02.11.2021 – Kategorie: Komponenten & Systeme

Fahrerlose Transportsysteme: Auf dem Weg zu smarten Transportrobotern

Fahrerlose TransportsystemeQuelle: ek robotics

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) übernehmen den automatisierten Material- und Warenfluss und tragen damit zu Kostensenkungen und Produktivitätssteigerungen bei.

Wie lassen sich verformbare Lasten mit uneinheitlichen Maßen sicher automatisiert aufnehmen, transportieren und stapeln? Diese Frage stand hinter dem Projekt POS3D (fahrerlose Transportsysteme), das ek robotics gemeinsam mit einem Kunden entwickelt.

Fahrerloses Transportsysteme dank neuer Software

Hierfür setzte der Spezialist für Transportrobotik 3D-Kameras in Verbindung mit einer neuartigen Software zur Bildauswertung ein. Eine Tiefenkamera, angebracht am autonomen Transportroboter, erfasst die zu transportierende Last und nimmt die Entfernung jedes einzelnen Bildpunkts auf. In einer Punktewolke werden die Daten gesammelt und von einer von ek robotics entwickelten Software in Echtzeit ausgewertet. Durch sehr präzise Berechnungen ist das FTF nun in der Lage, die genaue Art und Position von Beförderungsgütern zu erkennen und diese millimetergenau anzusteuern.

Der Einsatz der 3D-Kameratechnik macht damit automatisierte Logistikprozesse auch für instabile und verformbare Produkte von uneinheitlichen Höhen möglich. Das erfolgreiche Pilotprojekt, erprobt anhand der Beförderung leerer PET-Behälter, bestätigte die Prozesssicherheit dieser neuen Technik. Die innovative POS3D-Technik steht damit sämtlichen Kunden von ek robotics zur Verfügung. Auch bestehende Systeme lassen sich im Hinblick auf höhere Wettbewerbsfähigkeit und neue Anwenderfälle weiterentwickeln.

Standard-Schnittstelle für fahrerlose Transportsysteme

Hinter der VDA 5050 verbirgt sich eine universell geltende Schnittstellenbeschreibung, die zukünftig der Automobilindustrie die Anbindung unterschiedlicher fahrerloser Transportfahrzeuge an ein vorhandenes Leitsystem in einem bestehenden fahrerlosen Transportsystem vereinfacht. Initiatoren sind der VDA (Verband der Automobilindustrie e. V.) und der VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau/Fachverband Fördertechnik und Intralogistik). Ein kooperierendes Projektteam aus eben diesen Verbänden, FTS-Anwendern und FTS-Herstellern, darunter auch ek robotics, arbeitet seit Mitte 2017 an der Entwicklung dieser neuen Richtlinie. Ziel ist es, den Betrieb von Fahrerlosen Transportfahrzeugen verschiedener Hersteller in demselben Arbeitsumfeld zu ermöglichen.

Jan Drömer, CIO bei ek robotics und Vorstand der Fachabteilung „Fahrerlose Transportsysteme“ beim VDMA, erläutert: „Der erste Teil der Ergebnisse aus dieser Arbeit wurde bereits veröffentlicht. Nach Abschluss der Entwicklungsarbeit wird die Standardschnittstelle VDA 5050 dann für die FTF aus dem Hause ek robotics umgesetzt.“

Sichere Fortbewegung in dynamischen Umgebungen: Intuitiv – der interagierende Transportroboter für die Kommunikation zwischen Roboter und Mensch. Bild: ek robotics

Mehr Planungssicherheit mit digitalem Zwilling

Seit Anfang 2020 forscht ek robotics (damals noch EK Automation) in einem Kooperationsprojekt mit der Leuphana Universität Lüneburg an der Entwicklung eines digitalen FTS-Doppelgängers. Das Projekt wird vom europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert. Es enthält die Erstellung eines digitalen Zwillings, einer Kundenumgebung, für die ein FTS in einer 3D-Punktewolke konzipiert werden soll. „Ziel dieses Projekts ist es, mithilfe einer 3D-Punktewolke einen identischen virtuellen Zwilling der Anlagenumgebung zu erstellen, mit dem sich Objekte wie Anlagen oder Regale im Raum automatisch identifizieren und Fahrwege erkennen lassen. In dem digitalen Modell wird das FTS dann virtuell erprobt“, erklärt Jan Drömer.

Auf diese Weise sollen alle Produktions- und Logistikprozesse schon vor der realen Inbetriebnahme durchlaufen. Es werden sämtliche Lastspiele vorab simuliert und mögliche Herausforderungen aufgezeigt, zum Beispiel die automatische Kollisionserkennung und -vermeidung. „Wir arbeiten längst mit Simulationen, aber mithilfe eines identischen digitalen Abbilds der Kundenumgebung können Inbetriebnahmen effizienter durchgeführt, Prozesse weiter optimiert und an wechselnde Kundenbedürfnisse angepasst werden“, so der Experte von ek robotics.

Leichtbaurobotik im Flugzeugbau

Ein weiterer Schritt in Richtung autonomer Transportrobotik ist das Projekt Commands 2, gefördert vom Land Niedersachsen. Das Projektteam, bestehend aus Airbus, Axios 3D Services, Broetje Automation, ek robotics, Fraunhofer IFAM, Premium Aerotec und SWMS Digital Innovations, arbeitet an der Entwicklung einer Leichtbaurobotik-Toolbox für die Flugzeugmontage. Dieser sogenannte Cobot, also ein kollaborierender Roboter, der ohne trennende Schutzvorrichtung direkt mit menschlichen Kollegen arbeiten darf, soll Beschäftigte bei Arbeitsschritten wie Nieten, Bohren, Schleifen usw. in der Flugzeugmontage unterstützen. Ek robotics hat in diesem Projekt die Entwicklung der mobilen Plattform für den Leichtbauroboter übernommen. Diese soll zur Navigation in dynamischer Umgebung befähigt werden und über eine 360°-Hinderniskollisionsüberwachung verfügen. Dazu stellt das Unternehmen die entsprechenden Schnittstellen zu Augmented Reality (AR) und Robotik bereit.

Karsten Bohlmann, Head of Research & Development, führt dazu aus: „Diese Cobots muss man in einem Gesamtsystem sehen: Mit einer ganzen Flotte dieser Roboter ließe sich eine optimale Route für die Fertigung der Zukunft planen – und damit der Durchsatz deutlich optimieren.“

Der interagierende Transportroboter

„Intuitiv-nonverbale und informativ-verbale Roboter-Mensch-Kommunikation“ – so lautet die Zielsetzung des Mitte 2018 gestarteten Projekts Intuitiv, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, an dem sich ek robotics beteiligt und als Verbundkoordinator fungiert. Gemeinsam mit den Partnern des Projekts, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH, die Gestalt Robotics GmbH sowie die HFC Human-Factors-Consult GmbH, entwickelt ek robotics einen Assistenzroboter zur Unterstützung des Pflegepersonals im Reha-Bereich. Dieser soll beispielsweise Gepäck- und Warentransport, das Geleiten der Patienten von der Rezeption zu ihren Zimmern sowie ein interaktives Lotsen der Patienten durch die Klinik übernehmen.

Im Fokus des Projekts stehen Untersuchungen zur Annäherungsdynamik, zu Ausweichstrategien und zum Fahrweg eines autonomen Roboters im Krankenhaus. Der Roboter soll sich durch flüssiges, natürliches Bewegungsverhalten sowie durch Fahrbewegungen in alle Richtungen auszeichnen und mit Personen über einen beweglichen Touchscreen interagieren.

Ek robotics übernimmt hierbei die Entwicklung der Transportplattform. „Deren Technik basiert auf der Weiterentwicklung des Fast Move, unserem ultraflachen und kompakten Transportroboter. Er ist klein, flexibel und äußerst wendig, benötigt keinen Rangierplatz und führt dank seines stufenlosen und wartungsarmen Antriebskonzepts jede beliebige Bewegung in der Fläche aus. Für das Projekt wird er unter anderem um eine 360°-3D-Erkennung erweitert. Damit wollen wir seine sichere Fortbewegung in dynamischen Umgebungen ermöglichen, z. B. durch automatisches Ausweichen vor Personen und Hindernissen“, beschreibt der Head of Research & Development von ek robotics.

3D-Erkennung für intelligente Transportroboter: Die gesammelten Daten werden von einer von ek robotics entwickelten Software in Echtzeit ausgewertet. Bild: ek robotics

Fahrerlose Transportsysteme: Viele Etappen führen zum Ziel

Als Verbundkoordinator des Projektes Intuitiv treibt ek robotics die nächste Stufe der Transportrobotik an. Die Beteiligten erwarten, dass für derartige Assistenzroboter in Zukunft ein großer Bedarf besteht. Und so sieht sich der Transportrobotik-Spezialist aus Rosengarten mit diesem Projekt am Puls der Zeit. Aber auch für die Inhalte der weiteren Forschungsprojekte, die Etappenziele auf dem Weg zum autonom agierenden Transportroboter (fahrerlose Transportsysteme) markieren, sieht Karsten Bohlmann großes Nachfragepotenzial: „Mit der von uns realisierten 3D-Kameratechnik lassen sich jetzt Prozesse automatisieren, die zuvor nicht automatisiert werden konnten. Das bietet Anwendern von Fahrerlosen Transportsystemen neue Möglichkeiten, um Kosten zu sparen und ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen.“

Von Ronald Kretschmer.

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