De nos jours, les véhicules guidés automatiques (VGA), également appelés véhicules autonomes ou véhicules autonomes guidés, sont des systèmes de manutention ou des transporteurs de charge qui se déplacent de manière autonome dans un entrepôt, un centre de distribution ou une installation de fabrication, sans nécessiter d’opérateur ou de conducteur à bord. Dans cet article, nous explorerons les différents types de VGA, leur signification, leur fonctionnement et leurs avantages.
Les applications des VGA
Les systèmes de véhicules guidés automatiques sont utilisés pour des tâches qui seraient normalement effectuées par des chariots élévateurs, des convoyeurs ou des chariots manuels, pour le déplacement de volumes importants de matériaux de manière répétitive.
Les VGA sont utilisés dans une variété d’applications. Ils sont souvent utilisés pour le transport de matières premières telles que le métal, le plastique, le caoutchouc ou le papier. Par exemple, les VGA peuvent transporter des matières premières depuis la réception vers l’entrepôt ou livrer directement les matériaux aux lignes de production. Les VGA fournissent de manière constante et fiable les matières premières nécessaires sans intervention humaine, garantissant ainsi que les lignes de production disposent toujours des matériaux dont elles ont besoin, sans interruption.
En plus du transport de matières premières, les VGA sont utilisés dans les applications en cours de production et avec les produits finis pour soutenir les lignes de production ou de fabrication. Selon Investopedia, le terme “en cours de production” désigne des biens partiellement achevés, qui sont généralement transformés à partir de matières premières en produits finis en peu de temps, tels que des produits manufacturés. Dans les applications en cours de production, les VGA déplacent des matériaux ou des pièces de l’entrepôt vers les lignes de production ou d’une station de travail à une autre, assurant le déplacement répétitif et efficace des matériaux tout au long du processus de fabrication. Sans les VGA, les processus de fabrication pourraient être interrompus lorsque les lignes de traitement n’ont plus de matériaux. La fabrication est alors retardée pendant qu’un employé récupère les matériaux nécessaires dans le stock et les transporte jusqu’à la ligne de production.
Les VGA sont également utilisés dans la manipulation entrante et sortante pour le réapprovisionnement et la préparation des commandes. Par exemple, les VGA peuvent être utilisés pour transporter les stocks depuis la réception vers les emplacements de stockage ou depuis les emplacements de stockage à long terme vers les emplacements de prélèvement avant pour reconstituer le stock. Le déplacement des stocks depuis le stockage à long terme vers les emplacements de prélèvement avant garantit que des stocks suffisants sont accessibles aux préparateurs de commandes, ce qui rend le processus de préparation des commandes plus efficace. Les VGA, tels que les robots mobiles collaboratifs, aident au processus de préparation des commandes en guidant les employés de l’entrepôt dans leurs tâches et en transportant les commandes prélevées vers les stations d’emballage et d’expédition.
Les types de véhicules guidés automatiques
Il existe plusieurs types de véhicules guidés automatiques. De nombreux VGA sont similaires à d’autres véhicules utilisés par les humains, mais ils sont conçus pour fonctionner sans intervention humaine ou sans guidage direct.
Chariots guidés automatiques
Un chariot guidé automatique (CGA) est le type le plus basique de VGA avec des fonctionnalités minimales. Les systèmes de navigation peuvent varier, des systèmes aussi simples que des bandes magnétiques à des systèmes de navigation sophistiqués basés sur des capteurs utilisant l’intelligence artificielle pour se déplacer dans leur environnement. Ils peuvent transporter une variété de matériaux, des petites pièces aux palettes chargées, et sont souvent utilisés dans les applications de tri, de stockage et de déchargement croisé.
Un exemple de CGA est un transporteur automatique de chariots pour hôpitaux, utilisé pour transporter efficacement des charges compactes dans tout un hôpital, telles que des repas et des plateaux vides, du linge propre ou sale, des déchets biomédicaux ou des fournitures stériles. Sans avoir besoin d’un membre du personnel pour pousser manuellement le chariot d’un endroit à un autre, les transporteurs automatiques de chariots d’hôpital peuvent contribuer à réduire les coûts de main-d’œuvre.
VGA à fourche
Les véhicules à fourche, ou VGA à fourche, sont un autre type couramment utilisé de VGA. Ils sont conçus pour effectuer les mêmes fonctions qu’un chariot élévateur piloté par un humain (transport de palettes), mais sans nécessiter d’opérateur humain.
VGA de remorquage
Les véhicules de remorquage, ou VGA de remorquage, tirent un ou plusieurs véhicules porteurs sans moteur derrière eux, formant une sorte de train. Parfois appelés trains sans conducteur, ces véhicules de remorquage motorisés se déplacent sur des roues. Les VGA de remorquage sont souvent utilisés pour transporter de lourdes charges sur de longues distances. Ils peuvent avoir plusieurs points de dépôt et de ramassage le long d’un chemin défini dans un entrepôt ou une usine.
Manipulateurs de charge unitaire
Les manipulateurs de charge unitaire transportent des charges discrètes, telles que des objets individuels, ou une seule unité telle qu’une palette ou une caisse contenant plusieurs articles.
Transporteurs de charges lourdes
Pour les charges les plus lourdes, les transporteurs de charges lourdes sont un type de VGA utilisé dans des applications telles que l’assemblage de grandes pièces, le transport de pièces moulées et de bobines et de plaques. Certains transporteurs de charges lourdes ont des capacités de chargement automatique et peuvent avoir une direction standard, pivotante ou omnidirectionnelle.
Robots mobiles autonomes
Les robots mobiles autonomes (RMA) sont généralement plus avancés technologiquement que d’autres types de VGA. Alors que de nombreux VGA utilisent des systèmes de navigation fixes, tels que des câbles ou des bandes magnétiques, de nombreux RMA sont équipés de capacités de navigation intelligentes telles que des capteurs et des systèmes de caméra qui leur permettent de détecter et de contourner les obstacles. Grâce à une technologie plus sophistiquée, les RMA peuvent naviguer de manière dynamique dans un entrepôt ou une autre installation et planifier les trajets les plus efficaces.
Comment fonctionnent les VGA
Les VGA sont des véhicules autopropulsés guidés par des logiciels et des capteurs. La plupart des VGA se déplacent le long de trajets définis, mais comme mentionné précédemment, les RMA ont généralement une technologie plus avancée avec des capacités de navigation dynamique.
Navigation des VGA
La navigation des VGA peut être guidée par un ou plusieurs des mécanismes suivants :
- Bande de guidage magnétique : certains VGA sont équipés de capteurs magnétiques et suivent une piste en utilisant une bande magnétique.
- Navigation par câble : certains VGA suivent des chemins de câbles intégrés dans le sol des installations. Le câble transmet un signal que les VGA détectent à l’aide d’une antenne ou d’un capteur.
- Navigation par cibles laser : avec cette méthode, une bande réfléchissante est fixée sur des objets tels que des murs, des machines fixes et des poteaux. Les VGA sont équipés d’un émetteur et d’un récepteur laser. Les lasers se réfléchissent sur la bande dans le champ de vision et sont utilisés pour calculer l’angle et la distance de l’objet par rapport au VGA.
- Navigation inertielle (gyroscopique) : certains VGA sont contrôlés par un système informatique avec des transpondeurs intégrés dans le sol de l’installation pour vérifier que le VGA se trouve sur la bonne trajectoire.
- Guidage par vision : aucune modification de l’infrastructure n’est nécessaire pour les VGA guidés par vision. Les caméras enregistrent les caractéristiques le long du trajet, et les VGA s’appuient sur ces caractéristiques enregistrées pour se guider.
- Guidage géographique : tout comme les VGA guidés par vision, aucune modification de l’infrastructure n’est nécessaire pour les VGA qui utilisent le guidage géographique. Les VGA guidés par géographie reconnaissent les objets dans leur environnement pour déterminer leur position en temps réel et se déplacer dans l’installation.
- LiDAR : le LiDAR (Détection et Localisation par la Lumière) est une technologie de navigation sophistiquée utilisant des capteurs qui émettent des impulsions laser pour mesurer la distance entre le robot et les objets dans son environnement. Ces données sont compilées pour créer une carte à 360 degrés de l’environnement, permettant aux robots de naviguer dans l’installation et d’éviter les obstacles sans avoir besoin d’une infrastructure supplémentaire. 6 River Systems utilise la technologie de navigation LiDAR pour permettre à ses VGA de naviguer dans un entrepôt sans avoir besoin de modifier l’infrastructure et de s’adapter à de nouveaux environnements si la disposition du sol de l’entrepôt change.
Direction des VGA
La direction des VGA est contrôlée par un contrôle de vitesse différentielle, un contrôle de roues directrices ou une combinaison des deux :
- Contrôle de vitesse différentielle : c’est le type de contrôle de direction le plus courant utilisé par les VGA. Le contrôle de vitesse différentielle utilise deux roues motrices indépendantes. Chaque roue motrice tourne à une vitesse différente pour effectuer un virage. Pour avancer ou reculer, les deux roues sont entraînées à la même vitesse. Le contrôle de vitesse différentielle est la solution de direction la plus simple pour les VGA et ne nécessite pas de moteurs ou de mécanismes de direction supplémentaires. Il est couramment utilisé pour les VGA qui opèrent dans des espaces restreints ou à proximité de machines. Il n’est pas utilisé pour les applications de remorquage, car il peut entraîner un car-jacking lors de la rotation de la remorque.
- Contrôle de roues directrices : ce type de contrôle de direction est similaire au contrôle de direction d’une voiture ou d’un camion. Dans le contrôle de roues directrices, la roue motrice est la roue de direction. Le contrôle de roues directrices est plus précis que le contrôle de vitesse différentielle et permet des virages plus souples. Il est souvent utilisé pour les applications de remorquage et peut également être contrôlé par l’opérateur.
- Direction combinée : c’est une combinaison de contrôle de vitesse différentielle et de contrôle de roues directrices. Les VGA utilisant une direction combinée ont deux moteurs indépendants de direction/entraînement aux coins diagonaux du VGA et des roulettes pivotantes aux deux autres coins. Les VGA utilisant une direction combinée peuvent tourner dans n’importe quelle direction, comme une voiture, et également se déplacer en mode de direction différentielle dans n’importe quelle direction.
Contrôle du trafic des VGA
Les mesures de contrôle du trafic comprennent le contrôle de zone, l’évitement de collision ou une combinaison des deux :
- Contrôle de zone : méthode de contrôle de trafic couramment utilisée pour les VGA. Elle est simple à installer et facile à étendre. Un émetteur sans fil émet des signaux dans des zones définies, et le VGA contient un capteur qui reçoit le signal et le renvoie à l’émetteur. Si la zone est libre, un signal “libre” est envoyé, ce qui permet au VGA d’entrer ou de traverser la zone. Si un autre VGA se trouve dans la zone, un signal “arrêt” est envoyé, ce qui alerte les autres VGA qui tentent d’entrer dans la zone que celle-ci n’est pas libre. Dans ce cas, les VGA en attente s’arrêtent et attendent que le premier VGA quitte la zone et qu’un signal “libre” soit envoyé par l’émetteur. Une autre façon d’utiliser le contrôle de zone est d’équiper chaque VGA de son propre émetteur, ce qui lui permet d’envoyer un signal “ne pas entrer” aux autres VGA qui approchent de la zone.
- Évitement de collision : les VGA utilisant l’évitement de collision par contrôle de zone sont équipés de capteurs qui émettent un signal et attendent une réponse pour déterminer s’il y a un objet devant eux. Ces capteurs peuvent être soniques, fonctionnant comme un radar, ou optiques, utilisant des capteurs infrarouges. Les deux fonctionnent de manière similaire. Les capteurs de pare-chocs sont un autre type de capteur d’évitement de collision. De nombreux VGA sont équipés de capteurs de pare-chocs en tant que dispositif de sécurité en cas de collision. Les capteurs de pare-chocs s’arrêtent pour éviter une collision lorsqu’ils détectent un contact physique.
- Contrôle combiné : les VGA qui utilisent un contrôle combiné sont équipés à la fois de capteurs de contrôle de collision et de capteurs de contrôle de zone pour offrir une prévention des collisions plus robuste dans toutes les situations. Par exemple, un VGA peut utiliser le contrôle de zone comme principal système de contrôle du trafic, mais avoir également des capteurs d’évitement de collision comme solution de secours en cas de dysfonctionnement du système de contrôle de zone.
Avantages des VGA
Les VGA offrent de nombreux avantages dans les entrepôts et les usines de fabrication.
Augmentation de l’efficacité et de la productivité
En raison de leur fonctionnement autonome, les VGA augmentent l’efficacité et la productivité, et ils sont prévisibles et fiables pour les tâches répétitives. Les VGA éliminent les déplacements inutiles à pied et suppriment également le travail physique de transport des matériaux. Ils fixent le rythme de travail des employés, en les maintenant concentrés sur leur tâche. Les VGA, comme les robots mobiles collaboratifs, guident les employés à travers chaque tâche, réduisant les erreurs humaines, ce qui contribue à améliorer la précision de la préparation des commandes et à réduire les pertes et les produits mal placés. En optimisant les itinéraires et en hiérarchisant les tâches grâce à l’intelligence artificielle, les robots mobiles collaboratifs améliorent l’utilisation des ressources.
Coûts constants
Les VGA sont généralement acquis sur une base de coût par unité ou par période de location, ce qui entraîne moins de fluctuation des coûts par rapport à la main-d’œuvre humaine, qui peut varier en fonction des conditions du marché et de la demande.
Flexibilité
Certains VGA offrent la flexibilité de modifier facilement les trajets (par rapport à d’autres qui nécessitent la modification des fils de guidage ou d’autres infrastructures pour ajuster le trajet d’un véhicule). Les véhicules guidés automatiques sont également une solution évolutive, avec la possibilité d’ajouter des unités supplémentaires en fonction de la demande.
Moins d’espace requis
Par rapport à d’autres solutions d’automatisation, telles que les systèmes de convoyeurs, les VGA nécessitent moins d’espace. Certains VGA sont plus petits par rapport aux équipements d’entrepôt traditionnels, tels que les chariots élévateurs, ce qui permet des agencements de sol avec des allées plus étroites et une meilleure utilisation de l’espace.
Amélioration de la sécurité
Enfin, les VGA sont une solution d’automatisation sûre pour les entrepôts, les centres de distribution et les installations de fabrication. Les VGA sont équipés de capteurs pour éviter les collisions. Les VGA avancés, tels que les RMA, ont des capacités de routage intelligentes qui leur permettent de planifier le trajet le plus efficace à travers un entrepôt ou une installation, réduisant la congestion des allées et prévenant les blessures.
Les véhicules guidés automatiques sont spécialement conçus pour automatiser des tâches pour lesquelles les humains ne sont pas nécessaires. Ils automatisent les longues marches dans les entrepôts, fixent le rythme des travailleurs et éliminent les rigueurs physiques d’un travail traditionnellement exigeant. Le robot mobile collaboratif Chuck de 6 River Systems est une solution flexible, évolutive et économique pour les entrepôts et les centres de distribution, offrant une technologie innovante conçue pour relever certains des plus grands défis de la logistique.
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