Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML
Das Fahrzeug
Im Gegensatz zu den meisten Fahrerlosen Transportsystemen, die entweder eine hohe Leistungsfähigkeit, Dynamik oder Flexibilität aufweisen und entweder für den Innen- oder den Außenbereich konzipiert sind, kann »O³dyn« gleich alle drei Eigenschaften in sich vereinen. O³dyn ist nicht nur hochdynamisch und autonom, sondern auch für den hybriden Betrieb ausgelegt. Er kann große Lasten im Format einer Palette mit einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu 36 km/h omnidirektional transportieren. Dabei verlässt er die geschützte und definierte Umgebung von Lagerhallen, um auf dem jeweiligen Betriebsgelände dynamisch zu agieren. Deshalb auch der Name.
Technologische Besonderheiten
Damit O³dyn sowohl im Innen- als auch im Außenbereich problemlos fahren kann, haben die Forschenden das omnidirektionale Fahrwerk mit Mecanumrädern und einer Luftfederung kombiniert. Dadurch sind nicht nur ein Fahren auf engstem Raum und eine präzise Positionierung der Last möglich. Dank der speziellen Räderwahl und der Luftfederung ist zudem ein sicherer, lastunabhängiger Lauf auf unebenem Untergrund garantiert. Das Fahrwerk kann sich an mögliche Bodenunebenheiten im Außenbereich anpassen. Gleichzeitig wird mithilfe der Federungs- und Dämpfungsfunktion die Ladung geschont.
Die Lastaufnahme erfolgt ebenfalls unter Zuhilfenahme des Luftfahrwerks. Zur Palettenaufnahme senkt sich O³dyn ab. Die Ladungssicherung erfolgt durch Klinken, die von außen zwischen die Palettenklötze einfahren und diese dann festhalten. Hierdurch kann die Palette beim Transport nicht herausrutschen. Das Bremssystem des flinken Transportroboters besteht aus der elektrischen Betriebsbremse und einer Notbremse, die mit verschleißenden Bremsplatten unter dem Rahmen arbeitet. Bei einer Notbremsung werden die Luftventile des Fahrwerks geöffnet. Das Fahrzeug senkt sich sehr schnell auf die Bremsplatten und kommt so im Notfall ganz sicher zum Stillstand.
Eine weitere Herausforderung, die die Forschenden meistern mussten, war die übergangslose Navigation zwischen Indoor- und Outdoorbereich. Diese lösten sie mit umgebungs- und funkbasierten Lokalisierungsalgorithmen. Die Lokalisierung greift auf Lidar-Scanner, 3D-Kamerasysteme und Differential-GPS/GNSS zurück. Die größte Schwierigkeit, vor der die Forschenden zurzeit noch stehen, ist die Sicherheit im autonomen Betrieb.
Neues Entwicklungsverfahren
Ein Novum ist auch das Entwicklungsverfahren: die simulationsbasierte Künstliche Intelligenz. Dank moderner Grafikkarten lassen sich damit hochkomplexe Vorgänge in Echtzeit simulieren. Mittels Motion Capturing gleichen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Verhalten in der Simulation mit dem der realen Fahrzeuge ab und optimieren so das Simulationsmodell. Je mehr sich die Differenz von Modell und Realität reduziert, umso mehr wird der Roboter zum cyberphysischen Zwilling der Simulation. Dieses Vorgehen kann Entwicklungszeiten massiv reduzieren: So lassen sich Prototypen bereits in der digitalen Realität testen, bevor sie gebaut werden. Zudem lassen sich die Entwicklungen von Hardware und Software auf diesem Wege entkoppeln. Es entsteht ein digitales Kontinuum der Entwicklung (»Robotic Continuum«).
Die Silicon Economy
O³dyn wurde im Rahmen des Großforschungsprojekts Silicon Economy entwickelt. Das Konzept und die Konstruktion werden quelloffen (als Open Source) bei der Open Logistics Foundation zur Verfügung gestellt. Mit dem Großforschungsprojekt Silicon Economy will das Fraunhofer IML einer dezentralen, föderalen und offenen Plattformökonomie in Deutschland und Europa zum Durchbruch verhelfen.
