Fraunhofer IFF macht Roboter fit für Fließarbeit

Eine Spezielle Hard- und Software soll Assistenzroboter nun auch an beweglichen Objekten arbeitsfähig machen.

Roboter, die an beweglichen Objekten arbeiten können: Dafür hat das Fraunhofer IFF gemeinsam mit Partnern Hard- und Software entwickelt. (Foto: Fraunhofer IFF)
Roboter, die an beweglichen Objekten arbeiten können: Dafür hat das Fraunhofer IFF gemeinsam mit Partnern Hard- und Software entwickelt. (Foto: Fraunhofer IFF)
Johannes Reichel
(erschienen bei LOGISTIK HEUTE von Sandra Lehmann)

Ein Team aus Robotikexperten des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF hat gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung neue Technologien entwickelt, mit denen mobile Assistenzroboter Montageaufgaben sogar an beweglichen Objekten wie etwa in der Fließfertigung durchführen können. Das gab das Institut mit Sitz in Magdeburg am 25. Februar bekannt. Demnach haben die Beteiligten Im Rahmen des Forschungsprojekts „fast robotics“ der vom BMBF geförderten Initiative „zwanzig20“ eine Lösung aus drahtlos vernetzten, verteilten Steuerungssystemen entworfen, die eine dezentrale Echtzeitsteuerung intelligenter mobiler Robotersysteme gestattet.

Transformation zu vernetztem System

Der neue Ansatz beruhe seitens der Softwaresysteme auf einer Transformation der bisher streng hierarchisch organisierten Automatisierungspyramide hin zu einem hochgradig vernetzten System. Zudem hätten die Forscher die Assistenzroboter mit intelligenten Grundfertigkeiten ausgestattet, die sich nur im Zusammenspiel von vernetzten, ausgelagerten IT-Diensten auf leistungsfähiger Rechentechnik realisieren lassen. Die dafür notwendige Hard- und Software haben die Ingenieure des Fraunhofer IFF, das seit Jahren an intelligenten mobilen Robotern forscht, selbst entwickelt.

Prof. Norbert Elkmann ist Leiter des Geschäftsfelds Robotersysteme am Fraunhofer IFF und Koordinator des Projekts „fast-robotics“: „Unser Ziel war es, mit leistungsfähiger Funktechnologie eine drahtlose Echtzeitkommunikation zwischen dezentralen, mobilen Roboteranwendungen und der sie umgebenden Infrastruktur umzusetzen. Die notwendige Rechentechnik kann nun auf externe Server auslagert und Kernfunktionen des Roboters wie die Sensordatenverarbeitung und Bewegungsgenerierung über Cloudlösungen bereitgestellt werden. Für die Demonstration haben wir uns bewusst für das sehr anspruchsvolle Szenario ‚Montage im Fließbetrieb‘ entschieden. Es hat eine weit höhere Komplexität als bei stillstehenden Objekten und unterstreicht die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit der Entwicklungen.“

Um ihr Ziel zu erreichen, haben die Forschenden nach Eigenangaben den gesamten Prozess der Informationsübertragung zwischen den Teilnehmern eines solchen Netzwerks neu denken und gestalten müssen.

Christoph Walter, Projektleiter am Fraunhofer IFF, erläutert: „Unter anderem konnten wir so die statistische Zuverlässigkeit und das Antwortverhalten von drahtlosen Kommunikationskanälen sowie Clouddiensten verbessern. Außerdem haben wir anwendungsspezifische Fehlertoleranzstrategien für die Kontrolle der Roboter entwickelt. Auf dieser Grundlage ist eine neue Roboterkontrollarchitektur entstanden, doe auf der Vorberechnung relevanter Handlungsvarianten zur Laufzeit basiert und damit schnelle Reaktionszeiten mit höherwertigen Erkennungs- und Planungsfunktionen verbindet.“

Im Ergebnis können nun mobile und auch stationäre Roboter mit Hilfe einer Funk-Infrastruktur in Echtzeit drahtlos überwacht, lokalisiert, konfiguriert und gesteuert werden. Das vereinfache auch die Integration externer Sensoren, beispielsweise stationärer Kameras zur Kontrolle der Roboterumgebung und darauf aufbauender Dienste. Außerdem könnten leichtere und flexiblere mobile Roboter und Manipulatoren gebaut werden, da diese nicht mehr ihre gesamte Rechentechnik und Energieversorgung mit sich führen müssen. Damit sei dem Fraunhofer IFF zufolge die Entwicklung völlig neuer Robotersysteme für die Industrie und für weitere Wirtschaftszweige möglich, in denen Assistenzroboter mangels Leistungsfähigkeit bisher noch nicht einsetzbar waren.

Partner aus Industrie und Forschung

Das im Rahmen der Initiative „zwanzig20“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt »fast robotics« startete 2017 und hatte eine Laufzeit drei Jahren. An dem Forschungskonsortium waren neben dem federführenden Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg die KUKA Roboter GmbH, die Unternehmen O&O und R3Coms sowie die Technische Universität Dresden beteiligt.

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