Selbständige und präzise Navigation durch das Lager

Beim Transport von Material sind immer individuellere Lösungen gefragt, zudem soll der Transport möglichst vollständig automatisiert erfolgen. Daher sind mobile Roboterplattformen– in der Fachsprache: autonomous mobile robots (AMR) – weltweit in den Lager- und Produktionshallen auf dem Vormarsch. Das Nürnberger Startup Evocortex wurde 2016 unter Beteiligung erfahrener Roboter-Experten gegründet und verfolgt ein ganz neues AMR-Konzept: Die Autonomen Mobilen Roboter von Evocortex benötigen keinerlei vorinstalliertes Leitsystem, um ihren Standort zu erkennen und den richtigen Weg zu finden. Mithilfe einer hochauflösenden Kamera an der Unterseite des Fahrzeuges orientieren sie sich einfach an Unregelmäßigkeiten im Hallenboden. Anhand dieser Bilddaten erstellt der Roboter quasi einen Fingerabdruck des Hallenbodens. Hinter diesem raffinierten System steckt das eigenentwickelte Localization Module (ELM) von Evocortex.

Der Roboter fährt den Hallenboden zunächst rasterförmig ab und entwickelt aus einem Muster einzelner Punkte eine hochpräzise Landkarte, die im weiteren Betrieb mittels künstlicher Intelligenz selbstlernend aktualisiert wird: Dauerhafte neue Kratzer im Boden werden in die Karte aufgenommen, verschwundene Merkmale werden nach einiger Zeit entfernt. Die Steuerung erfasst zudem die Eigenbewegung des Fahrzeugs und kann dieses auf einen Millimeter genau positionieren. Optional ergänzbare LIDAR-Sensoren scannen den Raum in Fahrtrichtung und erkennen Hindernisse, die den Fahrweg kreuzen. Ist dies der Fall, stoppt das Fahrzeug umgehend, um die Sicherheit von Mitarbeitern zu gewährleisten.

Um umständliches Rangieren bei der präzisen Positionierung des AMRs zu vermeiden, haben sich die Entwickler von Evocortex für das Mecanum-Rad entschieden. Anstelle einer geschlossenen Lauffläche sind auf dessen Felge tonnenförmige Rollen angebracht. Sie sind im Winkel von 45 Grad zur Achse des Rades befestigt und können sich um ihre eigene schräge Lagerachse drehen. Bei einem Fahrzeug mit vier Mecanum-Rädern sind die 45-Grad-Winkel jeweils um 90 Grad versetzt angeordnet, somit strebt jedes Rad in eine andere Richtung. Nun können Drehrichtung und -geschwindigkeit der einzelnen Räder variiert werden, um das Fahrzeug aus dem Stand in jede beliebige Richtung zu steuern oder auf der Stelle drehen zu lassen.

Weitere Flexibilität erlaubt die praktisch unbeschränkte Größenauswahl. Zwischen 400 mal 480 und 800 mal 1200 Millimeter lässt sich jede Außenabmessung bei den AMRs von Evocortex realisieren. Entscheidend für diese Skalierbarkeit ist das Radantriebsmodul, das sich direkt über dem Rad befindet und mit diesem zusammen eine standardisierte, unabhängige Funktionseinheit bildet. So können die Räder in beliebigen Abständen montiert werden. Voraussetzung hierfür ist ein leistungsstarker Motor mit sehr kleinen Abmessungen. Im Hinblick auf die benötigte Leistungsdichte kamen für Evocortex hierbei ausschließlich Motoren von FAULHABER in Frage.

Die Radmodule des EvoRobot sind mit DC-Kleinstmotoren der Serie 3257… CR oder 3272…CR ausgestattet. Sie verfügen jeweils über einen IEF3-Encoder und ein 38/2 S-Getriebe. Für schnelles Stoppen und sicheres Halten einer Position verfügen die Radmotoren zusätzlich über eine Bremse. Dank der enormen Kraft dieser Kleinmotoren können Paletten mit einer Ladung von vorläufig bis zu 120 kg vom EvoRobot befördert werden – auch auf einer Rampe mit fünf Grad Steigung und mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde.

Wartungsfreiheit, die Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb sowie die Lebensdauer spielen ebenfalls eine wichtige Rolle beim Betrieb der AMRs. Auch diesbezüglich konnten die Antriebssysteme von FAULHABER die Anforderungen von Evocortex mehr als erfüllen. Gemeinsam mit den Experten von FAULHABER ist es dem Unternehmen gelungen, die optimale Einstellung der Parameter für die Serienreife zu finden.

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