Сиз болжол менен 24 автономдуу мобилдик робот (AMR) контейнерлерди сактоо өтмөктөрүнөн төрт кобот таңгактоо уячасына ташыган кампанын аянтын башкарасыз. Ар бир буйрутма — 240 m жол: 200 m роботтор үчүн гана өтмөктөр аркылуу, 40 m адамдар иштеген жалпы аймак аркылуу — жана уячада терүү. Модель жарыяланган стандарттардан жана окуу китебинин формулаларынан мүнөт сайын кезектерди, тыгындарды, тирелиштерди, токтоо аралыктарын, батарея энергиясын жана кубаттагычтын кубаттуулугун, ошондой эле программа версияларынын токтоолорго таасирин эсептейт. Бул иштетүү принциптеринин модели: ал роботтордун программасын иштетпейт, ал эми сандар жалпы мүнөздө, кайсы бир продуктуга тиешелүү эмес. Окуу симуляциясы гана — чыныгы объекттер өздөрүнүн тобокелдикти баалоосун карманышат.
Эмнени үйрөнөсүз
Эмне үчүн тар жер көбүнчө роботтор эмес, кубаттагычтар болот — жана мүмкүнчүлүккө жараша кубаттоо менен туруктуу ток фазасына чейин гана кубаттоо чокуга чейин энергияны кантип топтойт.
Кесилиштерде тирелиштер кантип пайда болот, кирүүдөн мурун алдындагы зоналарды брондоо аларды эмне үчүн алдын алат жана адамдар бар жерде робот эмне үчүн эч качан коопсуздук талаасы аны токтото ала тургандан тез жүрбөшү керек.
Canary киргизүү бир нече жаңыртылган роботту парктын калган бөлүгү менен кантип салыштырат, качан мурунку версияга кайтуу керек жана эмне үчүн жаңыртуулар толкун менен таратылат.
Симулятор
Убакыт 0 мүн
▶Тапшырма менен жүрүүдө
⚙Кобот уячасында
⇥Уячаны күтүүдө
·Бош
⚡Кубатталууда
⌛Кубаттагычты күтүүдө
↻Программа жаңыртылууда
!Токтогон (байланыш же локализация)
⛔Тирелиште калган
∅Толук отуруп калган, сүйрөлгөн
✓Адамсыз зона
⚠Зонада адамдар, ылдамдык талаанын ичинде
⛔Адамдар бар жерде талаа үчүн өтө тез
☺Кобот уячасында адам
✕Кубаттагыч иштен чыккан
Башкаруу элементтери
Запастагы роботтор деподо ойготулат; токтотулган роботтор энергия керектебейт. Иштеп жаткан ар бир робот саатына бир робот-саат турат.
A зонасы адамдар үчүн жабык, ошондуктан роботтор тез жүрө алышат. Эгер ага адамдар кирсе, ылдамдык кайра адамды аныктоо талаасына ылайык болушу керек.
Бул жерде дайыма адамдар иштешет. Бул ылдамдыктагы токтоо аралыгы 1,3 m адамды аныктоо талаасына батышы керек.
Эркин: роботтор бири-бирин жергиликтүү гана айланып өтүшөт — тез, бирок экөө же андан көбү бири-бирин биротоло бөгөп калышы мүмкүн. Зонаны брондоо: робот алдындагы зоналар ал үчүн брондолгондо гана кесилишке кирет — тирелиш жок, ар бир кесип өтүүдө кыска күтүү.
Тирелиште (deadlock) калган бардык роботторду азыр бошотот. Бошотулган ар бир робот үчүн 2 оператор-мүнөт кетет; жаңы тирелиштердин пайда болушун токтотпойт.
Тапшырманы ушундай же андан аз заряд менен бүтүргөн робот кубаттагычтын кезегине турат. Төмөн маани батареяны көбүрөөк колдонот, бирок өтө көп күткөн робот толук отуруп калышы мүмкүн.
Кубаттагычтар болжол менен 70 % чейин толук кубаттуулук беришет; андан жогору ток акырындап азаят. Эртерээк токтотуу кубаттагычты тезирээк бошотот.
Тапшырмасы жок роботтор бекер күтүүнүн ордуна каалаган бош кубаттагычка барышат жана буйрутмалар күтүп турганда, заряды кубаттоого жөнөтүү деңгээлинен 20 % жогору болору менен кайра ишке кетишет.
Уячанын ичинде эч ким жокто аспаптын ылдамдыгы. 10 буюмдуу контейнер 1 m/s ылдамдыкта 25 s алат.
Кубаттуулукту жана күчтү чектөө: контейнерге кысылган кол 140 N ашык күчтү сезбеши керек (квазистатикалык чек, этияттык менен колдонулат), бул бул жерде эң көп 0,67 m/s уруксат берет.
Сыдырманы жылдырганда эң жаңы жарыяланган курам (build) парктын ошол үлүшүнө жайылтылат (кезеги боюнча алгачкы роботторго); калгандары v1 иштетет. Кийинчерээк жарыяланган курам сыдырманы кайра жылдырганыңызда гана орнотулат. Версиясын алмаштырган ар бир робот 4 мүнөткө иштен чыгат.
Көрсөткүчтөр
Таңгакталган контейнерлер
360/h
кадимки
Буйрутманы аткаруу убактысы
0,0min
кадимки
Жеткиликтүү роботтор
100%
кадимки
Адамдар бар жердеги токтоо запасы
0,27m
кадимки
Күтүп жаткан буйрутмалар
0
Коботтун ылдамдык запасы (кубаттуулук жана күч чеги)
0,17 m/s
Батареянын орточо заряды
67 %
Батареянын эң төмөн заряды
42 %
Кубаттагыч күткөн роботтор
0
Кубатталып жаткан роботтор
0
Толук отуруп калган роботтор (сүйрөлгөн)
0
Тирелиште калган роботтор
0
Пайда болгон тирелиштер
0
Навигациялык токтоолор (байланыш же локализация)
0
Робот-саатка токтоолор, эң жаңы курам
0,0 /h
Робот-саатка токтоолор, парктын калганы
0,0 /h
Эң жаңы курамдагы парк
0 %
v2.0 деги парк
0 %
Жаңыртылып жаткан роботтор
0
A зонасынын ылдамдык жөндөөсү
1,5 m/s
Роботторго кеткен оператор убактысы
0 min
Колдонулган робот-сааттар
0 h
Иштеп жаткан роботтор
24
Жүрүп жаткан роботтор
0
A зонасындагы иш жүзүндөгү ылдамдык
1,50 m/s
Ар бир кесилиштен өтүүдөгү күтүү
0,0 s
Парктын керектеген кубаттуулугу
0,00 kW
Кубаттагычтар берген кубаттуулук
0,00 kW
Бош эмес кобот уячалары
0 %
Тренд
Кризис сценарийлери
1-деңгээл · Буйрутмалардын чокусуна чейин кубаттагычтардын жарымы иштен чыгат
Эртең мененки смена, 24 робот иштеп жатат, мүнөтүнө болжол менен 3,7 буйрутма. Оор түндөн кийин парк сменаны орточо 60 % заряд менен баштайт. 15-мүнөттө электр бузулуусу алты кубаттагычтын төртөөнү сменанын аягына чейин иштен чыгарат. 90-мүнөттө буйрутмалардын чокусу башталат (эки саатка +25 %). Буйрутмалардын агымын сактаңыз, чокуга кубатталган парк менен кириңиз, эч бир роботту толук отуруп калтырбаңыз жана сменанын робот бюджетинен чыкпаңыз.
Чоку учурунда жана андан кийин орточо аткаруу убактысы ≤ 3,5 мүн
Чоку башталганда парктын орточо заряды кеминде 49 %
Бир да робот толук отуруп калбайт
Сменага эң көп 97 робот-саат
Адамдар бар жерде токтоо аралыгы дайыма талаанын ичинде
Ичинде адам болгондо кобот эч качан кубаттуулук жана күч чегинен ылдам эмес
2-деңгээл · Өтмөк жабылат, роботтор тыгылат, бригада A зонасына кирет
Мүнөтүнө болжол менен 4,2 буйрутма, 24 робот, кыймылды башкаруу эркин жүрүүгө коюлган. 10-мүнөттө бир өтмөк текчелерди кайра жайгаштыруу үчүн жабылат: кесилиштер азаят, бетме-бет жолугушуулар көбөйөт жана айланма жол жок. 60-мүнөттө тейлөө бригадасы 40 мүнөткө роботтор үчүн гана болгон A зонасына кирет. Буйрутмаларды аз оператор убактысы менен жылдырып туруңуз, адамдар бар жерде ар бир токтоо аралыгын коопсуздук талаасынын ичинде кармаңыз жана A зонасы бошогондо аны кайра толук ылдамдыкта иштетиңиз.
Орточо аткаруу убактысы ≤ 6 мүн
Бригада кеткенден кийин A зонасы кайра орточо ≥ 1,4 m/s
Эң көп 1 тирелиш пайда болот
Роботторго эң көп 20 оператор-мүнөт
Адамдар бар жерде токтоо аралыгы дайыма талаанын ичинде
Ичинде адам болгондо кобот эч качан кубаттуулук жана күч чегинен ылдам эмес
3-деңгээл · Жаңы навигация программасын canary ыкмасында киргизүү
Кечээ түнү өтмөктөрдөгү текчелер кайра жайгаштырылды, жана учурдагы программадагы (v1) роботтор ал жерде өз ордун көбүрөөк жоготушат; ар бир жоготуу операторду талап кылат. v2.0 чыгарылышы муну оңдойт жана буга чейин парктын 10 % боюнча canary катары иштеп жатат. Canary'ни баалоо үчүн жетиштүү убакыт бериңиз, аны парктын калган бөлүгү менен салыштырыңыз, кеңейтүүнү же артка кайтарууну чечиңиз жана паркты жакшы курамга өткөрүңүз — этап менен, бир эле учурда өтө көп роботту иштен чыгарбастан.
Canary алгачкы 12 мүнөт иштеп турду (парктын ≥ 5 % v2.0 де)
30-мүнөттөн 49-мүнөткө чейин ката v2.0 дөн чыгуу (орточо парктын ≤ 1 % анда)
Алгачкы 10 мүнөттө хотфикс парктын эң көп 20 % ында
Хотфикс тез киргизилди: жарыялангандан кийин орточо парктын ≥ 55 % анда
Аягында парктын кеминде 90 % эң жаңы курамда
Роботтордун кеминде 60 % дайыма жеткиликтүү
Адамдар бар жерде токтоо аралыгы дайыма талаанын ичинде
Ичинде адам болгондо кобот эч качан кубаттуулук жана күч чегинен ылдам эмес
Негиз — сандардын артындагы модель
Симулятор колдонгон ар бир катыш өз булагы менен. Божомол деп белгиленген туруктуулар — көрсөтмө калибрлөөлөр.
Литтл мыйзамы: али таңгакталбаган ар бир буйрутманы — күтүп жатканын же роботто баратканын — контейнерлер чындап таңгакталып жаткан ылдамдыкка бөлсө, аткаруу убактысы чыгат.
lead time W = L / X, L = orders waiting + orders on a robot, X = totes packed per minute (smoothed, τ = 10 min)[5]
Өтмөктөрдү көбүрөөк робот бөлүшкөн сайын ылдамдык төмөндөйт (Гриншилдстин сызыктуу ылдамдык–тыгыздык байланышы).
v_eff = v · max(0.1, 1 − n_moving / N_jam), N_jam = 120 robots (80 with an aisle closed)[7][9]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Брондоосуз эки робот ар бири экинчиси ээлеген орунду күтүп калышы мүмкүн — айланма күтүү. Жолугушуулар жүрүп жаткан роботтордун санынын квадраты менен өсөт.
free traffic: P(new deadlock in a minute) = 1 − e^(−κ·n_moving²/n_I), κ = 0.00001 (× 300 with an aisle closed, n_I = 6 → 4); a robot behind joins with p = 0.5 (≤ 8); the fleet manager re-plans with p = 0.2/min (0.03/min with no detour)[8][10]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Зонаны брондоо: робот алдындагы зоналар ал үчүн брондолгондо гана кирет (баары бир убакта, белгиленген тартипте), бул айланма күтүүнү жоет; андан кийин ар бир кесилиш туруктуу кесип өтүү убактысы бар бир серверлүү кезек сыяктуу иштейт.
zone reservation: a robot enters only when the zones ahead are granted to it → no circular wait; each crossing W = ρτ / (2(1 − ρ)), ρ = λ_I·τ, τ = 2 s, 6 crossings per task[8][6][9]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Адамдар болушу мүмкүн болгон жерде токтоо аралыгы — реакция учурундагы жол плюс тормоздоо — адамды аныктоо талаасына батышы керек.
d_stop = v·t_r + v²/(2a) + C ≤ F (t_r = 0.3 s, a = 0.8 m/s², C = 0.1 m, F = 1.3 m ⇒ v ≤ 1.17 m/s where people can be)[1][2]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Кубаттуулукту жана күчтү чектөө: кол менен тийишүү уруксат берилген күчтөн төмөн калган эң жогорку ылдамдык, кол менен роботтун келтирилген массасынан жана колдун катуулугунан эсептелет. Квазистатикалык чек кыска тийишүү үчүн да колдонулат, бул этияттуу ыкма.
v ≤ F / √(μ·k), μ = (1/m_H + 1/m_R)⁻¹, m_R = M/2 + m_L; hand: F = 140 N (quasi-static limit, used conservatively), k = 75 N/mm, m_H = 0.6 kg; M = 24 kg, m_L = 3 kg ⇒ v ≤ 0.67 m/s[3][4]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Буюмдар салынган контейнер кармоо убактысын жана ар бир буюмга эки жетүү кыймылын алат; ичинде адам болсо, кобот кызматташуу ылдамдыгында иштейт. Роботтор уячаларга жеткен тартибинде, ар бир мүнөттүн ичинде секунда сайын тейленет.
tote time = 10 items × (1.5 s + 2 × 0.5 m / v_cobot); v_cobot = collaborative speed while a person is in the cell; 4 cells, served in order of arrival within the minute[3]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Жүрүү кубаттуулугу: электрониканын туруктуу жүгү, тоголонуу каршылыгы жана ар бир токтоп-жылууда жоголгон тормоздоо энергиясы.
P = 60 W + C_rr·m·g·v/η + 0.03/m · v · ½mv²·(1 − r)/η (C_rr = 0.012, m = 500 kg, η = 0.75, r = 0.5)[12]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Кубаттагычтар болжол менен 70 % зарядга чейин толук кубаттуулук беришет, андан кийин ток акырындап азаят (туруктуу ток, андан соң туруктуу чыңалуу).
P_charge = 0.8 kW up to 70 % SoC, then × (1 − 0.9·(SoC − 70)/30); battery 0.8 kWh; stranded at 1 %[11][10]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Парк менеджери менен байланыш роботтун watchdog убактысынан узак унчукпаса, робот токтойт; кыскараак watchdog кыска Wi-Fi үзүлүүлөрүн алда канча көп кармайт.
P(link silent > W in a robot-minute) = 0.224·e^(−W/0.1 s); watchdog W: v1 0.5 s, v2.0 0.15 s, v2.1 0.5 s; stop 2 min[13]Мисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Canary салыштыруу: эң жаңы курамдагы роботтордун робот-саатка токтоолору парктын калган бөлүгүнө салыштырмалуу.
stops per robot-hour, canary vs control: 60·stops / robots (smoothed τ = 10 min); update or rollback = 4 min out of service[13]
Бул моделдин башка турактуулары
task 200 m in zone A + 40 m in the shared area · 6 intersections · 4 cobot cells, a person inside 25 % of minutes · 6 chargers · shift-start charge stratified over mean ± 27.5 % · v1 mislocalises 0.6 % per driving minute in re-racked aisles (others 0.04 %), 6-min stop + 3 operator-min · clearing a deadlock 2 operator-min per robot · tow 15 operator-minМисал катары алынган маанилер, чыныгы объекттин же продуктунун эмес. Чыныгы объекттер талааларды, ылдамдыктарды жана чектерди өздөрүнүн тобокелдикти баалоосунан жана өндүрүүчүнүн маалыматынан белгилешет.
Кокустук: seed менен mulberry32 генератору; колдонулган бөлүштүрүүлөр — бирдей, экспоненциалдуу (тескери CDF), нормалдуу (Box–Muller), Пуассон (Knuth). Seed көрсөтүлөт жана аны бөлүшүүгө болот.
M. Harchol-Balter — Performance Modeling and Design of Computer Systems (M/G/1 Pollaczek–Khinchine mean wait; M/D/1) — Cambridge University Press, 2013
B. D. Greenshields — A Study of Traffic Capacity (linear speed–density relation) — Highway Research Board Proceedings 14:448–477, 1935
Робототехника техниктери — Роботторду жана алардын сенсорлорун, коопсуздук түзүлүштөрүн жана кубаттагычтарын орнотушат, тейлешет жана бузулууларын табышат, токтоп калган роботту кайра иштетишет. Кесип профили (O*NET, АКШ Эмгек министрлиги) 17-3024.01
Робототехника инженерлери — Робот системаларын жана алардын программасын долбоорлошот жана сынашат, анын ичинде навигацияны, парктын координациясын жана жаңы версияларды киргизүүнү. Кесип профили (O*NET, АКШ Эмгек министрлиги) 17-2199.08
Окуу модели — операциялык чечимдер үчүн эмес. Чыныгы объекттер ар бир туруктуу өз жабдуусуна жана маалыматтарына калибрлейт.