Zukunftsmarkt Mobile Robotik

Zukunftsmarkt Mobile Robotik

Mobile Robotik

Neuland entdecken

Die Tüftler von KUKA Labs haben ein Ziel: Schon bald sollen Roboter sich vollkommen autonom in Industriehallen bewegen können – und zwar ohne, dass man dafür die Umwelt verändern muss. Markierungen, Induktionsschleifen oder Magnete im Boden, die das Fahrzeug auf einer festgelegten Route führen, sind dafür überflüssig. Ebenso wie Menschen, die Fahrzeug und Maschine steuern. Die Mission gleicht der von Seefahrern und Kartografen im 15. und 16. Jahrhundert: Es geht darum, eine unbekannte Welt zu erschließen und darin Aufgaben zu lösen.

Technologietransfer

Bei der Forschung und der Entwicklung mobiler Robotertechnologie arbeitet KUKA eng mit dem Institut für Informatik an der Universität Freiburg zusammen. Professor Dr. Wolfram Burgard gilt international als Koryphäe für autonome intelligente Systeme. Für seine Arbeiten wurde er 2009 mit dem renommierten Leibniz-Preis ausgezeichnet. Einige Nachwuchskräfte aus seinem Forschungslabor an der Uni Freiburg sind unterdessen sogar bei KUKA tätig.

Als Christoph Kolumbus, Vasco da Gama und Amerigo Vespucci zu ihren Expeditionen in See stachen, hatten sie nur eine vage Vorstellung von der Welt. Um an begehrte Güter wie Gewürze und Gold zu gelangen, erkundeten sie neue Passagen in ferne Regionen, entdeckten dabei neue Länder und Kontinente und füllten viele weiße Flecken auf der Landkarte. Roboter, die selbstständig Hol- und Bringdienste verrichten sollen, müssen die gleichen Fragen beantworten wie die Entdecker von damals. Wie sieht die Welt aus? Wo bin ich? Und wie komme ich von A nach B?

omniRob: unterwegs in unbekanntem Terrain

omniRob − die Konzeptstudie für einen mobilen Roboter − kennt die Antworten und hat das auch schon in der Praxis bewiesen. Im Gegensatz zu bestehenden Lösungen muss dieser mobile Roboter weder auf vorgefertigte Karten zurückgreifen, noch sind Messgeräte oder bauliche Veränderungen notwendig. Stattdessen wendet er als batteriebetriebener Technologiedemonstrator das so genannte SLAM-Verfahren an (Simultaneous Localization and Mapping). Das erlaubt ihm, Karten zu erstellen und dabei gleichzeitig seine Position innerhalb dieser Karte zu bestimmen. Anhand dieser Karten kann er dann seine Routen planen. Während der gesamten Zeit stellt der Roboter zudem sicher, dass er mit keinem Hindernis kollidiert. Bereits auf kleinem Raum gilt dies als komplexe Herausforderung. KUKA hat gezeigt, dass sich die Methode auch in sehr großen Räumen anwenden lässt – mit erstaunlich genauen Ergebnissen.

In einem Experiment führten Entwickler von KUKA den omniRob automatisch durch drei ihrer Produktionshallen. Auf einer Fläche von insgesamt 30.000 Quadratmetern tastete er mit Hilfe von Laserstrahlen die industrielle Umgebung ab. Im Umkreis von 360 Grad liefern diese mehr als 1.000 Messpunkte pro Durchlauf – Informationen, mit denen sich einfach und schnell Karten aufbauen ließen, aus denen freie Wege, Wände und Hindernisse wie Montagestationen, Regale und Paletten klar hervorgehen. Die Positionsbestimmung erfolgt auf Basis eines probabilistischen Schätzverfahrens, das abwechselnd die aktuellen Lasermessungen und die an den Rädern angebrachten Sensoren auswertet. Das Resultat: Bis auf wenige Zentimeter genau konnte der omniRob andocken. Lokalisierungsfehler waren im Millimeterbereich bestimmbar. Der mobile Roboter plant seine Wege flexibel. Hindernisse und Personen erkennt er dank der Laserscanner und umfährt sie.

omniMove: Die mobile Plattform hat den Dreh raus

Für Präzision und Flexibilität sorgt auch das mobile Plattform-Konzept omniMove. Omnidirektionale Spezialräder ermöglichen eine uneingeschränkte Manövrierbarkeit: vorwärts, rückwärts, in Kurven sowie seitwärts und diagonal. Das Fahrzeug kann sich sogar um sich selbst drehen. Damit ist die Bewegung auf engem oder verwinkeltem Raum, sogar auf der Stelle, kein Problem.

Anwendungsgebiete: vom Produktionsassistenten bis zum Service-Roboter

In Verbindung mit Leichtbaurobotern und entsprechenden Werkzeugen eröffnet die mobile Plattform zahlreiche Anwendungsgebiete. Der omniRob ist geeignet für Kommissionierungstätigkeiten im Lager über Handhabung und mobile Montage in der industriellen Produktion bis zu Hol- und Bringdiensten in Werkstätten und automatisierten Labors. Auch als Servicekraft in Hotel und Gastronomie sowie als Haushaltshilfe könnte er später einmal eingesetzt werden.

Querschnittstechnologien weiterentwickeln

Noch befindet sich der omniRob in der Vorentwicklung. In praxisnaher Umgebung sammeln Experten wertvolle Erfahrungen für mögliche Anwendungen.Außerdem werden mit ihm neue Querschnittstechnologien für die Robotik der Zukunft vorangetrieben und erprobt. Dazu gehören das bildbasierte Greifen,mechanisiertes Andocken sowie Bedienungs- und Sicherheitskonzepte. Erkennt- nisse, von denen neben KUKA Labs auch die anderen Geschäftsbereiche profitieren.

So wie die Schiffsexpeditionen der großen Entdecker das Gesicht der Welt verändert haben, so wird die mobile Robotik unser Geschäft revolutionieren und neue Märkte erschließen.

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