Premio Italiano Meccatronica

L’ottimizzazione dei percorsi dei robot a guida autonoma

Un laureato dell’Università di Modena e Reggio Emilia ha lavorato con System Logistics per migliorare le performance degli Agv

di Riccardo Oldani

3' di lettura

I robot a guida autonoma (Agv, Autonomous Guided Vehicle) sono sempre più diffusi nell'industria, sia nei magazzini che nella logistica di stabilimento. Si tratta di macchine che sanno scegliere per conto loro il percorso da seguire dopo una programmazione iniziale che serve a “istruirle” a muoversi negli scenari operativi a cui sono destinate.

Esistono però margini per ottimizzare i loro movimenti, con un notevole incremento dell'efficienza e riduzione dei costi. Sul tema ha indagato, per la sua tesi magistrale,

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Federico Suffritti, laureatosi in Ingegneria Meccatronica all'Università di Modena e Reggio Emilia. Il suo studio è uno tra quelli selezionati per l'edizione 2021 del Premio Italiano Meccatronica, istituito da Unindustria Reggio Emilia in collaborazione con Nóva - Il Sole 24 Ore.

In uno stage alla System Logistics, azienda che produce una vasta gamma di Agv, Suffritti ha valutato i margini di miglioramento delle prestazioni dei robot mobili, «su due aspetti chiave», come spiega: «La geometria delle curve seguite dai robot e la loro velocità nella conduzione di queste curve. Modulando entrambe, senza fissare quindi a priori raggi di curvatura e velocità fissi, è possibile ottenere sensibili miglioramenti di prestazioni».

Per quanto riguarda la conduzione della curva, spiega Suffritti, «è importante che non sia condotta con discontinuità, come per esempio cambiamenti repentini, che potrebbero determinare rallentamenti del veicolo e anche creare problemi agli attuatori».

La soluzione prospettata dallo studioso è pertanto in grado, grazie a un'accurata costruzione matematica, di “disegnare” una conduzione morbida della curva da parte dell'Agv, che è in grado quindi di correggere all'occorrenza il raggio con cui è stata impostata la curvatura in entrata, ma senza movimenti troppo bruschi o interventi troppo frequenti.

Lo strumento messo a punto da Suffritti agisce anche per aggirare ostacoli e consente di inserire nella programmazione dell'Agv elementi inizialmente non previsti come colonne, aree ad accesso proibito perché destinate alla circolazione delle persone, nuovi macchinari installati, e così via.Un altro aspetto su cui ha lavorato Suffritti per migliorare le performance degli Agv riguarda la generazione dei profili di velocità.

«Sostanzialmente si tratta di un miglioramento del sistema utilizzato in precedenza, che consisteva nell'individuare il vincolo più stringente di una curva, per esempio il punto in cui si ha una variazione più repentina della curvatura che impone anche il rallentamento più accentuato della macchina. Individuato questo vincolo lo si applicava poi a tutta la curva, che quindi veniva tutta condotta a una velocità fissa, la massima possibile nel punto di maggiore criticità del percorso».

L'analisi di Suffritti è partita dall'idea di verificare se questa strategia fosse migliorabile. «In particolare - prosegue il ricercatore - ho pensato a una soluzione per individuare un profilo di velocità non fisso, ma dinamico, in grado di adattarsi lungo la conduzione della curva ai suoi diversi punti critici».

Dai test condotti in azienda sono emersi notevoli vantaggi nell'impiego di questi due approcci, che sono stati tradotti in algoritmi utilizzabili durante la progettazione dei layout e dei percorsi che gli Agv possono compiere al loro interno. Strumenti che consentono quindi, già in fase di design, di avere stime precise del tempo di viaggio degli Agv in un'applicazione industriale basate su velocità variabili e non fisse.

System Logistics produce varie tipologie di Agv che possono essere anche attrezzate in modo diverso, per esempio con sistemi di sollevamento e che quindi possono avere necessità di programmazioni diverse, capaci di tenere conto delle diverse configurazioni che influiscono sulle velocità massime raggiungibili, sull'attrito delle ruote e su eventuali situazioni che possono influire sulla traiettoria prevista, come sottosterzi o sovrasterzi.

L'azienda sta proprio in questo periodo iniziando ad adottare le soluzioni studiate da Suffritti durante il suo stage e lo ha anche inquadrato nel suo organico, subito dopo la sua laurea.

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