Communication between collaborative mobile industrial robots and elevators

Abstract

In recent years, mobile robots have become common in a wide number of applications. In multi-floor offices and factories, mobile robots are of-ten required to use elevators. Much research has been devoted to developing their ability to do so. However, most of this research has focused on stand-alone robots that use the elevator interfaces originally developed for humans and far less research has attempted to develop direct connection methods between the robots and the elevators.

This thesis focuses on identifying and evaluating communication methods between networked mobile robots and IoT devices such as elevators in modern smart buildings and how to retain these connections while the robots enter and leave elevators.

This thesis concludes that there are three common ways to allow communication between elevators and mobile robots: PLCs, IO-cards, or APIs. Successful applications have been made with all three of these methods with the best method for each environment depending on the pre-existing infrastructure.

As a case study, a system that uses elevators to change floors with a mobile robot was designed, implemented, and tested. There were problems with the interconnectivity of the devices and the system did not work reliably in the end. Potential future improvements are discussed in this thesis.

Mobiiliroboteista on tullut viime vuosina yleisiä monenlaisissa eri käyttötarkoituksissa. Tehtaissa ja toimistoissa, joissa on useita kerroksia, mobiilirobotit käyttävät usein hissejä kerrosten välillä liikkumiseen. Mobiilirobottien hissien käytöstä on tehty paljon tutkimusta, mutta se keskittyy usein itsestään toimiviin robotteihin, jotka pystyvät käyttämään ihmisille tehtyjä hissejä sellaisenaan. Suoraa kommunikointia hissien ja mobiilirobottien välillä on tutkittu vähemmän.

Tässä diplomityössä keskitytään tunnistamaan ja arvioimaan eri kommunikointimenetelmiä esineiden internetissä olevien toimilaitteiden välillä moderneissa älyrakennuksissa, erityisesti keskittyen mobiilirobotteihin ja hisseihin. Työssä selvitetään myös, miten nämä yhteydet saadaan säilytettyä robottien liikkuessa hisseistä sisään ja ulos.

Tässä työssä tullaan johtopäätökseen, että on olemassa kolme yleistä tapaa toteuttaa kommunikointi hissien ja mobiilirobottien välillä: PLC, IO-kortti, tai API. Kaikilla näillä kolmella tavalla on tehty toimivia järjestelmiä ja paras tapa riippuu siitä, minkälaisessa ympäristössä järjestelmää ollaan käyttämässä.

Osana työtä kehitettiin, toteutettiin ja testattiin järjestelmä, jossa mobiilirobotti käytti hissiä kerrosten välillä liikkumiseen. Eri toimilaitteiden välillä havaittiin kommunikointiongelmia ja järjestelmä ei toiminut luotettavasti. Mahdollisia tapoja parantaa järjestelmän toimivuutta käydään läpi työn lopussa.