¿Cómo funcionan las carretillas elevadoras automatizadas? El futuro de la manipulación de materiales

Las carretillas elevadoras automatizadas, también conocidas como vehículos autónomos guiados (AGV) o robots móviles autónomos (AMR), están revolucionando la manipulación de materiales al combinar robótica, sensores e inteligencia artificial (IA) para realizar tareas sin intervención humana, especialmente en el contexto de las fábricas inteligentes y los almacenes modernos. Entender cómo funcionan puede ayudar a comprender su creciente importancia en el panorama industrial. He aquí una explicación detallada de su funcionamiento:

1. Componentes básicos de una carretilla elevadora automatizada

a. Sistema de navegación

• SLAM láser (localización y cartografía simultáneas): Utiliza sensores LiDAR para crear un mapa en tiempo real del entorno y localizarse en él. A continuación, el ordenador de a bordo de la carretilla utiliza este mapa para calcular la mejor ruta para llegar a un destino. Este tipo de navegación es muy flexible, ya que la carretilla puede adaptarse a los cambios del entorno.
• Navegación por visión: La navegación guiada por visión se basa en las cámaras instaladas en la carretilla elevadora. Las cámaras captan imágenes del entorno y los algoritmos de visión por ordenador las analizan para identificar puntos de referencia, señales y otras pistas visuales. Este método es muy adaptable y no requiere ninguna infraestructura física, como cintas magnéticas. También puede utilizarse en combinación con otros métodos de navegación, como la navegación por láser, para aumentar la precisión.
• Guiado por cinta magnética： Se coloca una cinta magnética en el suelo de la fábrica o el almacén, siguiendo las trayectorias deseadas para la carretilla elevadora. La carretilla está equipada con un sensor que detecta el campo magnético de la cinta. A medida que la carretilla se desplaza, sigue la señal magnética, manteniéndose en la ruta predefinida (sistemas más antiguos). Carece de flexibilidad, ya que cualquier cambio en la ruta requiere volver a colocar físicamente la cinta magnética.

b. Sensores

• 3D LiDAR (Light Detection and Ranging): El LiDAR es un sensor fundamental en las carretillas elevadoras automatizadas. Emite pulsos de luz láser y mide el tiempo que tarda la luz en rebotar en los objetos circundantes. Al hacerlo, crea un mapa 3D detallado del entorno de la carretilla elevadora. Esta cartografía en tiempo real es crucial para la navegación, ya que permite a la carretilla detectar obstáculos, otros vehículos y la disposición de las instalaciones. Por ejemplo, en un almacén con mucho movimiento, el sensor LiDAR puede identificar rápidamente la ubicación de palés, estanterías y trabajadores en las inmediaciones, lo que permite a la carretilla planificar su ruta en consecuencia.
• Sensores ultrasónicos/de infrarrojos: Proporcionan detección de obstáculos a corta distancia (0,1-3 metros).Los sensores ultrasónicos, un tipo de sensor de proximidad, funcionan emitiendo ondas sonoras de alta frecuencia y midiendo el tiempo que tardan las ondas en rebotar. Estos sensores son especialmente eficaces para detectar objetos pequeños o de forma irregular que otros sensores podrían pasar por alto. Por ejemplo, un sensor ultrasónico puede detectar una pequeña herramienta dejada en el suelo en la trayectoria de la carretilla elevadora, evitando una posible colisión.
• IMU (unidad de medición inercial): Garantiza la estabilidad en suelos irregulares.

c.Sistema de control

• Ordenadores de a bordo: Las carretillas elevadoras automatizadas están equipadas con potentes ordenadores de a bordo. Estos ordenadores son responsables de procesar los datos de todos los sensores, tomar decisiones basadas en esos datos y controlar el movimiento de la carretilla elevadora. Ejecutan complejos algoritmos de software diseñados para optimizar el rendimiento de la carretilla elevadora. Por ejemplo, el ordenador de a bordo puede calcular la ruta más eficiente hacia un destino basándose en factores como la distancia, la presencia de obstáculos y el nivel de batería. También controla la velocidad, la aceleración y la deceleración de la carretilla elevadora, garantizando un funcionamiento suave y seguro.
• Conectividad y comunicación: Las carretillas elevadoras automatizadas necesitan comunicarse con otros sistemas de la fábrica o el almacén. Utilizan tecnologías de comunicación inalámbrica como Wi - Fi o Bluetooth para conectarse a la red de la instalación. Esto les permite recibir instrucciones de un sistema de control central, como un sistema de gestión de almacenes (SGA). Por ejemplo, cuando se recibe un nuevo pedido en el SGA, éste puede enviar instrucciones a la carretilla elevadora automatizada disponible más cercana, indicándole dónde recoger la mercancía solicitada y dónde entregarla. La carretilla también puede enviar datos al SGA, como su ubicación, el estado de la carga que transporta y cualquier mensaje de error. Esta comunicación bidireccional es esencial para coordinar las actividades de varias carretillas elevadoras automatizadas en un entorno industrial ajetreado.
• Software de gestión de flotas: Coordina múltiples carretillas elevadoras (por ejemplo, sistema AiTEN RDS).

d. Sistema eléctrico

• Alimentación por batería (ión-litio/ácido-plomo): 6-8 horas de autonomía, 2 horas de carga rápida.Proporciona energía para un funcionamiento prolongado.

2. Cómo funcionan las carretillas elevadoras automatizadas: Paso a paso

Paso 1: Asignación de tareas

• Entrada: Un sistema de gestión de almacenes (SGA) envía una tarea (por ejemplo, "Mover palé de la zona A a la zona B").
• Gestión de prioridades: El sistema asigna las tareas en función de la urgencia y la disponibilidad de la carretilla elevadora.

Paso 2: Planificación de la ruta

• Enrutamiento dinámico: Evita colisiones y atascos utilizando datos en tiempo real.
• Ejemplo: Si la carretilla nº 1 está bloqueada, el sistema redirige la carretilla nº 2.

Paso 3: Manipulación de palés

• Ajuste de horquillas: Ajuste automático de la altura/anchura de la horquilla en función del tamaño del palet (guiado por visión).
• Verificación de la carga: Los sensores de peso confirman la elevación segura (por ejemplo, ≤1.500 kg).

Paso 4: Evitar obstáculos

• Parada de emergencia: Se detiene si una persona entra en la zona de seguridad.
• Detour: Recalculates path if blocked (response time: <0.5 seconds).

Paso 5: Entrega e informes

• Colocación de precisión: Baja la paleta con una precisión de ±10 mm.
• Sincronización de datos: Actualiza el inventario en el SGA y registra las métricas de rendimiento (por ejemplo, el tiempo de ciclo).

3. Tecnologías clave que impulsan la automatización

Visión de la IA

• Función: Identificar palés, detectar daños y leer códigos de barras.‍
• Ejemplo: AGV guiado por visión de AiTEN

Conectividad 5G

• Función: Permite la comunicación en tiempo real en grandes almacenes.‍
• Ejemplo: Carretillas elevadoras 5G de AiTEN

Gemelo digital

• Función: Simula flujos de trabajo para optimizar rutas y predecir fallos.‍
• Ejemplo: Plataforma AGV Digital Twin de AiTEN

4. Ventajas sobre las carretillas manuales

• Ahorro de costes: Reduce los costes de mano de obra en un 30-50% (sin turnos ni descansos).
• Seguridad: Eliminar el 80% de los accidentes laborales causados por errores humanos.
• Eficacia: Operar 24 horas al día, 7 días a la semana, logrando más de 200 movimientos de palés al día por carretilla elevadora.

5. Aplicaciones en distintos sectores

• Comercio electrónico: Clasificación de múltiples artículos en el centro de distribución de una empresa de comercio electrónico.
• Automoción: Envíe baterías y piezas de automóviles con una precisión del 99,99%.
• Farmacéutico: Manipulación de productos estériles en un entorno de temperatura controlada.

En conclusión, las carretillas elevadoras automatizadas son máquinas sofisticadas que combinan sensores, sistemas de navegación y sistemas de control para realizar tareas de manipulación de materiales de forma autónoma. Su capacidad para trabajar de forma eficaz, segura y coordinada con otros sistemas las convierte en un activo inestimable en los entornos industriales modernos. A medida que la tecnología sigue avanzando, podemos esperar que las carretillas elevadoras automatizadas sean aún más inteligentes y capaces, transformando aún más la forma en que se mueven y gestionan los materiales en fábricas y almacenes.

Para obtener más información sobre carretillas elevadoras autónomas y soluciones de almacén inteligentes, siga atento a nuestro blog. ¿Listo para explorar soluciones? Póngase en contacto con nosotros para obtener un análisis de viabilidad gratuito adaptado a sus operaciones.