Automatisierte Handhabung von Gütern und Objekten in der Logistik und in kommunalen Dienstleistungen
Im Projekt HOPPER automatisierter Mitnahmestapler.
In vielen kommerziellen Produktions- und Transportprozessen ist das Be- und Entladen von Gütern, besonders im Außenbereich, ein wesentlicher Bestandteil des Arbeitsprozesses. Häufig erfolgt dies manuell und erfordert eine schnelle und präzise Positionierung. Dabei werden für das Verladen auf eine Ladefläche standardisierte Transportgüter wie z.B. Paletten genutzt. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl an ähnlichen Aufgabenbereichen, die jedoch eine andere Form der Handhabung erfordern wie z.B. das Entleeren von Recyclingcontainern.
Im Projekt HOPPER entwickeln wir Assistenzsysteme für Großmaschinen. Das Ziel ist es, schwierige Teilaufgaben zu automatisieren, um eine hohe Qualität und Sicherheit des Arbeitsprozesses zu gewährleisten. Unsere Lösungen basieren auf sensorgestützten Methoden zur automatisierten Positionierung, Pfadplanung und Objekterkennung. Durch den Einsatz dieser Technologien erlangen automatisierte Systeme wie Gabelstapler ein umfassendes Verständnis der Gesamtszene. Dadurch wird erstmals eine automatisierte Handhabung von Gütern und Objekten im Außenbereich möglich, beispielsweise bei Be- und Entladevorgängen. Darüber hinaus können ähnliche Aufgabenstellungen, wie zum Beispiel das Leeren von Abfallcontainern, ebenfalls mithilfe unserer Lösungen realisiert werden.
Das Projekt HOPPER umfasst alle Schritte vom Konzept über die Sensorik bis zur Ausführung auf automatisierten Plattformen. Die Projektergebnisse dienen als Grundlage für weitere Forschung und Entwicklung für die Automatisierung verschiedener Aufgaben zur Handhabung von bekannten Objekten in unterschiedlichen Größenordnungen
- Nah: Paletten-Beladung
- Fern: automatisierter Kran
und verschiedenen Anwendungsbereichen
- Landwirtschaft
- Bauwesen
- Logistik
Herausforderungen
Diese komplexen Handlungen zu automatisieren, bei denen u.U. mehrere große Geräte involviert sind, die aufeinander abgestimmt sein müssen, stellt eine besondere Herausforderung dar. Die Umsetzung erfordert eine zentimetergenaue Operation sowie eine eindeutige Abstraktion der Szene inklusive einer klaren Definition der Objektbeziehungen darin. Die technologische Antwort auf die aufgabenspezifischen Herausforderungen basiert auf einer Reihe von sich ergänzenden Repräsentationen der Umgebung und einer optimalen Pfad- und Bewegungsplanung mit nichtlinearen Einschränkungen.
Sensorik, Positionsermittlung, Pfadplanung, Objekterkennung und kognitive Entscheidung
Automatisierter Be- bzw. Entladeprozess: Eine laufende Posenschätzung unterstützt das Fahrzeug beim Beladen. Dabei geben Sensoren kontinuierlich positionsspezifische Hinweise, die als Zielvorgabe für die Pfadplanung dienen. © AIT, C.Beleznai
Projektergebnisse
Mit Beendigung des Projekts wurden sämtliche gesteckten Ziele von HOPPER erreicht und Gabelstapler automatisiert.
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Lokalisierung von spezifischen Objekten trotz Verdeckung von bis zu 80%
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Entwicklung von Objekterkennungsmethoden auf Basis von synthetischen und realen Daten
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Flexible Planungsmethoden und präzise Ansteuerung für Arbeitsprozesse
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Simulationsgestützte Optimierung von komplexen Systemen
Die Technologien sind Schlüsselelemente innerhalb des operativen Prozesses. Dabei geht es um das Erfassen der Umgebung mittels Sensoren, das Erkennen und Interpretieren der Szene bis hin zum Steuern und Reagieren d.h. der kognitiven Entscheidung, wie das Objekt gehandhabt werden soll:
Diese Schlüsseltechnologiekomponenten zur automatisierten Handhabung von Objekten in mehreren Lade- und Manipulationsprozessen in den Bereichen Logistik wurden entwickelt, integriert und in einer Abschlussdemonstration erfolgreich präsentiert. Sie können künftig auch in kommunalen Dienstleistungen und ähnlichen Anwendungen eingesetzt werden.
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FFG
Förderung
Das Projekt HOPPER (Handling of man-made Objects using automated Positioning, Planning and Enhanced Reasoning methods) wurde gefördert im Programm „IKT der Zukunft“ vom Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK).
