KI-gesteuerte autonome mobile Roboter (AMR) revolutionieren Fertigungseffizienz

Während KI-Nutzung weiter zunimmt, variieren Definition und Anwendung je nach Applikation und Branche. In der Welt autonomer mobiler Roboter (AMR) nimmt KI die Form eines Systems an, das Daten sammelt, dann lernt und sich anpasst, wenn sich Daten ändern. Im Grunde ist diese KI-Anwendung die Optimierung von Daten – typischerweise in Fertigungs-/Produktionsumgebungen, nicht in riesigen Lagerbetrieben.

KI-Optimierung des Materialflusses

Für AMRs optimiert KI den Materialfluss innerhalb einer Anlage durch Nutzung gesammelter Daten, die in AMR-Flottenmanagementsoftware einfließen. KI-fähige AMR-Flotten ermöglichen Austausch großer, sperriger manuell bedienter Gabelstapler gegen wendigere, effizientere AMRs. KI ebnet auch Weg für AMR-Einsatz in anspruchsvolleren Anwendungen: Outdoor, Landwirtschaft, Gefrierumgebungen.

Flottenmanagement mit KI

KI-basierte Flottenmanagementsoftware optimiert Routen der AMRs entlang vorkonfigurierter Pfade. Diese Pfade sind die strukturierten Wege, die eine Anlage für AMRs vorgibt. Wege enthalten verschiedene Knoten für Laden, Be-/Entladen und andere Operationen.

Optimierung der AMR-Flottenbewegungen entlang vorkonfigurierter Pfade = Koordination der Logistik/Flottenmanagement. KI-gesteuerte Software leitet AMR-Verkehr durch Anlage, gewährleistet effizienten Fluss, vermeidet Kollisionen. Einfach für 2–3 AMRs, komplex bei wachsender Flottengröße.

Beispiel: Anlage mit >200 Robotern. Wie optimal einsetzen? Welcher Roboter fährt wohin, welche Aufgabe? An jedem Punkt entlang gesetzter Pfade können sie Entscheidungen treffen – rechts, links, zurück, vorwärts – basierend auf gesammelten Daten. KI optimiert also nicht nur Weg von A nach B, sondern auch Prozesse an A und B.

KI-gestützte Software: KUKA KMReS

Beispiel: KUKA Mobile Robot expert System (KMReS). Ermöglicht umfassendes Flottenmanagement gesamter AMR-Systeme, regelt gesamten Flottenverkehr, rescheduliert und leitet automatisch um bei Hindernissen.

Für AMR-Integration: Einfache, intuitive No-Code-Plattform – Konfiguration per Cursor statt Programmierung. Durch Flowcharts: Nutzer erstellen Knoten von Roboteraktionen, verknüpft im Flowchart, den Software ausführt. Erstellung, Verwaltung, Bearbeitung von Workflows sowie Monitoring und Verwaltung der von Robotern gehandhabten Container. Alles ermöglicht schnelle, effiziente Planung neuer/geänderter Routen. Für Experte erweiterte Programmieroptionen verfügbar – auch für ungewöhnliche Anwendungen nutzbar.

Roboter-Visionssystem

Zusätzlich zu KI-Software haben 3D-Stereokameras Robotervision massiv vorangebracht. Ermöglichen Robotern, Teile zu erkennen – nicht nur Position, auch Orientierung. 3D-Stereokamera/Vision-System erfasst Teilbild, überträgt an Software, die Daten extrahiert für aufnehmbare Teile. Software bewertet, welches Teil in optimaler Aufnahmeposition oder nah dran ist, sendet Entscheidungen an Roboter.

KMP 1500P Kameras lesen auch QR-Codes. Ermöglicht höhere Präzision – Posiergenauigkeit ±5 mm – oft nötig an Übergabepunkten (Aufnehmen/Absetzen). QR-Code-Navigation: SLAM-Karte als Referenz für Pfadeinrichtung in Software, QR-Codes auf Hallenboden für Navigation. Warum QR-Codes? In Anlagenbereichen mit häufig wechselnder Umgebung: Statt physische Features für SLAM hinzuzufügen, nutzen QR-Codes für Navigation in diesen Bereichen.

KMP 1500P Kamerasystem ermöglicht sicheren, autonomen Transport schwerer Lasten in Fabriken/Logistikzentren. Wendiges Antriebssystem navigiert komplexe, dynamische Umgebungen, passt sich ändernden Anforderungen an, optimiert Materialfluss → Agilität, Vielseitigkeit, schnellere Reaktion auf Marktanforderungen, höhere Produktivität.

Fortschrittliche Rad- & Antriebstechnik

Flexibilität und Manövrierfähigkeit von AMRs wären ohne fortschrittliche Rad-/Antriebstechnik unmöglich. Zwei Fortschritte: KUKAs omnidirektionale Plattformräder und diffDrive Differenzialantrieb.

KMP 1500P AMR mit diffDrive: zwei zentral angeordnete Antriebsräder gegenüberliegend + vier Lenkrollen an Ecken. System erlaubt Pivot und Drehung auf der Stelle.

Omnidirektionaler Antrieb basiert auf Mecanum-Rad: volle 360° Bewegungsfreiheit für unbegrenzte Manövrierfähigkeit. Elektrisch angetrieben, typischerweise zwei Felgen + neun freilaufende Rollen im 45°-Winkel, unabhängig beweglich. Erlaubt automatisierten Plattformen Bewegung nicht nur vorwärts/seitwärts, sondern diagonal – im Grunde jede Bewegung in Ebene ohne Lenkung.

Differenzialantrieb muss Plattform rotieren, um Bewegungsrichtung zu ändern; omnidirektionaler Antrieb erlaubt Bewegung in jede Richtung ohne Orientierungsänderung der Plattform.

Zusätzliche Softwareebenen

Auf Roboterseite: Betriebssystem für eigene Navigation und Kommunikation mit Flottenmanagementsoftware. Software für Sicherheit und Basisfahrsteuerung. Robotervisionsysteme arbeiten mit dieser Software zusammen – verarbeiten Kamerabild, steuern Roboteraktion basierend auf visueller Information.

Während fortschrittliche Visionssysteme AMRs „Sicht“ geben, erlaubt KI Objekterkennung und optimiert Navigation auf Fabrikboden. Gesammelte Daten + KI → aktuelles AMR-Flottenmanagement steuert Materialfluss effektiver. Lebensfähige Alternative zu traditionellem Materialhandling (Gabelstapler) und Türöffner für AMRs in anspruchsvolleren Anwendungen.

Artikel von Denise Strafford, Regional Head of Advanced Robotic Applications, KUKA Robotics (Sterling, MI). Weitere Informationen: Webseite.