celluveyor – Robotikforschung auf den Kopf gestellt

Roboter revolutionieren die Logistik

Roboter erhalten immer stärker Einzug in die Logistik. Die Ursache liegt hier insbesondere in den rasanten Fortschritten im Bereich Sensorik und künstliche Intelligenz. Neben Handhabungsrobotern werden insbesondere mobile Roboter eingesetzt, um einzelne Waren innerhalb eines Logistikzentrums zu transportieren. Hierbei wird das Ziel verfolgt, die Flexibilität für den Betreiber zu steigern.

Stetigfördersysteme, wie Förderbänder, standen bisher noch nicht im Fokus, da ihre Funktionalität auf eine einzelne Aufgabe beschränkt ist. Durch Änderungen der Marktanforderungen, wie das steigende Paketaufkommen und Losgröße 1 muss jedoch auch die stationäre Fördertechnik flexibler werden. Neben einer hohen Performance muss die Anlage schnell und kostengünstig an Änderungen angepasst werden können. Dies betrifft neben der durchzuführenden Aufgabe insbesondere das Layout der Anlage. Bisher existierte keine Technik, die alle diese Anforderungen gleichzeitig erfüllen kann.

celluveyor – Intelligente Förderzellen

Der celluveyor ist eine revolutionäre Fördertechnologie, die auf dem Ansatz der zellularen Fördertechnik basiert. Die Technologie ist als Forschungs- und Entwicklungsprojekt des Bremer Instituts für Produktion und Logistik GmbH (BIBA) an der Universität Bremen gestartet und wird jetzt durch eine Ausgründung, der cellumation GmbH, vermarktet. Das patentierte Förder- und Positioniersystem besteht aus kleinen sechseckigen Modulen (den Zellen). Diese beinhalten jeweils drei speziell angeordnete omnidirektionale Räder, die individuell und gezielt angesteuert werden können.

Robotikforschung auf den Kopf gestellt

Der Ursprung der Technologie liegt in der Robotik. Bei der Suche nach einer universell einsetzbaren Förderfläche, wurden mobile Roboter beim RoboCup, der Fussballweltmeisterschaft für Roboter, als Inspiration für die Entwicklung genutzt. Diese Roboter können sich frei und schnell in alle Richtungen (omnidirektional) auf einem Boden bewegen. Diese Eigenschaften erfüllen alle intrinsischen Anforderungen an moderne Fördertechnik. Die Kernidee des celluveyor bestand darin, die Roboter kopfüberzustellen, miteinander zu verbinden und den „Boden“ nun auf den Robotern zu bewegen. Durch die gezielte Ansteuerung der einzelnen Räder können so mehrere Objekte gleichzeitig und unabhängig voneinander auf beliebigen Bahnen bewegt werden. Es können hierdurch komplexe Materialflussaufgaben, die heutzutage über sehr große Anlagen realisiert werden, auf kleinstem Raum erledigt werden.

Intelligente Steuerungsarchitektur

Die Steuerung ist nach einem teildezentralen Ansatz konzipiert. Dieses vereint die Vorteile zentraler Steuerungen, die in der Industrie sehr verbreitet sind, mit den Vorteilen von dezentralen Steuerungsansätzen. Auf der zentralen Ebene wird zum einen, die Aufgabe definiert, die der celluveyor realisieren soll (bspw. sortieren, Lagen für Palettiersysteme bilden oder diese auseinandernehmen) und zum anderen die Geschwindigkeiten der Räder berechnet. Über eine selbstentwickelte Kommunikationsschnittstelle kann jede Zelle mit den Nachbarzellen in Echtzeit kommunizieren und so die Befehle aus der zentralen Steuerung ausführen. So wird durch die zentrale Ebene der Steuerung der gesamte Prozess überwacht und die Ausführung dezentral durchgeführt. Der Kommunikationsaufwand ist durch den direkten Informationsaustausch der einzelnen Zellen sehr gering. Durch die kabelgebundene Kommunikation zwischen den Zellen entfallen zudem die zeitintensive Verkabelung zwischen den Systemkomponenten und einer zentralen Steuerung.

Flexibilität auf allen Ebenen

Ändert sich die Rahmenbedingungen kann die Gesamtfunktionalität des celluveyor auf Knopfdruck angepasst werden. Mit einem einfachen Software-Update und ohne weitere zusätzliche mechanische Modifikationen kann das System zum Beispiel von einem Ausschleuser zu einem Sortiersystem oder zu einer Anlage zur Erstellung von Paketlagen für automatische Palettiersysteme umfunktioniert werden. Durch eine intuitiv zu bedienende Schnittstelle, können die Bewegungen der Objekte auf dem celluveyor einfach definiert werden, so dass die Änderungszeit für einen Prozesswechsel sehr gering ist. Durch das einfache Plug-and-Play Konzept kann der celluveyor sowohl auf der Steuerungs- als auch auf der mechanischen Seite ohne große Aufwand an die neuen Anforderungen angepasst werden. Grundlage bilden einfache mechanische Verbindungen zwischen den Zellen für ein unkompliziertes Entfernen oder Hinzufügen von Modulen. Eine Änderung des Layouts des celluveyor wird dabei von der intelligenten Steuerung detektiert und entsprechend angepasst. Das System erfasst also sein Layout voll-automatisch und konfiguriert sich selbst. Größere Stillstandzeiten fallen dabei nicht an. Betreiber von Fördertechnik profitieren insbesondere dadurch, dass identische Förderzellen verwendet werden. Der Wartungsaufwand und die entsprechenden Kosten sind sehr gering, da das Ersatzteiliger auf nur eine einzige Position reduziert wird und die Zellen innerhalb weniger Minuten ausgetauscht werden können.

Die Technologie wird aktuell bei Industriepartnern pilotiert und wird in Kürze in den Markt eingeführt.

Autoren des Artikels

Dr.-Ing. Hendrik Thamer und Dipl.-Ing. Claudio Uriarte