Les plateformes robotiques automatisées ont fondamentalement changé la logistique des entrepôts, réduisant le travail manuel pendant les opérations 24/7 tout en améliorant l'efficacité opérationnelle. Cependant, l'industrie continue de progresser : alors que les véhicules guidés automatisés traditionnels (AGV) dépendent de chemins fixes, les robots mobiles autonomes (AMR) offrent une navigation plus sûre et plus dynamique pour une plus grande flexibilité de déploiement dans des environnements en constante évolution. Cela est réalisé en combinant les capacités modernes de l'intelligence artificielle (IA) avec des ensembles de capteurs avancés. Étant donné que les entreprises dépendantes des AGV ont déjà investi massivement dans des plateformes robotiques puissantes, les réaménagements offrent un moyen rentable de moderniser l'infrastructure existante. Ce blog discute des mises à niveau d'AGV à AMR avant de présenter le module informatique SECO SOM-SMARC-QCS6490 comme une solution avant-gardiste pour l'automatisation des entrepôts de nouvelle génération.
Les plateformes robotiques automatisées ont révolutionné les applications d'entreposage et de logistique. En particulier, les véhicules guidés automatisés (AGV) ont permis aux entreprises d'améliorer l'efficacité opérationnelle grâce au transport mécanisé des stocks, réduisant ainsi les besoins en main-d'œuvre pour des opérations 24/7. Cependant, les AGV précèdent de loin la robotique moderne : dans les années 1950, les AGV consistaient en des tracteurs de remorquage modifiés guidés par le champ magnétique de fils intégrés au sol. Depuis lors, les AGV ont évolué en plateformes robotiques sophistiquées utilisant généralement des systèmes de guidage optiques, laser ou à bande magnétique. Cependant, ces dispositifs sont limités à des mouvements le long de chemins prédéterminés basés sur des références de guidage fixes.
La technologie des robots mobiles autonomes (AMR) offre un moyen de surmonter cette particularité évolutive, en tirant parti de l'intelligence artificielle (IA) de pointe et des réseaux de capteurs avancés pour soutenir la navigation en environnement ouvert. Pour la logistique, cela améliore considérablement la flexibilité opérationnelle et permet une négociation dynamique des obstacles pour améliorer la sécurité des humains travaillant aux côtés d'équipements autonomes. Mais malgré les avantages, de nombreuses entreprises peuvent être réticentes à adopter les AMR car elles ont déjà investi des millions dans les AGV, ayant équipé leurs installations avec l'infrastructure AGV.
C'est là que les rétrofits entrent en jeu. Les AGV modernes intègrent déjà des systèmes robotiques avancés pour un mouvement précis dans les environnements d'entrepôt. En conservant cette base et en ajoutant de nouveaux systèmes de détection et de traitement, les entreprises peuvent convertir leurs AGV existants en AMR, accélérant ainsi le temps de mise sur le marché tout en conservant les investissements en équipements.
Changer l'esprit d'un AGV : Nouveau cerveau, nouveau jeu
Les AGV sont des machines avancées, mais leurs capacités d'intelligence embarquée et de perception sont basiques comparées aux AMR. Pour libérer les plateformes AGV existantes des chemins de navigation fixes, la première étape consiste à les équiper d'un nouveau "cerveau" qui prend en charge l'intelligence de pointe avancée. Le "cerveau" doit ensuite être connecté à un "système nerveux" plus large composé de capteurs supplémentaires tels que des modules lidar 3D, des caméras et des unités de mesure inertielle (IMU). En combinaison, ces systèmes permettent à un AGV de percevoir les caractéristiques naturelles de son environnement, au lieu de marqueurs de chemin définis. Le traitement de fusion de capteurs permet ensuite une navigation avancée en environnement ouvert, ainsi que la détection de personnes ou d'obstacles pour une opération plus sûre.
De plus, un AGV transformé en AMR peut enregistrer son environnement pour soutenir la localisation et la cartographie simultanées (SLAM). Dans de nombreux cas, les données d'odométrie des roues existantes provenant du système AGV d'origine peuvent être combinées avec de nouvelles données de capteurs pour une précision encore meilleure de positionnement et de distance dans de grandes installations d'entrepôt.
Les AMR bénéficient également d'une connexion à des plateformes d'orchestration de flotte globales. Généralement hébergées dans le cloud, celles-ci offrent aux gestionnaires d'entrepôt une visibilité granulaire sur la performance de la flotte afin que les opérations puissent être ajustées pour améliorer l'efficacité. Pour les équipes techniques AMR, les rapports de télémétrie peuvent ensuite soutenir les efforts de maintenance prédictive pour maximiser le temps de disponibilité de la flotte.
Bien que les rétrofits AGV vers AMR puissent réduire les dépenses en réutilisant les investissements existants, il convient de reconnaître le fardeau de la compatibilité matérielle et du développement logiciel pour les concepteurs de rétrofits. Cependant, les solutions commerciales prêtes à l'emploi (COTS) peuvent aider en fournissant des plateformes informatiques embarquées prêtes à l'emploi qui permettent aux développeurs de se concentrer sur le succès du rétrofit AGV, plutôt que de combiner les composants individuels d'une solution.
Accélérer le développement de rétrofits AGV vers AMR en utilisant des écosystèmes COTS
Lors de la conception de rétrofits, les développeurs ont souvent besoin de solutions compactes offrant une faible consommation d'énergie. Les développeurs peuvent alors intégrer des solutions améliorées dans les boîtiers de la plateforme cible tout en utilisant l'infrastructure électrique existante.
Pour les conversions AGV vers AMR, la norme ouverte de module sur carte (COM) SMARC (architecture de mobilité intelligente) présente une solution idéale pour les rétrofits de cerveau. Elle offre une large gamme d'interfaces dans un format de 82 par 50 mm avec une enveloppe de puissance étroite, généralement inférieure à 6 W. De plus, les COM ouverts, également appelés systèmes sur modules (SOM), bénéficient d'une disponibilité à long terme et d'une interopérabilité entre les solutions, réduisant le risque de verrouillage fournisseur. Les COM sont généralement montés sur des cartes porteuses spécifiques à l'application, permettant aux concepteurs de rétrofits AGV vers AMR de mettre à niveau l'intelligence via une substitution modulaire à mesure que les chipsets évoluent.
Un exemple de telle solution est le SOM-SMARC-QCS6490 de SECO, basé sur le processeur Qualcomm Dragonwing QCS6490. Il offre aux AGV le renforcement d'intelligence suivant pour soutenir la fonctionnalité AMR:
- CPU multi-cœur: Le QCS6490 intègre 8 cœurs applicatifs (1x Kryo Prime jusqu’à 2,7 GHz, 3x Kryo Gold à 2,4 GHz, 4x Kryo Silver basse consommation à 1,9 GHz, tous basés sur l’architecture Arm) pour le contrôle de la plateforme et le traitement simultané des données de multiples capteurs.
- GPU Adreno: Le GPU dédié permet des interfaces homme-machine avancées directement sur le dispositif ainsi qu’une gestion efficace des flux multi-caméras pour la navigation autonome hors trajectoire.
- Accélérateur AI intégré: Le traitement AI jusqu’à 12,15 INT8 TOPS permet des inférences à faible latence pour une navigation sûre en environnement ouvert et des fonctions SLAM en temps réel basées sur la vision et le lidar, en combinaison avec le CPU.
- Support OS flexible: Le SOM-SMARC-QCS6490 prend en charge Windows 11 IoT Enterprise, Yocto Linux et Android pour une intégration facilitée.
En plus du processeur, le SOM-SMARC-QCS6490 dispose jusqu’à 12 Go de mémoire LPDDR5-6400 soudée, garantissant un traitement fiable de grands volumes de données dans des environnements exigeants. Une version à plage de température étendue (-30 °C à +85 °C) permet également son utilisation dans différents environnements logistiques, y compris les entrepôts frigorifiques.
Comme les autres modules SMARC, le SOM-SMARC-QCS6490 offre un large ensemble d’interfaces, notamment USB et MIPI CSI pour les capteurs et caméras, Wi-Fi en option pour la connectivité cloud, et bus CAN pour l’intégration avec les systèmes de mouvement des AGV. Pour les développeurs souhaitant tester ces interfaces, le SECO DEV-KIT-SMARC fournit une plateforme porteuse prête à l’emploi de qualité industrielle, accélérant le développement avec les modules SMARC de SECO. Grâce à ses ports physiques et connecteurs d’interface, ainsi qu’à une plage de tension d’entrée de 9 à 20 V, il permet le prototypage direct de rétrofits sur des AGV existants.
De plus, le SOM-SMARC-QCS6490 est pris en charge par le framework logiciel Clea de SECO, qui comprend le Clea OS modulaire basé sur Yocto, ainsi que Clea Portal et Clea Edgehog pour la supervision des flottes AMR et la gestion des dispositifs. L’écosystème Clea accélère le développement logiciel des rétrofits AMR en prenant en charge des fonctions essentielles telles que le secure boot et les mises à jour OTA, favorisant la conformité et la fiabilité à long terme. Son framework DevOps, associé à des éléments tels que le SBOM, facilite également les certifications en cybersécurité, notamment celles requises par la directive RED de l’Union européenne.
Conclusion
En réutilisant les infrastructures robotiques existantes, les rétrofits AGV-AMR permettent aux entreprises logistiques et aux OEM de réduire significativement les coûts d’investissement et de développement. Associé à des capteurs avancés et au framework logiciel Clea de SECO, le SOM-SMARC-QCS6490 permet une perception améliorée de l’environnement pour une navigation autonome dans des environnements d’entrepôt dynamiques et imprévisibles. Par ailleurs, SECO propose une plateforme d’évaluation permettant des tests complets de rétrofits avec des AGV réels, accélérant le time-to-market des solutions AMR conformément à la philosophie open COM.
Pour découvrir l’ensemble des solutions matérielles et logicielles de SECO pour la robotique industrielle, rendez-vous sur seco.com.