Intelligente Intralogistik mit autonomen mobilen Robotern basierend auf 3D-Echtzeit-Ortung und Wahrnehmung (SIMo3D)

Koordinator:
TU Kaiserslautern, Lehrstuhl für Regelungssysteme

Problemstellung
Die Intralogistik umfasst Material- bzw. Warenflüsse innerhalb eines Betriebsgeländes. Diese können in sogenannten Indoor-Bereichen, wie beispielsweise Produktionshallen, oder auch abgegrenzten Obstplantagen stattfinden. In zukünftigen Betriebsszenarien ist hier ein verstärkter Einsatz von mobilen Robotern zu erwarten. Aus Betriebs- und Sicherheitsgründen ist dabei die Bestimmung der aktuellen Position, der sogenannten Selbstortung, der beteiligten Roboter und Menschen unabdingbar. Bestehende GPS-basierte Methoden kommen dabei an ihre Grenzen, da sie oft kein ausreichendes Signal empfangen können. Auch optische Verfahren können wegen fehlender fester Erkennungsmerkmale hier nicht alleine eingesetzt werden.

Ziel
Das Forschungsprojekt SIMo3D entwickelt ein innovatives Steuerungssystem zur Lokalisierung mobiler autonomer Roboter für intralogistische Operationen. Dafür wird zunächst ein geeignetes Verfahren zur gleichzeitigen Nutzung verschiedener Sensorsysteme zur exakten Ortung der Roboter erforscht. Anschließend werden spezielle Bewegungskurven für kooperative und menschen-sensitive, d. h. besonders „soziale“ Roboter, erarbeitet. Schließlich werden diese Bewegungen durch eine effiziente, anpassungsfähige Steuerung umgesetzt und anhand eines Demonstrators für ein landwirtschaftliches Anwendungsszenario realisiert.

Vorgehensweise
Durch die Entwicklung spezieller Algorithmen wird es möglich, die auf mechanischen und optischen Sensoren basierenden Ortungsverfahren mit einem sogenannten Ultrabreitband-Ortungsfunk zu kombinieren. Dadurch werden die Vorteile der jeweiligen Technologie für die optimierte 3D-Lokalisierung in Echtzeit erreicht. Die weitgehend umgebungsunabhängigen innovativen Sensoren können so zuverlässige Ortungsinformationen liefern. Allerdings benötigen sie dazu entsprechende Referenzpunkte, sogenannte „Anker“-Signale. Die hierfür durch die chinesischen Partner erstellten Filter-Algorithmen werden dazu mit optischen Sensoren von Kameras oder Laserscannern kombiniert und von deutscher Seite zur Realisierung von präzisen Robotereinsätzen in einer landwirtschaftlichen Anwendung prototypisch eingesetzt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die mit der geeigneten Ortungstechnik ausgestatteten Roboter werden als „individuelle Mitarbeiter“ mit Hilfe einer Optimierungsstrategie dezentral aber dennoch kooperativ in den flexiblen intralogistischen Prozess eingebunden. Es eröffnen sich weitere zukünftige Anwendungsmöglichkeiten, da die betrachteten Aspekte, wie der Kistentransport durch die Baumreihen, das Navigieren, die Kollisionsvermeidung und Synchronisierung der Pfade der Intralogistik in Fertigungsprozessen ähnlich sind. Für die chinesischen Partner steht die Verwertung im Produktionsbereich und in der Automatisierung von Arbeitsmaschinen im Vordergrund während die deutschen Partner sich auf Intralogistikanwendungen für KMU fokussieren.

Deutsche Projektpartner
– TU Kaiserslautern, Lehrstuhl für Regelungssysteme
– Robot Makers GmbH

Chinesische Projektpartner
– Tongji University, CIMS (Computer Integrated Manufacturing Systems) Research Center, Carl-Zeiss-Stiftungslehrstuhl für Mess- und Prüfungstechnik
– Bosch (China) Investment Ltd., CR
– Bosch Rexroth (Changzhou) Ltd.
– Nanjing Woxu Wireless Co. Ltd.

• Robot Makers GmbH
• Technische Universität Kaiserslautern