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Wenn Roboter mitdenken: Jacobs-Forscher entwickeln Lösungen für Logistik

Im Verbund mit fünf europäischen Wissenschaftlerteams und zwei Firmen entwickeln Forscher der Jacobs University derzeit intelligente Roboter für anspruchsvolle logistische Entladeprozesse. Das Forschungsprojekt RobLog (Cognitive Robot for Automation of Logistic Processes) mit einem Gesamtbudget von 7,86 Mio Euro wird über vier Jahre von der EU als Integrated Project im Bereich „Cognitive Systems and Robotics“ gefördert. Die Jacobs-Forscher unter der Leitung von Prof. Andreas Birk erhalten allein für die Entwicklung der 3D-Wahrnehmung und Umgebungsmodellierung der Robotor 1,42 Mio Euro. Projektstart ist der 1. Februar 2011.

Immer stärker vernetzt sich weltweit die Wirtschaft. Diese Globalisierung des Güteraustausches macht den Transport von Waren zu einer Hauptaufgabe der Logistik. Ob mit dem Schiff, LKW oder auf der Schiene, Güter werden – zumeist in Containern – zeitnah transportiert. Die anschließenden Entladeprozesse sind hoch komplex: Ausgeräumt werden die Container in der Regel aufwändig per Hand, denn oft sind verschiedene Güter nach individuellem Ermessen verpackt. Weil viele Güter extrem schwer sind oder gesundheitliche Risiken bergen, ist menschliche Arbeit diversen Unfallgefahren ausgesetzt. Dazu kommt ihr großer Kostenfaktor. Eine automatisierte Lösung könnte diese Probleme lösen.

Alle bisherigen automatischen Systeme sind nur sehr beschränkt einsetzbar. Die Roboter sind wenig flexibel und können sich kaum anpassen – ihnen fehlen schlicht die kognitiven Fähigkeiten. RobLog will genau diese Lücke schliessen und eine Technologie entwickeln, die auch komplexe Anforderungen von Logistikprozessen erfüllt.

Ein Schlüssel für Automatisierungen in einem komplexen Umfeld ist die 3D-Wahrnehmung des Systems. „Die Wahrnehmung ist ein vielschichtiger Prozess. Nicht nur die Objekte selbst müssen erkannt werden, sondern auch ihre Beschaffenheit und physikalischen Eigenschaften. Der Roboter muss Szenarien korrekt einordnen und dann in Echtzeit die richtige Entscheidung fällen,“ erklärt Andreas Birk, Jacobs Professor of Computer Science and Electrical Engineering. Das Roblog-System soll dafür nicht einfach nur von Hand programmiert werden sondern im hohen Grad lernfähig sein. So soll Roblog z.B. eigenständig während des Einsatzes neue Objekte erlernen und diese auch unter veränderten Bedingungen wiedererkennen können.

Das System überprüft 3D-Aussehen der Objekte, also Form- und Farbeigenschaften, und verknüpft diese eng mit Messwerten während der Manipulation der Objekte. Somit können Rückschlüsse gezogen werden auf zu erwartende physikalische Eigenschaften wie typisches Gewicht, Verformbarkeit oder Oberflächeneigenschaften. Dadurch wird dasRoblog System befähigt, ein dynamisches, semantisches 3D-Modell seiner Arbeitsumgebung aufzubauen. Dies erlaubt dem System intelligente Antizipation: Der Roboter kann mögliche Konsequenzen seiner Handlungen vorhersehen, z.B. den ungewollten Kollaps eines Stapels verschiedenster Objekte, sollte ein Gegenstand an ungünstiger Stelle entnommen werden.

Neben der Jacobs University beteiligen sich Forschergruppen der Fachhochschule Reutlingen, der Orebro University, Schweden, des BIBA (Bremer Institut für Produktion und Logistik GmBH), Universita di Pisa, Italien, Qubiqa A/S, Dänemark und der Berthold Vollers GmbH, Bremen, am Projekt. Wissenschaftler und Endnutzer arbeiten eng zusammen, um allen Ansprüchen der Praxis gerecht zu werden. Für die Automatisierung in der Logistik kann dies der Einstieg in ein neues Zeitalter bedeuten.

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