Mobile Transportroboter

Auf dem Weg zur vollständig flexiblen Logistik sind Autonomie in der Entscheidungsfindung und die Selbstorganisation des Materialflusses sind nicht mehr wegzudenken. Dabei entstehen vollkommen neue, hochdynamische Klassen von Transportfahrzeugen, die neue Herausforderungen an die dezentrale Steuerung stellen. Forschende am Fraunhofer IML haben im Projekt »OpenDynamics« des vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderten Silicon Economy-Vorhabens zwei neuartige autonome mobile Transportroboter entwickelt: Die entsprechenden Versuchsfahrzeuge drehten jetzt im Rahmen der IFOY TEST Days in Dortmund ihre Runden vor einem interessierten Fachpublikum, eine Weiterentwicklung der Roboter wird das Fraunhofer IML zur LogiMAT einer breiteren Öffentlichkeit Ende Mai präsentieren.

Kaum ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) bzw. Transportroboter ist heute vollständig autonom. Die wenigen autonomen Systeme sind proprietär und bieten keine Standardschnittstelle. Vor diesem Hintergrund haben Forschende der Silicon Economy im Projekt »OpenDynamics« eine neue Generation und eine neue Klasse von Transportrobotern entwickelt, die tatsächlich autonom agieren. Mehr noch: Zahlreiche Komponenten für die Hardware, aber auch für die Navigations- und Lokalisierungssoftware stehen Unternehmen open source zur Verfügung – die Leitidee der Silicon Economy. Auf dieser Basis haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler allerdings auch schon erste kommerzielle Lösungen realisiert.

Die wesentlichen Eigenschaften der beiden Versuchsfahrzeuge im Überblick:

Forschende aus der Silicon Economy haben das Fahrprinzip des »inversen Pendels« dazu genutzt, eine innovative Plattform mit einer intelligenten Balancierautomatik zu entwickeln. Die Plattform kann mit unterschiedlichsten Greiferlösungen zum Halten, Positionieren und Bewegen von Waren ausgestattet werden. Dank der Pendelbewegung kann ein Roboter, der auf der Plattform basiert, Objekte direkt vom Boden abheben und in unterschiedlichen Höhen abgeben. In der Intralogistik lassen sich für solche überaus wendigen, schnellen Transportroboter, die eine All-in-one-Lösung versprechen, zahlreiche Anwendungen finden. Der Bauplan für die erste Pendelstufe des Chassis soll open source gestellt werden und damit eine Entwickler-Community attrahieren. 

Weitere Informationen zu den Entwicklungen rund um den »evoBOT« finden Sie hier.

»Der evoBot markiert mit seinem aufrechten Gang einen wichtigen Punkt in der Evolution mobiler Roboter. Seine Entwicklung weist in Richtung humanoider Robotik. Jeden Tag kommen uns neue Ideen für seinen Einsatz, da er einerseits mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s in den Bereich leistungsfähiger Fördertechnik vordringt und andererseits sehr individuelle Aufgaben im Zusammenspiel mit dem Menschen erfüllen kann. So erstrecken sich die Anwendungsbereiche des evoBOT über den klassischen logistischen Kontext hinaus bis in den komplexen urbanen Raum.«

Prof. Michael ten Hompel

Viele Fahrerlose Transportfahrzeuge werden heutzutage für geringe Dynamik ausgelegt und sind entweder für den Innen- oder den Außenbereich von Betriebsgeländen konzipiert. Sie weisen entweder hohe Leistungsfähigkeit, Dynamik oder Flexibilität auf. Alle drei Eigenschaften zusammen sind bisher aber in praktisch keinem einzelnen Fahrzeug gleichermaßen zu finden. Der hochdynamische Roboter kann nun große Lasten im Format einer Palette mit einer hohen Geschwindigkeit omnidirektional transportieren. Er ist darauf ausgelegt, die geschützte und definierte Umgebung von Lagerhallen zu verlassen und auf dem jeweiligen Betriebsgelände zu agieren.

Die Navigation des Fahrzeugs funktioniert nahtlos am Übergang zwischen Innen- und Außenbereich. Die Realisierung erfolgt über umgebungsbasierte und funkbasierte Lokalisierungsalgorithmen. Der Roboter setzt auf den Forschungsergebnissen und der Fahrzeugbasis des LoadRunner® auf.

Die beiden mobilen Transportroboter sind am Fraunhofer IML mit einer KI-basierten Simulation entwickelt worden – einem komplett neuen Verfahren, das die Forschenden auch auf der digitalen NVIDIA »GTC Entwicklerkonferenz für das KI-Zeitalter« im März vorstellten.

Durch eine starkparallele Verarbeitung moderner Grafikkarten werden dabei hochkomplexe Vorgänge in Echtzeit simuliert und bilden die Grundlage einer neuen Klasse von Algorithmen – der »Simulationsbasierten KI«. Simulationen verwenden Modelle zur Abstraktion. Für die Entwicklung von solchen hochdynamischen Systemen wie den beiden Transportrobotern wird das Verhalten der simulierten mit dem der realen Transportfahrzeugen in einer speziellen, besonders geeigneten Testumgebung - mit Hilfe eines High-Performance Motion Capturing - abgeglichen und so das Simulationsmodell optimiert. Reduziert sich die Differenz von Modell und Realität, geht die Simulation in eine Digitale Realität für die KI über und der Roboter wird zum CPS-Zwilling (CPS = cyberphysische Systeme) der Simulation.