Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboter-Navigation über die Cloud

11.12.2017

Ein vierköpfiges Forscherteam um Kai Pfeiffer von der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA hat eine Cloud-basierte Navigationstechnologie entwickelt. Sie macht den Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) verlässlicher, flexibler und effizienter. Gleichzeitig ermöglicht der neue Ansatz die wandlungsfähige Produktion und liefert Produktionsplanern wertvolle Daten für den sogenannten Digitalen Schatten. Für ihre Innovation wurden die Wissenschaftler am 8. Dezember 2017 mit dem 3. Platz des Hans-Jürgen Warnecke Innovationspreises 2017 ausgezeichnet.

FTS sind in den allermeisten Einsatzumgebungen noch immer starre Installationen: Die einzelnen Fahrzeuge folgen meist fest vorgegebenen Routen. Die Informationen über ihre Einsatzumgebung, die sie für die Pfadplanung benötigen, müssen ihre bordeigenen Sensoren laufend erfassen.


Die Cloud-basierte Navigationstechnologie, entwickelt am Fraunhofer IPA, macht den Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen verlässlicher, flexibler und effizienter.

Quelle: Universität Stuttgart IFF/Fraunhofer IPA Foto: Rainer Bez

Stellt sich ihnen ein Hindernis in den Weg, bleiben sie stehen, bis der Weg frei ist. An Kreuzungspunkten kann sich der Verkehr stauen. Einmal eingerichtet, lässt sich das FTS nur noch mit Aufwand an neue Layouts anpassen.

Um bei Umstrukturierungen kostspielige und zeitraubende Umbaumaßnahmen zu vermeiden, hat ein vierköpfiges Forscherteam um Gruppenleiter Kai Pfeiffer alle fahrerlosen Transportfahrzeuge sowie die externen Laserscanner einer Werkhalle über die Cloud miteinander vernetzt.

»Diese ›Cloud Navigation‹ ermöglicht die kooperative Kartierung und Pfadplanung über einen zentralen Navigationsserver. Er berechnet die Bahnen jedes einzelnen Fahrzeugs und bessert umgehend nach, wenn er ein Hindernis registriert«, erläutert der promovierte Ingenieur.


Umgebungskarte immer auf dem aktuellen Stand

Bestandteil der »Cloud Navigation« ist das eigens entwickelte Softwaremodul »Cooperative Longterm-SLAM« (SLAM = Simultaneous Localization and Mapping): Sämtliche fest im Raum installierten Laserscanner und die Sensoren aller fahrerlosen Transportfahrzeuge sammeln gemeinsam Informationen über ihre Umgebung und erstellen daraus eine Karte, die fortlaufend aktualisiert wird. »Aus diesen Daten errechnet der Cloud-basierte Navigationsserver die Routenkarten für jedes einzelne Fahrzeug«, sagt Pfeiffer.

»Predictive Driver«, eine Weiterentwicklung des Softwaremoduls »Elastic-Band«, ist hingegen für die reaktive Pfadplanung zuständig. Sie reagiert auf spontan auftretende Hindernisse und errechnet eine Ausweichroute. Kreuzen sich die Routen zweier fahrerloser Transportfahrzeuge, stimmen sich deren Bewegungsplaner über die Cloud miteinander ab. Staus oder gar Kollisionen werden so vermieden.

Einsparungspotenzial durch »Cloud Navigation«

Ein vorhandenes FTS lässt sich jederzeit mit der »Cloud Navigation« nachrüsten. Dabei lässt sich die Cloud-Lösung lokal, also am Einsatzort, als eine Art Leitrechner, implementieren. Erste Einsätze zeigen die offensichtlichen Vorteile von »Cloud Navigation«: »Tests haben ergeben, dass dadurch die Lokalisierungsgenauigkeit um bis zu 75 Prozent zunimmt«, so der Wissenschaftler. »Außerdem verkürzt die kooperative Pfadplanung die zurückgelegten Fahrwege um bis zu 20 Prozent, während der reibungslose Verkehr an Kreuzungspunkten eine Zeitersparnis von 25 Prozent bringt.«

Auch bei der Hardware erlaubt »Cloud Navigation« Einsparungen: Die einzelnen fahrerlosen Transportfahrzeuge kommen mit weniger Sensoren und Rechenleistung aus, weil sie keine rechenintensiven Navigationsalgorithmen ausführen müssen. »So werden FTS zugleich leistungsfähiger und wirtschaftlicher«, fasst Pfeiffer zusammen. »Der Energiebedarf pro Recheneinheit sinkt um 70 Prozent und die Kosten für Sensoren in bestimmten Fällen um bis zu 80 Prozent.«

Fachlicher Ansprechpartner
Dr.-Ing. Kai Pfeiffer | Telefon +49 711 970-1226 | kai.pfeiffer@ipa.fraunhofer.de

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker
17.08.2018 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit
16.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics