Die mobilen Transportroboter kommen

Schlau, schnell und dank KI-basierter Simulation ihrer Zeit voraus: Künstliche Intelligenz dient als Enabler für die Automatisierung komplexer Transportsysteme. Auf dem Weg zur vollständig flexiblen Logistik sind Autonomie in der Entscheidungsfindung und die Selbstorganisation des Materialflusses 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 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:

Immer in Balance: Dynamisch stabiler Roboter »evoBOT«

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.

Drinnen und draußen unterwegs: Hochdynamischer Outdoor Roboter »O³dyn«

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.

KI-basierte Simulation beschleunigt Entwicklung
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« 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. Die Entwicklung neuer Roboter beansprucht nach klassischen Methoden mehrere Jahre. Mit Hilfe der KI-basierten Simulation können die Roboter aber während der Entwicklungszeit mit neuen Anforderungen aus der Intralogistik trainiert werden. Durch die digitale Realität können die Entwicklung der Hardware von der Programmierung des Systemverhaltens während der Entwicklungszeit entkoppelt werden. Gehen die Roboter dann in die Produktion, befinden sie sich immer noch auf dem neuesten Stand bzw. auf der Höhe der neuesten intralogistischen Technik – ein erheblicher Mehrwert gegenüber der klassischen Roboterentwicklung. Schon im Rahmen des HYPERLINK LoadRunner®-Projekts hatten Forscher des Fraunhofer IML diese Technologie erstmalig angewendet, um die KI für die Schwarmsteuerung rein virtuell zu entwickeln, und damit einen gänzlich neuen Forschungszweig erschlossen.
(Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML) (Fotos: Fraunhofer IML)

ABB lanciert autonome mobile Roboter unter neuem Markennamen

Nach der Übernahme des führenden Herstellers von mobilen Robotern ASTI Mobile Robotics im Jahr 2021 hat ABB die erste Serie von autonomen mobilen Robotern (AMR) unter neuem Markennamen auf den Markt gebracht. Mit Erweiterung ihres Portfolios ist ABB das einzige Unternehmen mit einem umfassenden, integrierten Angebot an Robotern, AMR und Lösungen für die Maschinenautomation. Die Lösungen von ASTI Mobile Robotics werden unter dem neuen Markennamen Flexley™ in das ABB-Portfolio integriert, wobei der Name auf die von den AMR gebotene Flexibilität des Betriebs hinweisen soll. Als erstes kommen die Modelle Flexley Tug und Flexley Mover auf den Markt, die das Ziehen von Trolleys bis 2.000 Kilogramm sowie das Heben und Transportieren von Racks, Containern und Paletten bis 1.500 Kilogramm ermöglichen.

Flexley Tug
AMR der Baureihe Flexley Tug werden zum Ziehen von Trolleys und Anhängern eingesetzt. Sie stehen für einfache Bedienbarkeit und bewährte Leistung und sorgen für mehr Produktivität in intralogistischen Abläufen bei gleichzeitig niedrigeren Betriebskosten. Die Flexley-Tug-Roboter sind einfach zu installieren, leicht zu bedienen und problemlos zu warten. Die neue 2.0-Generation umfasst SLAM-Navigationstechnologie, schnellere Ladesysteme und eine höhere Traglast.

Flexley Mover
Die innovativen Flexley-Mover-Roboter sind dazu konzipiert, um den Anforderungen von Unternehmen in Bezug auf Flexibilität, Reaktionsfähigkeit bei Auftragsspitzen, Produktivität und Sicherheit Rechnung zu tragen. Flexley Mover sind Plattform-AMR, die verschiedenste Ladungsträger sicher und schnell an das gewünschte Ziel bringen können. Sie lassen sich für die Automatisierung vieler Prozesse in der Produktion und Logistik einsetzen, wie zum Beispiel Materialbereitstellung und -transport sowie die Verknüpfung von Fertigungsschritten. (Fotos: ABB)

Autonome mobile Roboter für mehr Flexibilität im Lager

Interne Transportprozesse spielen in Lager und Produktion eine große Rolle denn, sie stellen den Warenfluss sicher und verbinden einzelne Orte miteinander. Die autonomen mobilen Roboter (AMR) von KNAPP, die Open Shuttles, automatisieren diese internen Transporte und bieten die Möglichkeit flexibel und rasch auf neue Anforderungen zu reagieren.

Neuer Schwung für Transportprozesse
Eine AMR-Flotte mit Open Shuttles ist vielseitig einsetzbar und kann ohne bauliche Maßnahmen einfach installiert werden. Das macht die Open Shuttles zur idealen Lösung, um bestehende automatisierte oder manuelle Systeme mit modernster Robotik nachzurüsten. Die smarten AMR übernehmen Transportaufträge für unterschiedliche Ladungsträger, wie Behälter, Kartons oder Paletten. Die Leistung lässt sich einfach und präzise skalieren, zum Beispiel um Peak-Zeiten besser abzufedern. Über das intelligente Flottenkontrollmanagement lassen sich neue Fahrwege, Prozesse oder Arbeitsstationen schnell und einfach simulieren und ändern.

Kombinationsmöglichkeiten
Die Open Shuttles können gut mit anderen Systemen kombiniert werden und verknüpfen unterschiedliche Lagerbereiche. So sind Übergaben in Kanban- und Durchlaufregale, auf Fördertechnik sowie eine direkte Anbindung an Lagersysteme möglich.

Eine Flotte je nach Bedarf
Die Flotte an Open Shuttles kann individuell zusammengestellt werden. Ob 2 oder mehr als 30 Shuttles – die Flottengröße richtet sich nach dem Bedarf und kann jederzeit verändert werden. Auch können Shuttles unterschiedlichen Typs miteinander kombiniert werden. (cb) (Foto: ©Knapp)