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Autonome FTF: Mehr Flexibilität für fahrerlose Fahrzeuge

Navigationslösung für autonome mobile Roboter
Autonome FTF: Mehr Flexibilität für fahrerlose Fahrzeuge

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Mit der Navigationssoftware des Fraunhofer IPA navigieren mobile Roboter flexibel, vernetzt und autonom. Bild: Fraunhofer IPA/Universität Stuttgart IFF; Foto: Rainer Bez
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Der Bedarf an Flexibilität in Produktion und Logistik ist groß. Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit steigendem Autonomiegrad können diesen Bedarf erfüllen. Navigationstechnologien des Fraunhofer IPA heben die mobile Robotik auf ein neues Niveau.

Die gewerbliche Servicerobotik ist seit Jahren auf Wachstumskurs und fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) sind dabei der Haupttreiber. Diesen Boom konnten auch die über 200 Teilnehmenden des Technologieforums Fahrerlose Transportsysteme im vergangenen Herbst erleben. Durch zahlreiche Projektarbeiten kennt das Fraunhofer IPA zudem die Bedarfe in Produktion und Logistik aus erster Hand. Und diese variieren stark, was sich auch in den Präsentationen des Forums zeigte. Während die eine Anwendung mit einer klassischen, weitgehend starren Lösung einwandfrei realisierbar ist, benötigen viele Umfelder mittlerweile agilere FTF-Anwendungen.

Agiler bedeutet: Die Entwicklung zu kleineren Losgrößen und höheren Varianten eines Produkts erfordert flexiblere Abläufe in Produktions- und Logistikprozessen. Klassische FTF-Lösungen werden diesen Flexibilitätsanforderungen aber nicht gerecht, da Änderungen im Produktions- und Logistikablauf aufwendige Anpassungen am FTF nach sich ziehen. Dazu gehören beispielsweise das Einlernen neuer Fahrwege. Moderne, autonomere FTF hingegen werden diesen Anforderungen durch intelligente und flexible Navigationsalgorithmen besser gerecht. Dabei kristallisieren sich zwei weitere typische Entwicklungen heraus.

  • Erstens Verdichtung: So fahren in einer Umgebung zunehmend mehr Fahrzeuge und führen ihre jeweiligen Prozesse in immer dichteren Verkehrssituationen aus. Hier sind effiziente Lösungen für das Flottenmanagement und die Verkehrssteuerung gefordert.
  • Zweitens Heterogenität der Flotte: Weil ein FTF oft sehr prozessspezifisch ausgestaltet ist, gehören zu einer Flotte oft FTF verschiedener Typen oder Hersteller. Bisher haben diese individuelle Schnittstellen, die die Kommunikation nur zwischen gleichartigen Fahrzeugen erlauben. Zahlreiche Anwender wünschen sich jedoch eine einheitliche Schnittstelle. Ein Vorstoß ist hier die VDA 5050.

Navigationssoftware liefert Agilität

Das Fraunhofer IPA bietet eine Navigationssoftware, die die geforderte Agilität gleichermaßen für die Kooperation zwischen den Fahrzeugen als auch für die Koordination, also die Verwaltung der Flotte und des Verkehrs, bietet. Wie eine solche flexible Navigationslösung praktisch aussehen kann, zeigt das Fraunhofer IPA auf der Logimat in Stuttgart mit dem Exponat Transportation on demand: Auf einer erhöhten Ausstellungsfläche fahren kompakte mobile Rob@work-Roboter. Sie navigieren autonom, sind vernetzt und zeigen ein miniaturisiertes Logistikszenario.

Dank eines kontinuierlichen SLAM-Algorithmus‘ können sich die Roboter auch in veränderlichen Umgebungen verlässlich lokalisieren, ohne dass zusätzliche Infrastruktur vorhanden sein muss. Zudem tauschen sie Daten eigener oder stationär in der Einsatzumgebung verbauter Sensoren aus. So liegt jedem Roboter stets eine aktuelle Karte vor, anhand derer er seine Route anpassen und sich lokalisieren kann. Dies vermeidet unnötige Wege, Engpässe und Stillstände. Da die Plattform zur Auftragsverteilung die Schnittstelle VDA 5050 nutzt, können beliebige mobile Roboter in die Flotte integriert werden.

„Mit dieser kooperativen Navigationslösung zeigen wir, wie fahrerlose Transportsysteme zum Beispiel eine Matrixproduktion ermöglichen“, erklärt Kai Pfeiffer, Gruppenleiter Servicerobotik für Industrie und Gewerbe am Fraunhofer IPA. „Wir können das Exponat auch um virtuelle Roboter erweitern und mit Augmented Reality Fahrwege und andere Informationen visualisieren.“ Die geforderte Agilität moderner Logistikprozesse konnte die Software bereits mehrfach erfolgreich in industriellen Anwendungen zeigen.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme

Nobelstraße 12

70569 Stuttgart

www.ipa.fraunhofer.de


Automatisierte Logistik

Wie autonome mobile Roboter, 3D-Vision-Software und Apps die Logistik optimieren, zeigt das Fraunhofer IPA auf der Logimat . Zu sehen gibt es etwa die autonome Navigation von Robotern mit mehreren miteinander kooperierenden mobilen Robotern. Dank eines SLAM-Algorithmus können sich die Mobilroboter auch in veränderlichen Umgebungen verlässlich lokalisieren. Um Waren automatisiert kommissionieren zu können, verbessern die IPA-Forscher zudem die 3D-Objekterkennung mit Softwarebibliotheken zum automatischen Erkennen und Einlernen von Objekten. Darüber hinaus sorgt die App Myorder für eine effiziente Auftragsabwicklung.

www.ipa.fraunhofer.de; Logimat Halle 7, Stand 7044



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