Robôs de armazém AGV / AMR

O que está incluso no serviço de navegação

Configuramos a navegação para o parque de robôs de armazém AGV e AMR que já pertence ao cliente, e não fornecemos os carrinhos. Na entrada pegamos o layout do armazém, o modelo do chassi, os sensores (lidares, câmeras, encoders) e escrevemos a parte de software: o mapa do ambiente, as rotas, as regras de desvio e a lógica de despacho da frota. Quem transporta as cargas pelo armazém é o equipamento do cliente, e a nossa área de responsabilidade é o software que transforma um conjunto de carrinhos num sistema gerenciável. À parte configuramos a integração com o WMS e o nível superior, para que as ordens de movimentação venham do sistema de gestão, e não sejam inseridas à mão. O resultado do serviço é uma configuração de navegação funcionando e parâmetros verificados no equipamento do cliente antes da entrega para operação.

Como funciona a navegação na essência

O robô resolve continuamente três tarefas: onde ele está, como é o ambiente e por qual caminho chegar ao destino. A localização confere os dados do lidar e da odometria contra um mapa do armazém previamente construído, por isso o carrinho entende a sua posição sem marcações no piso nem fios no teto. O planejador constrói a rota global até o ponto de destino, e o laço local recalcula a trajetória em tempo real, desviando de pessoas, paletes e outros equipamentos. O despachante distribui as tarefas entre as máquinas, separa-as nos cruzamentos e não deixa dois carrinhos ocuparem o mesmo corredor. Toda essa lógica é executada pelo computador de bordo do equipamento do cliente, e nós a definimos por parâmetros e código, e não por intervenção na mecânica.

História do surgimento do AGV

O primeiro transportador de comando automático foi construído em 1953 por Arthur (Mac) Barrett Jr., dono da empresa Barrett Electronics de Northbrook, Illinois. Era um trator de reboque adaptado que andava por um armazém de alimentos seguindo o sinal de um fio esticado sob o teto; passou a ser vendido em série em 1954 com o nome Guide-O-Matic. Depois o fio passou para o piso, e por décadas a navegação dos AGV se baseou justamente em guias físicas — fios, fita magnética, linhas ópticas. Isso dava precisão, mas amarrava rigidamente a rota à infraestrutura: qualquer mudança no esquema do armazém exigia refazer a marcação. Os robôs de armazém modernos abandonaram os fios em favor da navegação por mapa e da visão computacional, e é isso que compõe a maior parte do nosso trabalho.

Por que a parte de software é crítica

Na navegação sem fios, o comportamento da máquina é totalmente determinado pelo software, por isso o custo de um erro de configuração é alto. Se o mapa foi construído com imprecisão ou os parâmetros de localização foram escolhidos de forma grosseira, o carrinho deriva, confunde corredores e para onde a passagem está livre. A precisão de posicionamento influencia diretamente a segurança: o robô divide o armazém com pessoas e equipamentos, e uma divergência de até uma dezena de centímetros num corredor estreito vira colisão ou bloqueio. O despacho da frota também depende da lógica de software — sem ele, várias máquinas criam congestionamentos e deadlocks nos cruzamentos em vez de aumentar a produtividade. Por isso investimos o tempo principal não no hardware, mas na calibração, no mapa e nas regras de movimento, e os levamos a um comportamento previsível no equipamento do cliente.

Stack: ROS2, Nav2, SLAM

A estrutura básica é o ROS2, ambiente industrial de troca de mensagens entre os nós do robô, sobre o qual se apoiam os drivers dos sensores, o controle dos atuadores e a troca de dados com o nível superior. A camada de navegação construímos sobre o Nav2 — o stack de roteamento padrão do ROS2, que usa árvores de comportamento e ciclo de vida gerenciado dos nós, o que dá partida, parada e recuperação controladas da máquina. A construção do mapa do armazém e a localização subsequente resolvemos com métodos de SLAM: o robô simultaneamente constrói o mapa do ambiente e determina nele a sua posição pelos dados do lidar e da odometria. Essa combinação não está presa a um único fornecedor de chassi, por isso serve para um parque heterogêneo, em que os robôs de armazém são montados em equipamentos de fabricantes diferentes. Todo o stack é aberto, o que elimina a dependência de licenças e deixa a configuração sob o controle do cliente.

Quando surgiram ROS2, Nav2 e SLAM

O termo SLAM foi introduzido em 1995 por Hugh Durrant-Whyte e John Leonard, e a base matemática da abordagem foi lançada ainda em 1986 no trabalho de Smith, Self e Cheeseman sobre a descrição probabilística da incerteza espacial. O próprio ROS nasceu como projeto na Willow Garage: o primeiro repositório público apareceu em novembro de 2007, e a versão ROS 1.0 saiu em 2010. O ROS2 já foi projetado para tarefas industriais e distribuídas, e a sua primeira distribuição, Ardent Apalone, foi lançada em dezembro de 2017. O stack de navegação Nav2 para ROS2 foi apresentado em 2020 no artigo The Marathon 2, de autoria de Steve Macenski e colegas, em que o robô percorreu um campus dinâmico por uma distância maior que uma maratona. Usamos versões maduras dessas ferramentas, e não builds crus, para que o comportamento das máquinas seja reproduzível.

Por que dá para confiar isso a nós

A experiência somada da nossa equipe de desenvolvimento em TI ultrapassa 45 anos, e a navegação conduzimos como tarefa de engenharia, e não como um conjunto de presets prontos. Não vendemos carrinhos e não estamos presos a um fabricante específico, por isso configuramos o equipamento que já está com o cliente e escolhemos os parâmetros conforme o seu layout e o seu fluxo de cargas. Cada configuração rodamos primeiro em simulação, depois no equipamento real em modo controlado, e só após a verificação a entregamos para a partida de verdade. Essa ordem elimina o risco de os robôs de armazém entrarem no chão de fábrica com comportamento imprevisível e pararem a logística. Quem transporta e manobra é o equipamento do cliente, e nós respondemos pelo programa, pelo mapa e pelo despacho — e pelo fato de eles funcionarem como prometido.