Erfolgreiche Kooperation Schwarmintelligenz für mobile Serviceroboter

Es ist ein faszinierender Anblick, wenn sich der Schwarm in Bewegung setzt: Mobile, quaderförmige Fördereinheiten eilen emsig wie Ameisen in der Fabrikhalle umher, transportieren Kisten mit Waren oder organisieren sich zu einem Team, das eine ganze Palette aufnimmt. Mal reihen sie sich als ein größerer Rollenförderer aneinander, nur um wenig später, bei veränderter Auftragslage, in einer neuen Form zueinanderzukommen. Der Clou daran: Das System erledigt dies selbstständig, ohne dass eine zentrale Steuerung nötig wäre.

Aufträge werden über ein ERP-System zur Verfügung gestellt und die autarken Fördereinheiten „verhandeln“ auf Basis verschiedener Parameter via WLAN untereinander, wer welche Aktion übernimmt. Wer ist gerade verfügbar? Wer hat den kürzesten Weg zum Transportgut? Wessen Batteriestatus ist ausreichend hoch? „Was wir hier geschaffen haben, ist ein echtes cyber-physisches Produktionssystem, das mit der konventionellen Vorstellung von starren Abläufen bricht und deutlich effizienter arbeitet“, berichtet Andreas Trenkle, Projektverantwortlicher für Karis Pro am Karlsruher Institut für Technologie.

Die Summe der Teile

Möglich wurde dies durch die am Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme vorhandene Expertise sowie die Beratung und die Komponenten von namhaften Automationsunternehmen. Diese standen Trenkle und Kollegen partnerschaftlich zur Seite und unterstützten die Forscher nach Kräften, so auch Pepperl+Fuchs, vertreten durch den RFID-Entwicklungsleiter Dieter Schneider und sein eingespieltes Team.

Trenkle erklärt: „Bei Karis Pro kommt das Know-how vieler Experten zusammen: Ein Laserscanner erfasst permanent die Umgebung, ein spezieller Antrieb stoppt das Fahrzeug im Falle möglicher Kollisionen, das maßgeschneiderte Fahrwerk sorgt für eine höchstmögliche Flexibilität beim Drehen und Wenden auf engstem Raum – um nur einige der verbauten Komponenten zu nennen.“ Welche Rolle spielt RFID in diesem Projekt? „RFID seinerseits dient als Schlüsseltechnologie für die Eigenintelligenz von Karis Pro dazu, Informationen über das Transportgut an die Fördereinheit weiterzugeben. Die müssen schließlich wissen, was sie gerade wohin bewegen“, führt Schneider aus.

Orientierung an Standards

Die Aufgabenstellung für ihn und sein Team lautete, sämtliche Standardmaße von Kisten sicher zu erfassen. Zusätzlich sollte berücksichtigt werden, dass die RFID-Transponder nicht nur an der Unterseite, sondern auch an der Seite einer Kiste angebracht sein können, wo die Mitarbeiter der Produktion sie besser erreichen. „Technisch besonders anspruchsvoll wurde das Projekt dadurch, dass wir den RFID-Schreib-/Lesekopf an festgelegter Position direkt neben einer Vielzahl anderer elektrischer Komponenten einbauen mussten. Dabei gleichzeitig die benötigte Sendeleistung zu erreichen, war eine harte Nuss“, erinnert sich Dieter Schneider.

Also mussten die RFID-Experten von Pepperl+Fuchs tief in die Trickkiste greifen: „Wir haben einen unserer Schreib-/Leseköpfe vom Typ IQH1 so modifiziert, dass er über drei räumlich angeordnete Spulen verfügt. Deren Kondensatoren sind getrennt voneinander zu- oder abschaltbar. So beeinflussen sich die Schwingkreise der Spulen nicht gegenseitig, der Reader stimmt sich selbsttätig auf die Umgebung ab und wir sind in der Lage, die Transponder zuverlässig und an verschiedenen Punkten der Kiste zu detektieren.“

Gewinn für beide Seiten

Durch solch individuelle Anpassungen und das erfolgreiche Kombinieren der einzelnen Automatisierungskomponenten entstand Schritt für Schritt eine Gesamtlösung, die die Zukunft mit der Gegenwart verbindet. Trenkle gibt einen Einblick in den aktuellen Status quo: „Karis Pro befindet sich bereits bei großen Automobilkonzernen im Piloteinsatz. Der universelle Ansatz des Systems lässt sich aber genauso in andere Bereiche außerhalb industrieller Fertigung transferieren.“

Dieter Schneider bewertet die erfolgreiche Kooperation als einen Zugewinn für beide Seiten: „Wir konnten dem KIT mit unserer Lösung bei wichtiger Praxisforschung helfen. Die während dieses Projekts zum Thema Schwarmintelligenz gewonnenen Erkenntnisse sind für Pepperl+Fuchs als Sensorikhersteller natürlich hochinteressant. Schließlich sind wir gerade dabei, aktiv zu definieren, wie die Fertigung von morgen aussieht.“

Dieser Beitrag ist im Original auf amplify.pepperl-fuchs.com erschienen. Mehr zum Projekt Karis Pro finden Sie hier: www.karispro.de