında herhangi bir değişiklik yapmadan yerel gereksinimleri karşılamak üzere ağ teknolojisini değiştirmek için iletişim ürünleri kullanabilmelidir.
Gördüğümüz gibi, mobil robot üreticilerinin birçok iletişim ve güvenlik sorununu çözmesi gerekiyor. Kablosuz bağlantı kurmalı, farklı ağlar üzerinden veri göndermeli, güvenliği sağlamalı, CAN sistemlerine bağlanmalı ve robotlara uzaktan güvenli bir şekilde erişmelidirler. Daha da karmaşık hale getirmek istenirse, her kurulum yeniden değerlendirilmeli ve saha gereksinimlerine göre uyarlanmalıdır.
Mobil robot iletişimini yürütecek en iyi uygulama
Mobil robot üreticileri genellikle iletişim veya güvenlik uzmanı değillerdir. Sonuç olarak, gerekli iletişim teknolojisini şirket içinde denemeyi ve geliştirmeyi zaman alıcı ve pahalı bulabilirler. Amaca yönelik üçüncü taraf iletişim çözümlerini kullanmak, yalnızca mevcut iletişim zorluklarını çözmekle kalmaz, aynı zamanda başka faydalar da sağlar.
Modern iletişim çözümleri, mobil robot üreticilerinin, makinenin başka bir parçasını etkilemeden, bir standart veya protokol için tasarlanmış bir ağ ürününü çıkarıp, farklı bir standart veya protokol için tasarlanmış bir ürünle değiştirmesini sağlayan modüler bir tasarıma sahiptir. Örneğin, bir kurulumda Bluetooth en uygun kablosuz standart olabilirken, Wi-Fi başka bir kurulumda daha iyi kapsama alanı sağlayabilir. Benzer şekilde, bir site PROFINET ve PROFIsafe protokollerini kullanırken, bir başkası farklı endüstriyel ve güvenlik protokollerini kullanabilir. Her iki senaryoda da mobil robot üreticileri, donanım tasarımında herhangi bir değişiklik yapmadan yerel gereksinimleri karşılamak üzere ağ teknolojisini değiştirmek için iletişim ürünleri kullanabilmelidir.
Yazarlar:
Mark Crossley, Daniel Heinzler, Fredrik Brynolf, Thomas Carlsson
HMS Networks
HMS Networks, AGV iletişimi için çeşitli çözümler sunan, İsveç merkezli bir endüstriyel iletişim uzmanıdır. Daha fazla bilgi için: www.hms-networks.com/agv
