Schwarmintelligenz für Roboterflotte
Transportroboter mit Teamgeist
Heutige Fußballmannschaften bauen nicht auf einzelne Helden, sondern auf die Leistung des Teams. Die Spieler beobachten, tauschen sich aus und treffen Entscheidungen auf Grundlage von gemeinsamen Verhaltensregeln. So funktioniert auch ein Intralogistiksystem, das Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Freiburg gemeinsam mit zehn Industriepartnern entwickelt haben.
Bild: Karlsruher Institut für Technologie, Audi Sport GmbHDas Intralogistiksystem Karis Pro basiert auf kleinen Transportrobotern, die gemeinsam entscheiden, wie sie Kisten, Regale und Paletten an die richtige Stelle befördern. Jeder dieser Transportroboter kann Material auf- bzw. abladen, Wege planen, abfahren und plötzlich auftauchenden Hindernissen ausweichen. Jede Einheit ist in der Lage, 250kg Last zu tragen, bis zu vier können sich zusammenschließen und dann gemeinsam 1t Gewicht bewegen. Zusätzlich sind die Roboter per Funk verbunden und tauschen sich über die eigene Verfassung, Streckeninformationen und Fahraufträge aus. Die reibungslose und stete Interaktion ist hier eine Grundvoraussetzung, damit die Schwarmintelligenz funktioniert. Im Praxistest hat das Zusammenspiel von zehn Robotern auf dem Feld reibungslos funktioniert. In Simulationen haben die Forscher sogar mit mehreren hundert Einheiten operiert. "Die Herausforderung bei der innerbetrieblichen Logistik besteht darin, dass sich Systeme immer wieder auf neue Aufgaben in wechselnden Umgebungen anpassen können", sagt Kai Furmans, Leiter des Instituts für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) am KIT. Das Intralogisitiksystem ist in einem Getriebewerk mit schweren Ladungsträgern genauso einsetzbar wie bei einem Versandhändler.
Hohe Flexibilität
Um individuelle Kundenwünsche zu erfüllen, müssen zeitgemäße Produktionsanlagen wandelbar sein. Ein entscheidendes Kriterium für den Erfolg ist also Flexibilität. "Karis Pro lässt sich ohne Änderungen an der örtlichen Infrastruktur schnell und einfach in Betrieb nehmen und aktualisiert die Kartendaten eigenständig", erklärt Projektleiter Andreas Trenkle vom IFL des KIT. Das System ist so aufgebaut, dass jeder Roboter sowohl Kisten als auch ganze Regale befördern kann und mehrere Einheiten gemeinsam in der Lage sind, auch größere Güter wie Paletten zu bewegen. Kommen Transportaufträge herein, entscheiden die Roboter selbst, welcher Mannschaftsteil für den nächsten Auftrag am besten geeignet ist. Die Multiroboternavigation berücksichtigt bei der Wahl der Laufwege nicht nur die Position, sondern auch die geplanten Aktionen der anderen Roboter und vermeidet so, dass sich die Truppe ihre eigenen Räume zustellt. Beim Transport von großen und schweren Lasten werden Sicherheitsabstand und Fahrgeschwindigkeit selbstständig angepasst, sodass menschliche Teammitglieder nicht gefährdet sind. Weil die Roboter mit Laserscannern ihre Umgebung abtasten, sind Marker an Gegenständen oder Leitlinien auf dem Boden überflüssig. Erkennt ein Transportroboter Veränderungen in seiner Umgebung, teilt er das den anderen Robotern mit. Eine zentrale Leitsteuerung entfällt. Start- und Zielpunkte können Mitarbeiter unkompliziert verändern. So passt sich das System nicht nur sehr einfach an den Transport unterschiedlichster Güter an, sondern lässt sich auch schnell auf neue Arbeitsbereiche einrichten. Das System hat in Testläufen bei Bosch in Feuerbach und Audi Sport in Heilbronn sein Praxis-Debüt gegeben und seine Tauglichkeit unter Beweis gestellt. Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Heutige Fußballmannschaften bauen nicht auf einzelne Helden, sondern auf die Leistung des Teams. Die Spieler beobachten, tauschen sich aus und treffen Entscheidungen auf Grundlage von gemeinsamen Verhaltensregeln. So funktioniert auch ein Intralogistiksystem, das Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Freiburg gemeinsam mit zehn Industriepartnern entwickelt haben.
Bild: Karlsruher Institut für Technologie, Audi Sport GmbHDas Intralogistiksystem Karis Pro basiert auf kleinen Transportrobotern, die gemeinsam entscheiden, wie sie Kisten, Regale und Paletten an die richtige Stelle befördern. Jeder dieser Transportroboter kann Material auf- bzw. abladen, Wege planen, abfahren und plötzlich auftauchenden Hindernissen ausweichen. Jede Einheit ist in der Lage, 250kg Last zu tragen, bis zu vier können sich zusammenschließen und dann gemeinsam 1t Gewicht bewegen. Zusätzlich sind die Roboter per Funk verbunden und tauschen sich über die eigene Verfassung, Streckeninformationen und Fahraufträge aus. Die reibungslose und stete Interaktion ist hier eine Grundvoraussetzung, damit die Schwarmintelligenz funktioniert. Im Praxistest hat das Zusammenspiel von zehn Robotern auf dem Feld reibungslos funktioniert. In Simulationen haben die Forscher sogar mit mehreren hundert Einheiten operiert. "Die Herausforderung bei der innerbetrieblichen Logistik besteht darin, dass sich Systeme immer wieder auf neue Aufgaben in wechselnden Umgebungen anpassen können", sagt Kai Furmans, Leiter des Instituts für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) am KIT. Das Intralogisitiksystem ist in einem Getriebewerk mit schweren Ladungsträgern genauso einsetzbar wie bei einem Versandhändler.
Karlsruher Institut für Technologie
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 4 2017 - 30.10.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
