بدأت روبوتات الخدمة المتنقلة، المصنفة إلى النوع 1.1 (صغيرة، خفيفة الوزن، بطيئة، بدون ذراع آلية) والنوع 1.2 (كبيرة، ثقيلة، سريعة، أو مزودة بذراع آلية)، بالانتشار في الفنادق والمكاتب والمباني السكنية والمستشفيات، مما يؤثر على تصميم المصاعد وحركة المرور فيها. يتطلب معيار ISO 13482 مستوى أداء D للتوقف الطارئ؛ بينما يحتاج النوع 1.1 إلى مستوى أداء B للوظائف الأخرى، ويتطلب النوع 1.2 مستوى أداء D. تتطلب الكتلة والحجم ونطاق الدوران والسرعة والطاقة الحركية عربات أكبر أو سرعات تحميل أقل؛ ويُوصى بتقييد التحميل إلى 0.5 متر/ثانية وإضافة حوالي 1.2 ثانية إلى وقت التحميل والتفريغ. كما أن ترك مسافة فاصلة 150 مم حول الروبوتات يزيد من المساحة المشغولة. تشير المحاكاة إلى أن روبوت خدمة الغرف الواحد يزيد بشكل ملحوظ من وقت الانتظار، لذا ينبغي إعادة تصميم المصاعد أو دراستها، كما يلزم إجراء المزيد من الأبحاث حول المساحة الشخصية بين الإنسان والروبوت.
يلقي مؤلفك نظرة متعمقة على المتطلبات الخاصة التي تضعها أنواع مختلفة من الروبوتات على المصاعد.
بواسطة الدكتور روري سميث
تم تقديم هذه المقالة لأول مرة في العاشر
ندوة حول تقنيات المصاعد والسلالم المتحركة، www.liftsymposium.org.
يتم طلب المصاعد بشكل متزايد لنقل الروبوتات بين الطوابق في المباني متعددة الطوابق. تفرض الروبوتات المتوفرة حاليًا متطلبات خاصة على المصاعد ، وتؤثر هذه المطالب على التعامل مع حركة المرور. هنا ، يتم شرح المتطلبات الخاصة ومراجعة تأثير تلك المطالب على وقت الانتظار ووقت العبور باستخدام المحاكاة.
المقدمة
أنواع الروبوت
هناك نوعان رئيسيان من الروبوتات: الروبوتات الصناعية وروبوتات الخدمة. تستخدم الروبوتات الصناعية في التصنيع. يتم تعريف روبوت الخدمة من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) على أنه روبوت "يؤدي مهام مفيدة للبشر أو المعدات ، باستثناء تطبيقات الأتمتة الصناعية."[2] تنقسم روبوتات الخدمة إلى ثلاث فئات حسب الاتحاد الدولي للروبوتات:[3]
- روبوتات خدمة احترافية
- روبوتات الخدمة للمهام المنزلية / المنزلية
- روبوتات الخدمة للترفيه
روبوتات الخدمة للمهام المنزلية / المنزلية مثل هذه الأشياء
كمنظفات روبوتية للسجاد. روبوتات الخدمة للترفيه هي في الأساس ألعاب. لذلك ، تتناول هذه المقالة فقط روبوتات الخدمة الاحترافية.
في حين أن هناك العديد من أنواع روبوتات الخدمة الاحترافية ، بما في ذلك بعض أبقار الحليب وغيرها التي لها تطبيقات عسكرية ، هناك مجموعة فرعية من روبوتات الخدمة الاحترافية التي ستركب في المصاعد مع البشر. تعرّف ISO 13482 أيضًا هذه الأنواع من الروبوتات على أنها "روبوتات الخوادم المتنقلة".[4] يتم تصنيف الروبوتات الخادمة المتنقلة إما من النوع 1.1 أو النوع 1.2 ، بناءً على الخصائص التالية:
- النوع 1.1: صغير وخفيف الوزن وبطيء ولا يتلاعب به
- النوع 1.2: كبير أو غير خفيف أو سريع أو مع مناور
أنواع المباني حيث تستخدم الروبوتات المصاعد
هناك أربعة أنواع من المباني يتم فيها تطبيق الروبوتات الخادمة المتنقلة بأعداد متزايدة. أنواع المباني هذه هي الفنادق ومباني المكاتب والمباني السكنية والمستشفيات:
- في الفنادق ، تُستخدم الروبوتات الخادمة في توصيل خدمات الغرف ولتوصيل عربات التدبير المنزلي وحركتها.
- في مباني المكاتب ، تقوم الروبوتات بتسليم الطرود والبريد من مصادر خارج المبنى ، بالإضافة إلى المراسلات بين المكاتب.
- أدى نمو التجارة الإلكترونية إلى زيادة عمليات تسليم الطرود إلى المباني السكنية متعددة الطوابق. يتم استخدام الروبوتات لإجراء التسليم النهائي من الردهة إلى الوحدة السكنية.
- استخدمت المستشفيات أنظمة الأنابيب الهوائية لتوصيل الأدوية ونقل السجلات الطبية. تقدم الشركات المصنعة للأنابيب الهوائية الآن الروبوتات كبديل للأنابيب.[5]
معايير السلامة العامة للروبوتات
تحدد ISO 13482 متطلبات السلامة لروبوتات العناية الشخصية. [4] يحدد هذا المعيار 53 خطرًا يجب معالجتها من خلال تقييم المخاطر. يحدد المعيار مستويات الأداء (PLs) لوظائف التحكم المتعلقة بالسلامة. يتم تعريف PLs في ISO 13849-1: 2015 سلامة الآلات - الأجزاء المتعلقة بالسلامة في أنظمة التحكم.[6]
كلا النوعين 1.1 والنوع 1.2 من الروبوتات الخادمة المتنقلة مطلوبة لتحقيق PL "D" لوظيفة التوقف في حالات الطوارئ. بالنسبة لجميع وظائف الأمان الأخرى ، يجب أن تحقق الروبوتات من النوع 1.1 PL "B" ، بينما يجب أن تحقق الروبوتات من النوع 1.2 PL "D."
يشير PL B إلى أن احتمال حدوث عطل خطير يتراوح بين 1 X 105 و 3 X 106. ويشير PL D إلى أن احتمال حدوث عطل خطير يتراوح بين 1 X 106 و 1 X 107.
خصائص الروبوت التي تؤثر على المصاعد
الكتلة والحجم
هناك نوعان أساسيان من روبوتات الخدمة المتنقلة المصنعة من قبل العديد من الشركات المصنعة التي تحتاج إلى استخدام المصاعد لتكون فعالة. النوع الأول عبارة عن مركبة ذات كتلة كبيرة يشار إليها باسم "القاطرة" من قبل مصنع واحد.[7] النوع الآخر من الروبوتات هو وحدة منخفضة الكتلة تستخدم لخدمة الغرف.
روبوت نوع القاطرة لديه حمولة 453 كجم. القاطرة وبطارياتها الرصاص الحمضية لها أيضًا كتلة كبيرة. يبلغ طوله 1,164 ملم وعرضه 570 ملم. لها غلاف دوار 1,270 مم.[7] هذا روبوت من النوع 1.2.
يبلغ إجمالي كتلة روبوت خدمة الغرف ، بما في ذلك الحمولة ، 50 كجم. هذا الروبوت اسطواني وقطره 500 مم. مغلف الدوران هو أيضًا 500 مم.[8] هذا روبوت من النوع 1.1.
تم تصميم روبوت خدمة الغرف لركوب المصعد مع ركاب بشريين. تحتاج كتلة وحجم ومغلف الدوران للروبوت من نوع القاطرة إلى رفع أكبر بكثير. يجب مراعاة الحد من وصول الروبوت من نوع القاطرة إلى مصاعد الخدمة.
سرعة
كلا النوعين من الروبوتات بسرعات تبلغ 0.76 م / ث. يمكن افتراض أن سرعة المشي عند البشر إلى المصعد هي 1.0 م / ث.[9] سرعة المشي هي جزء من وقت التحميل.
الطاقة الحركية
يتم تحديد الطاقة الحركية بالمعادلة التالية:[10]
كه = 1/2 mv2 (1)
حيث تمثل KE الطاقة الحركية ، و m تمثل الكتلة ، و v تمثل السرعة.
يحتوي كود ASME A17.1 على حدود طاقة حركية وسرعة لخزانات الطعام المزودة بأجهزة نقل آلية.[11]
يُعرَّف جهاز النقل التلقائي بأنه "آلية تعمل بالطاقة والتي تنقل تلقائيًا حمولة تتكون من عربة أو صندوق حمل أو منصة نقالة أو عربة بعجلات أو صندوق أو أي شيء آخر مشابه من و / أو إلى السيارة." حد الطاقة الحركية هو 40 J ، وحد السرعة 0.5 m / s أثناء التفريغ. لا تنطبق هذه القيود مباشرة على الروبوتات التي تركب مع ركاب بشريين ، حيث لا يركب الركاب مصاعد الأوزان الثقيلة. ومع ذلك ، فإنها توفر بعض التوجيه في عدم وجود معيار خاص بالروبوت.
في حالة روبوت من نوع القاطرة بكتلة إجمالية تبلغ 600 كجم (حمولة 453 كجم و 147 كجم من كتلة القاطرة المقدرة) ، يجب تقليل سرعة التحميل بمقدار 0.365 م / ث أثناء التحميل والتفريغ للامتثال لحد 40 J . لا يتجاوز روبوت خدمة الغرف الذي يعمل بسرعة 0.76 م / ث حد 40 جول. ومع ذلك ، فإنه يتجاوز السرعة القصوى 0.5 م / ث. لذلك ، يجب أن تكون السرعة القصوى أثناء التحميل والتفريغ محدودة بـ 0.5 م / ث.
بناءً على الطاقة الحركية وحدود السرعة ، يجب أن تكون أوقات التحميل والتفريغ للروبوتات أكبر من وقت التحميل والتفريغ للبشر. يجب جمع البيانات من خلال مراقبة عمليات التحميل باستخدام الروبوتات التي تعمل بهذه السرعات. في غياب هذه البيانات ، قد يبدو من المنطقي إضافة 1.2 ثانية إلى كل من أوقات التحميل والتفريغ عند تقييم تأثير الروبوتات على أداء معالجة حركة المرور. ستزيد هذه الأوقات المتزايدة من أوقات الانتظار والعبور.
مساحة شخصية
تحدد المساحة الشخصية ، من حيث صلتها بالمصاعد ، عدد الركاب الذين سيركبون المصعد في وقت واحد. دليل CIBSE D: يقترح أنظمة النقل في المباني أن يحتل الذكر البالغ مساحة 0.21 متر مربع. [9] يعتمد هذا على كون الرجل أوروبيًا أو أمريكيًا شماليًا ولا يشمل المساحة الشخصية.
تقترح الدكتورة جينا بارني أن السعة التصميمية للمصعد يجب أن تعتمد على حوالي 0.263 متر مربع لكل شخص.[12]المساحة الشخصية هي مساحة بين البشر. الروبوتات ليست بشرًا. هناك بعض الأبحاث التي تشير إلى أن البشر لا ينظرون إلى الروبوتات على أنها كيانات اجتماعية (بشر). من المحتمل أن تتأثر المسافة المكانية التي سيحتاجها الإنسان مع الروبوتات بنفس العوامل التي تؤثر على المسافة المكانية بين البشر ، مثل العمر والثقافة.
البحث مطلوب في هذا المجال. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود بيانات ، قد تكون نقطة البداية هي إضافة منطقة عازلة تبلغ 150 مم حول روبوت خدمة الغرف. على سبيل المثال ، روبوت أسطواني بقطر 500 ملم يشغل 0.5 متر مربع (مساحة قطرها 800 ملم).
يجب أن تكون المساحة الشخصية للروبوتات من نوع القاطرة مختلفة ، لأنها ستحتاج إلى مصاعد كبيرة بسبب كتلتها ، وأبعادها المادية ، وأظرف تدويرها. لن يتم النظر في روبوتات السحب في القسم التالي.
التأثيرات المرورية
أجريت دراسة عن تأثير روبوتات خدمة الغرف التي يتم تركيبها في فندق حالي من فئة الأربع نجوم في كاليفورنيا فيما يتعلق بحركة الركاب. فيما يلي خصائص المبنى ونظام الرفع والركاب المستخدمة في دراسة المرور هذه.
بناء:
- عدد الطوابق: 25
- الغرف: 510 ، تقع في المستويات 4-25
- ردهة الإرسال: المستوى 1
- الإشغال: 440 ، على أساس 86٪ إشغال وشخص واحد لكل غرفة
نظام الرفع:
- عدد السيارات: 4
- السعة: 1600 كجم
- السرعة: 2.5،XNUMX م / ث
- خوارزمية الإرسال: الوقت المقدر للوصول
- نوع الباب: فتح المركز
- عرض الباب: 1,066 مم
- تحميل السيارة: 60٪ من حيث الحجم
الركاب والبشر:
- وقت التحميل: 1.2 ثانية
- وقت التفريغ: 1.2 ثانية
- المساحة: .26 م²
الركاب ، الروبوتات (نوع خدمة الغرف):
- وقت التحميل: 2.4 ثانية
- وقت التفريغ: 2.4 ثانية
- المساحة: 0.5 م²
يوضح الشكلان 2 و 3 نتائج محاكاة حركة المرور باستخدام نموذج فندق Peters Chartered لمهندسي خدمات البناء (CIBSE) بدون أي روبوتات مثبتة. يوضح الشكل 2 أوقات الانتظار ، بينما يوضح الشكل 3 أوقات الترانزيت.
يوضح الشكلان 4 و 5 نتائج محاكاة حركة المرور باستخدام قالب فندق Peters CIBSE مع شخص إضافي واحد يقوم بتسليم خدمة الغرف. يقوم الشخص الواحد بتسليم رحلة ذهابًا وإيابًا كل 5 دقائق. يوضح الشكل 4 أوقات الانتظار ، بينما يوضح الشكل 5 أوقات الترانزيت.
يوضح الشكلان 6 و 7 نتائج محاكاة حركة المرور باستخدام قالب فندق Peters CIBSE مع روبوت واحد يقوم بتسليم خدمة الغرف. يقوم الروبوت الواحد بتسليم رحلة ذهابًا وإيابًا كل 5 دقائق. يوضح الشكل 6 أوقات الانتظار ، بينما يوضح الشكل 7 أوقات الترانزيت.
يلخص الجدول 1 هذه النتائج.
وتجدر الإشارة إلى أن الروبوت الواحد سيزيد من وقت الانتظار بنسبة 12.5٪ أكثر من شخص واحد بسبب "المساحة الشخصية" ووقت التحميل / التفريغ.
| وقت الانتظار | الوقت العبور | الوقت للوصول إلى الوجهة | |
| لا يوجد روبوتات | 36.1 | 57.0 | 93.1 |
| مع 1 شخص إضافي | 40.1 | 60.9 | 101.0 |
| مع 1 روبوت | 45.1 | 62.1 | 107.2 |
| وقت إضافي لروبوت واحد مقارنة بشخص واحد | 5.0 | 1.2 | 6.2 |
استنتاجات
يجب اعتبار الروبوتات فئة جديدة من الركاب ، لأنها لا تتصرف بعد بنفس الطريقة التي يتصرف بها البشر. في الوقت الحاضر ، يجب التحكم في سرعتها أثناء التحميل والتفريغ إما للتحكم في الطاقة الحركية أو السرعة. مع التحسينات المستمرة في رؤية الآلة ، قد تصبح الروبوتات أفضل في تجنب الاصطدام بالأشخاص والممتلكات من البشر ، ويمكن تخفيف هذه القيود.
يختلف الشكل المادي للروبوتات عن شكل البشر ، لذا فإن مساحة الأرضية التي يشغلونها تختلف عن البشر.
هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم التفاعل البشري مع الروبوتات كركاب. نحتاج إلى معرفة مقدار الفصل الشخصي الذي يحتاجه البشر بين أنفسهم وبين الروبوتات.
تؤثر السرعة وخصائص المساحة الشخصية للروبوتات تأثيرًا سلبيًا على قدرة أنظمة الرفع على التعامل مع حركة المرور. إذا تم التخطيط لبناء روبوتات لمبنى جديد ، فيجب تصميم نظام الرفع المقترح مع الاعتراف بهذه التأثيرات. إذا تم اقتراح الروبوتات لمبنى قائم ، فيجب إجراء دراسة حركة المرور التي توضح تأثير الروبوتات. مع زيادة تركيبات الروبوت ، يحتاج مستشارو حركة المصاعد إلى فهم تأثير الروبوتات على حركة المرور حتى يتمكنوا من تقديم المشورة لعملائهم بشكل صحيح.
مراجع حسابات
[1] wikipedia.org/wiki/ الروبوت الصناعي
[2] ISO 8373: 2012 الروبوتات والأجهزة الروبوتية - المفردات.
[3] الملخص التنفيذي ، World Robotics ، 2017 Service Robots (ifr.org/downloads/press/Executive_Summary_WR_Service_
Robots_2017_1.pdf).
[4] ISO 13482: 2014 الروبوتات والأجهزة الروبوتية - متطلبات السلامة لروبوتات العناية الشخصية
[5] خدمة الترحيل الذاتية (swisslog.com/en-us/healthcare/products/material-transport/autonomous-service-robot). ISO 13849-1: 2015 سلامة
[6] الآلات / الأجزاء المتعلقة بالسلامة في نظام التحكم.
[7] الروبوت المتحرك المستقل TUG T3 (aethon.com/tug).
[8] "مناقشات مع Phil Herget ،" Savioke Robotics (يناير 2018)
[9] دليل CIBSE D: أنظمة النقل في المباني. CIBSE ، نورويتش (2015).
[10] جيانكولي ، د. الفيزياء: مبادئ مع تطبيقات. بوسطن ، بيرسون (2012).
[11] ASME A. SME A17.1: كود السلامة للمصاعد والسلالم المتحركة
نيويورك (2013).
[12] Barney، G. Elevator Traffic Handbook. [2003] Barney، G. Elevator Traffic Handbook. لندن: سبون برس (XNUMX).
[13] والترز ، إم وآخرون ، لقاءات قريبة: المسافات المكانية بين الناس وروبوت المظهر الميكانيكي. في: وقائع 2005 المؤتمر الدولي الخامس IEEE-RAS حول الإنسان
الروبوتات (2005).
المزيد من الفئة
أخبار يومية