Pionier der ersten Stunde

Ein Roboter zur 3D-Objekterkennung, ein intelligenter Behälter, Software für Fahrerlose Transportfahrzeuge und vieles mehr: Die Liste der gemeinsamen Entwicklungen ist lang und vielseitig. Seit über neun Jahren arbeiten der Sensorhersteller SICK und das Fraunhofer IML im gemeinsamen Enterprise Lab an der Logistik der Zukunft. Standen anfangs noch einzelne Lösungen für das Internet der Dinge im Fokus, entwickeln die Partner zunehmend komplexere Lösungen. Hierbei stehen Themen rund um die Künstliche Intelligenz und Robotik innerhalb der Logistik im Vordergrund. 

Das Unternehmen SICK leistete Pionierarbeit – nicht nur im Hinblick auf die Entwicklung von Hightech-Sensoren, sondern auch im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IML. Der Betrieb aus Waldkirch im Schwarzwald war 2013 einer der ersten, der sich für ein Enterprise Lab in Dortmund und damit für eine innovative Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft entschieden hat. Seitdem arbeiten die Partner bereits gemeinsam an der Entwicklung von logistischen Innovationen. 

Zu Beginn der Zusammenarbeit stand dabei vor allem die Frage im Fokus, wie das Thema »Internet der Dinge« in die Projekte einbezogen werden kann. Die Partner betrachteten dafür vor allem Sensorik für Shuttlesysteme und Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF). Zu den Highlights zählte zum Beispiel die Entwicklung von automatischen Map-Updates für FTF. Damit können Veränderungen der Umgebung automatisch in Navigationssystemen erfasst und abgespeichert werden. Außerdem entwickelten die Lab-Partner ein System, das unter anderem Störungen an Maschinen anhand von Bildaufnahmen erkennt und meldet. Auch der intelligente Behälter »InBin« ist eine Entwicklung des Enterprise Labs: Er kann mit Menschen und Maschinen kommunizieren, eigenständig Entscheidungen treffen, die Umgebungsbedingungen überwachen und Logistikprozesse steuern.

Die Arbeit innerhalb des Enterprise Labs hat sich in den Jahren seit der Gründung stark verändert: »Die Sensorik hat sich im großen Maß weiterentwickelt«, erklärt Sebastian Hoose, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IML arbeitet. »Vor zehn Jahren steckte die Künstliche Intelligenz noch in den Kinderschuhen – heute sind die Probleme komplexer, wir haben aber auch deutlich mehr Lösungsmöglichkeiten und technische Ressourcen.«

Aktuell transformieren sich die Prozesse innerhalb eines Lagers in Richtung einer vollständig automatisierten Logistik. Dabei spielen Sensoren eine wichtige Rolle, da für viele autonome Anwendungen die Erkennung von Objekten als 3D-Sensordaten essenziell ist. Allerdings sind die bisherigen Lösungen in der 3D-Objekterkennung wenig flexibel und lassen sich dadurch nur schwer auf verschiedene Use Cases übertragen. Dazu kommen die teilweise hohen Entwicklungskosten für neue Anwendungen.

Diesen Herausforderungen wollten die Partner des Enterprise Labs gemeinsam begegnen. Dafür entwickelten sie einen 3D-Sensorik-Demonstrator für den Anwendungsfall des Bin- Pickings, also des Griffs in eine Kiste. Ein Roboter führt dabei eine 3D-Objekterkennung durch und greift unterschiedliche Artikel aus dem Retail- und E-Commerce-Bereich aus einem Behälter. »Auf der LogiMAT 2022 lagen zum Beispiel Shampoo-Flaschen, Riegel und Werkzeuge in der Kiste. Die Aufgabe des Roboters war es, die Riegel zu erkennen und aus dem Behälter zu holen«, erzählte Hoose.

Die zufällig angeordneten Objekte werden von einem 3DSensor von SICK erfasst und die Daten anschließend mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) ausgewertet. Aus den vorliegenden 3D-Daten können mögliche Greifpositionen an den Objekten berechnet werden. Ein Leichtbauroboter mit Sauggreifer greift den Gegenstand anschließend aus dem Behälter heraus und legt ihn auf einem Tisch ab, der daneben steht. Neben der Objektlokalisation führt die KI außerdem eine Objektklassifikation durch. Das Besondere an dem Roboter: Sowohl die Software für die 3D-Objekterkennung als auch die Greiffunktion wurden unter anderem auf Basis von Open-Source-Komponenten entwickelt.