Veículos Autônomos: Métodos de Navegação

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Prof. Tiago Koike
Veículos Autônomos (AGV)
Aula 2
Métodos de navegação
AGVs não precisam de operador humano
Métodos de navegação principal:
tecnologia autônoma 
Muitas tecnologias desenvolvidas
para garantir segurança e performances
Dois grandes grupos
1. trajetória fixa
2. trajetória dinâmica
Métodos de navegação
Métodos de navegação
trajetórias fixas: antigas, pouca
flexibilidade, preparação infraestrutura,
rotas travadas, baixo custo por equipamento e 
alto custo infraestrutura
Sistema Filoguiado ou
Guiamento Ativo Indutivo
1º sistema de navegação desenvolvido
Demarcação do percurso
com fio condutor elétrico (...)
Trajetórias fixas 
(...)
Ao ser energizado, gera
um campo magnético
Possibilita ativar ou desativar
rotas em momentos específicos
Restrições: flexibilidade, pisos metálicos, 
manutenção 
Vantagens:
ambientes sujos,
externos e muita
movimentação
https://www.youtube.com/watch?v=pZoZg7Sw1fg
Guiamento óptico 
Rota demarcada com fitas
coladas ou pintadas no piso
Solução de simples
implementação, sem infraestrutura 
Restrições: manutenção fitas,
ambiente limpo e pouca movimentação
Vantagens: Certa flexibilidade
para alteração de rotas
Trajetórias fixas
Itsanan/Adobe Syock
2
Guiamento a fita magnética 
Híbrido de navegação
óptica e a navegação
filoguiada
Vantagens:
flexibilidade da fita sem
ser afetado por sujeira
Restrições:
constante manutenção,
ambientes abrasivos 
Trajetórias fixas
Itsanan/Adobe Syock
https://www.youtube.com/watch?v=d4SCvBv7LI4
Alta flexibilidade,
pouca ou nenhuma
infraestrutura
Alto custo por equipamento
e baixo custo infraestrutura
Rota demarcada com fitas
coladas ou pintadas no piso
(...)
Trajetórias dinâmicas 
Sistema de Trilateração e Triangulação Laser
Refletores em locais altos
+ laser rotativo 360°
= localização
Três refletores no campo
de visão + memória
do AGV 
Restrições: ambientes
saturados, alto custo 
Vantagens: precisão,
segurança, expansão
requer + refletores https://www.youtube.com/watch?v=tc4jREt6Q74
(...)
Guiamento natural 
Navegação livre (AMR)
usa duas ou + fontes
p/ localização 
Leitura ambiente + inercial
= localização sem objetos auxiliares
Sensores: laser, câmera 3D e ultrassom
Inerciais: acelerômetro, giroscópios e 
encoders rodas (...)
Trajetórias dinâmicas 
Itsanan/Adobe Syock
(...)
Alto processamento
de dados e mapas na
memoria
Melhor tecnologia e
flexível, mudança de
layout via programação
Opera com sujeira,
ambientes abrasivos,
restrição ambientes abertos 
Trajetórias dinâmicas 
Itsanan/Adobe Syock
Sistema de marcadores 
Malha de marcadores no chão
com posições conhecidas
RFID informa trajetória
seguinte, próximo marcador
(...)
Trajetórias dinâmicas 
MAX 3D Design/shutterstock
3
Base de dados (mapa) +
coordenadas dos marcadores
= localização 
Giroscópio detecta variação de
direção, evitando acúmulo de erros
Vantagens: bastante
flexível, solução mais
barata dentre dinâmicas
Evolução do sistema
fita magnética
Trajetórias dinâmicas 
https://www.youtube.com/watch?v=cgMlrsOeD5U&t=137s
(...)
MAX 3D Design/shutterstock Trajetos
Diferentes configurações
de trajetos de acordo
com o tipo AGV
Condições das instalações, 
localização e tipo de operação 
AGVS customizados a 
aplicação e ao trajeto
Trajetos
Single loop 
Volta única. Formato de círculo ou circuito 
fechado
Possibilidade de uso de vários AGVs
simultaneamente
Movimento em único sentido dentro do circuito
Elevada densidade no volume de entrega
Tipos de trajetos
AGC AGC
AGC
Single line/back and forth
Vai e vem – configurações
de trajetória mais simples 
Movimento apenas em linha reta
indo e voltando na mesma linha
Configuração compacta, estações
sequenciadas e nas extremidades
Restrito a um único AGV por linha 
Tipos de trajetos
AGC Double loop 
Composto por
dois loops unidos
por um tronco comum
Uso comum, trechos com
grandes distâncias (ir e vir)
Redução custo infraestrutura (fita magnética) 
Um AGV por vez no tronco comum,
menos AGVs simultaneamente 
Tipos de trajetos
AGC
4
Multiple loops 
Vários circuitos dividem
o perímetro externo
Redes maiores, mais complexas e
muitas estações simultaneamente
Controle de tráfego, memorização
das estações e sistema de chamada
Gestão rotas AGV durante sua
passagem pelas inúmeras bifurcações
Tipos de trajetos
AGC
AGC
A
G
C
A
G
C
Conceito prático de funcionamento
da navegação por fita magnética
Fita magnética entre as rodas do AGV
evita fricção e dano das próprias rodas
Sensores magnéticos e o sistema de tração 
controla curvas e marcha ré
Fita magnética + componentes
auxiliares sinalizam mudança
de velocidade, virar, parar,
entre outros comandos
Sistema de direção
https://www.youtube.com/watch?v=20AmhfLJ7Ak
Guide
Tape
S pole
N pole
Direction
Trigger marker
Marker
No.02 Low speed
Changes speed to Low.
Pattern: N
No.01 Stop
Stops traveling. 
Resumes traveling
with the start.
Parttern: S – S
O sistema de navegação por 
fita magnética é composto
Fita de orientação:
uma fita magnética 
contínua de polo
norte para orientar a 
trajetória a ser seguida
(...)
Sistema de direção
No.03 Mid speed
Changes speed to
Medium.
Pattern: S
No.04 High speed
Changes speed to
High
Pattern: S – N
No.05 Divert right
Diverts to the Right
at a diverting point.
Pattern: N – S
No.06 Divert Left
Diverts to the left at
a diverting point. 
Pattern: N – N
S
S
S
S
N
N
S
S
S
N
S
N
N
S
S
S
N
N
S
S
N
N
S
S
N
N
(...)
Trigger marker: indica 
ao AGV o aparecimento 
de um marcador, é 
composto por uma fita 
magnética polo sul
Markers: sinais de 
comando, podem ser 
polo norte e/ou polo sul 
e várias combinações 
Sistema de direção
No.02 Low speed
Changes speed to Low.
Pattern: N
No.01 Stop
Stops traveling. 
Resumes traveling
with the start.
Parttern: S – S
No.03 Mid speed
Changes speed to
Medium.
Pattern: S
No.04 High speed
Changes speed to
High
Pattern: S – N
No.05 Divert right
Diverts to the Right
at a diverting point.
Pattern: N – S
No.06 Divert Left
Diverts to the left at
a diverting point. 
Pattern: N – N
S
S
S
S
N
N
S
S
S
N
S
N
N
S
S
S
N
N
S
S
N
N
S
S
N
N
Rota simples: software embarcado,
usa informações e configura rotas,
estações e parâmetros do AGV (...)
Sistema de direção
AGV
(Stop)
(Stop)
(Stop) (Stop)
(Divert to the right)
Guide tape
(Divert to the left)
(Stop)
Station 2 Station 1Station 3Station 4
Branch
Point 2
Branch
Point 1
If stop at ST2, turn right,
If stop at ST3, turn left,
If stop at ST4, turn left.
If stop at ST3, turn right,
If stop at ST4, turn left.
Magnet tap
Rotas complexas:
usam caixas de comando,
controla quais estações
o AGV deve parar e
direções tomar nas
bifurcações
Caixas de comando,
memorização de estações,
configurar tarefas e maior
flexibilidade ao sistema
Sistema de direção
https://www.youtube.com/
watch?v=3PGnN8o4oT4&t=59s
5
AGVs versus AMRs Por décadas AGVs eram a única
opção de transporte automatizado 
Baixa flexibilidade alteração de
layout, alto custo modificações,
constante manutenção de fitas e cabos
Diferenças AGVs versus AMRs
AMRs são o último
estado da arte AGVs,
futuro da logística
Autonomous Mobile ROBOT
= Robôs Móveis Autônomos 
AMRs podem se mover livremente
em ambientes muito dinâmicos
(...)
O que são AMRs
Alexander Oganezov/shutterstock
(...)
Referência: mapas, sensores
ambientes e inercial
Capacidade:
tomada de decisão,
desvio de obstáculo
e alteração de rota
Considerados robôs móveis 
colaborativos, software
simples e amigável
O que são AMRs
https://www.youtube.com/watch?v=1RB2Hv0YdJo
Alexander Oganezov/shutterstock
AGV software integrado
sem inteligência, rotas fixas
Alteração layout demoradas e caras 
AMR Software com inteligência,
toma decisões e calcula
rotas
Mapas construídos pelo
software no local ou
layouts em DWG (...)
Sistema de navegação inteligente
https://www.youtube.com/watch?v=V_1Fq52mIH4
Austin Nooe /shutterstock
AMR aprende locais de coleta,
postos de trabalho e pontos de 
entrega 
Navegação 100% autônoma,
desvia de objetos fixos
e móveisSem paradas no fluxo e
cronograma, otimiza a
produtividade
Sistema de navegação inteligente
Austin Nooe /shutterstock
https://www.youtube.com/watch?v=V_1Fq52mIH4
6
Reconfigurar rotas AMR
= simples alteração no
software 
Um único robô realiza
diferentes tarefas,
aplicações e locais
Gestor de frota controla vários
robôs, priorizando missões próximas 
(...)
Alta flexibilidade
MAX 3D Design/shutterstock
(...)
Menor tempo de resposta,
sequenciamento e ganho
de produtividade 
Rápida configuração de novo
mapa, uso imediato em novas tarefas
Fábricas 4.0, ciclo de vida menor,
produtos e mudanças de layouts 
Operações de qualquer tamanho
e grandes variações de volume
Alta flexibilidade
MAX 3D Design/shutterstock
Tecnologia AMR mais avançada que AGV
Custo total menor que AGVs,
pois não requer infraestrutura
Baixo custo inicial e ganho de eficiência imediato
Velocidade de implementação
e interrupções mínimas 
AMR = excelente retorno
sobre o investimento 
AMR = grande diferencial
competitivo no custo final
dos produtos
Economia
https://www.youtube.com/watch?v=0IFP8M1BRPg
Andrii
Yalanskyi/
shutterstock
Partes e componentes AGVs
AGVs são compostos por componentes 
mecânicos, eletrônicos e software 
Chassis:
estrutura mecânica ou esqueleto
Motores:
são responsáveis por
transformar energia em movimento
(...)
Partes e componentes AGVs
(...)
Sensores: geram informações
do meio em que está inserido
Controlador: cérebro do
AGV comandando seus
movimentos
Baterias: coração do robô,
fornece energia elétrica
ao controlador,
sensores e motores
Partes e componentes AGVs
https://www.youtube.com/
watch?v=Jkv9qeYFtPs
7
Chassis: 
Estrutura mecânica,
rigidez e carga suportada
Sensores:
Sensor laser
– mapeamento do ambiente
(...)
similis/shutterstock
Sensor ultrassônico
– detecção de obstáculos
Câmera 3D – detecção
de obstáculos móveis
acima do nível do laser 
Encoders – detecta
movimentação das
rodas/motores
Acelerômetro/
giroscópio/GPS
– detecção de
posição do AGV 
https://www.youtube.com/watch?v=m-a2SgQvknY
similis/shutterstock
Motores: 
Normalmente os
AGVs possuem dois
ou mais motores
que têm a função
de tracionar o veículo, 
são motores de 
corrente contínua DC
similis/shutterstock
https://www.youtube.com/watch?v=m-a2SgQvknY
Drivers 
Transformam sinais do controlador em 
movimentos precisos dos motores DC
Controlador
Cérebro dos AGVs interpreta
os sinais dos sensores e
transforma em comando
para movimentar o veículo,
além de controlar todas
as tarefas e rotas
Sundry Photography/shutterstock
Bateria
Armazena energia
funcionamento do AGV:
chumbo/ácido ou lítio 
IHM/controle manual
Interface de controle e
programação, AMRs controle
é feito por celular ou tablet
Comunicação
Possuem capacidade de
comunicação por Bluetooth,
Wi-fi, luzes e sons
https://www.youtube.com/watch?v=-FCIvqQxKYQ
Sundry Photography/shutterstock
Configuração sistema AGVs
8
AGVs se conectam uns aos outros
por meio de softwares modernos
Softwares embarcados + externos
sequenciam as atividades dos AGVs
Softwares de frota trabalham
de forma integrada com WMS 
Ondas de movimentação =
AGVs movimentam os materiais
Armazém de matérias-primas,
produção e CDs
Configuração sistema AGVs
https://www.youtube.com/
watch?v=tp5_Op94xq0
Blue Planet Studio/
shutterstock
Como dimensionar um sistema
logístico com AGVs
Informações básicas para
quantidade estimada de AGVs 
Local de partida e destino da rota 
Frequência de transportes/entregas
por hora
Peso dos produtos ou conjunto de produtos 
Distância entre todos os pontos
Tipo de piso e condição de tráfego,
intenso ou moderado
Ferramentas gráficas 
Ferramentas para facilitar a
visualização das movimentações 
Gráfico De-Para
Informações das movimentações
de materiais (...)
De 1 2 3 4 5
Para 1 0 9/50 5/100 6/200 0
2 0 0 0 0 9/50
3 0 0 0 2/80 3/150
4 0 0 0 0 8/90
5 0 0 0 0 0
Todas as combinações entre
pontos de partida e destino
Estações de carga na
coluna VS descarga na linha
Várias informações:
tempo de deslocamento ou distância
De 1 2 3 4 5
Para 1 0 9/50 5/100 6/200 0
2 0 0 0 0 9/50
3 0 0 0 2/80 3/150
4 0 0 0 0 8/90
5 0 0 0 0 0
(...)
Diagrama de rede
Visualização mais
gráfica e simples 
Relaciona todas
movimentações dos
pontos de partida
ao destino 
Demostra as
quantidades movidas,
rotas e distâncias
percorridas
https://www.youtube.com/watch?v=-Ufz-iwq79U
A
B
C
D
E
Cálculo do número de veículos 
AGVs para dar vazão a todas
as demandas de movimentação 
Quantidade de AGVs = tempo total trabalho / 
tempo disponível veículo
Nagv =
Ttrab
Tdisp
Ttrab = Eh x Tr
9
Tempo total trabalho = quantidade
de entregas x tempo de ciclo das rotas 
Tempo de ciclo das rotas depende:
processo e modelo de veículo:
Tempo carga e descarga das peças
Distância percorrida 
Velocidade do veículo 
Tempo disponível veículo = total de trabalho -
interferências ou paradas congestionamentos, 
interferência, carregamento de baterias ou 
manutenção
Tr = Tc +
Dc
Vc
+ Td +
Ds
Vs
Simuladores de logística
Softwares específicos
operadores logísticos
Simulador de chão de fábrica
e processos produtivos
(gêmeo digital)
Valida melhor modelo
de AGV, sistema de
navegação e número AGVs
Otimiza fluxo, distribui
AGV nas movimentações https://www.youtube.com/
watch?v=w8KmmwE-zd4