OmniRob - Omnidirektionaler Roboter mit Funklokalisierung

Omnidirektionaler Roboter mit Mecanum-Rädern für den Einsatz in der Intralogistik
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines omnidirektionalen Roboter, der für den Transport von Lasten in der Intralogistik eingesetzt werden kann. Um den Forderungen moderner Produktions- und Distributionssysteme nach kleineren Transporteinheiten gerecht zu werden, ist der Roboter für den Transport von Euro-Behältern ausgelegt. Lokalisiert und navigiert wird er über ein neuartiges Funklokalisierungssystem in Echtzeit, welches an der Fachhochschule entwickelt wurde. Das Lokalisierungssystems nutzt dabei Technologien, die ohnehin für den Betrieb eines mobilen Roboters notwendig sind, wodurch Kosten eingespart werden. Kernelement der Lokalisierung ist eine Funktechnologie, mit der neben der für Fahraufträge und Statusmeldungen notwendigen Kommunikation auch eine Lokalisierung des Roboters durchgeführt werden kann. Diese Lokalisierung wird mit anderen Sensoren des Roboters fusioniert, um die Genauigkeit der Positionierung zu erhöhen. Mit den auf dem Roboter installierten Sicherheits-Laserscannern können präzise Andockvorgänge an den Lastübergabestationen durchgeführt werden. Die Sicherheits-Laserscanner dienen dabei gleichzeitig dem Personenschutz, wodurch auch hier eine Technologie für zwei Funktionen genutzt wird. Das gesamte System bietet gegenüber konventionellen Fahrerlosen Transportsystemen eine höhere Flexibilität bei geringeren Kosten.

Technische Beschreibung

Mecanum-Rad mit frei beweglichen Rollen, ermöglicht omnidirektionale Fahrmanöver
Der omnidirektionale Roboter ist für die Anwendung in der Intralogistik konzipiert und verfügt über sogenannte Mecanum-Räder. Mit Hilfe der Mecanum-Räder kann der Roboter sich aus dem Stand in alle Richtungen bewegen und so vorgegebene Positionen ohne Rangiermanöver direkt ansteuern. Mecanum-Räder erlauben omnidirektionale Fahrmanöver ohne eine mechanische Lenkung. Dies wird durch die auf der Felge angebrachten Rollen ermöglicht, auf denen ausschließlich gefahren wird. Die tonnenförmigen Rollen sind in einem Winkel von 45° zur Achse des Rades angebracht (siehe Abbildung). Die Rollen haben keinen direkten Antrieb und können sich frei um ihre Achse drehen. Durch die Ansteuerung der Drehzahl der einzelnen Räder ist eine Beweglichkeit wie bei einem Luftkissenfahrzeug möglich.

Für die Navigation und Lokalisierung in Echtzeit wird ein am Intelligent Mobile Systems Lab entwickeltes Funklokalisierungssystem verwendet. Das System besteht aus Sensorknoten, auf denen sich ein nanoLOC Transceiverchip der Nanotron Technolgies GmbH befindet. Die Lokalisierung des Roboters erfolgt über Sensorknoten (Ankerknoten), die fest installiert sind. Ein mobiler Sensorknoten befindet sich auf dem Roboter und wird als Tag bezeichnet. Das Tag ist eine Eigenentwicklung und verfügt über zusätzliche Bewegungssensorik. Für die Kollisionsvermeidung und die Andockvorgänge an die Lastübergabestationen sind auf dem Roboter zwei 270° Sicherheits-Laserscanner installiert.

Der im Video präsentierte Anwendungsfall zeigt die Anwendung eines mobilen Roboters in der Intralogistik. Die für die Navigation verwendete Funklokalisierung ermöglicht in den folgenden Entwicklungen kostengünstigere Fahrzeuge, die eine zusätzliche teure Sensorik nicht benötigen. Die Selbstlokalisierung ermöglicht dabei einen gleichzeitigen Betrieb von mehreren Fahrzeugen, da die Berechnung der Positionen dezentral erfolgt. Durch den Einsatz von Mecanum-Rädern können Roboter oder Fahrzeuge auch in engen Passagen ohne Rangiervorgänge navigieren, was einen Einsatz in den unterschiedlichsten Umgebungen ermöglicht. Ein weiteres Einsatzgebiet für ein solches System wäre beispielsweise der autonome Transport von Lasten innerhalb von Produktionshallen. Dank der Funklokalisierung ist dies mit nur geringen Kosten bei der Nachrüstung verbunden. Durch die hohe Wendigkeit des Roboters ist ebenfalls der Einsatz in Bürogebäuden oder Krankenhäusern denkbar.

Videos

Das folgende Video gibt einen Überblick über die Funktionalitäten des omnidirektionalen Roboters einschließlich der Lokalisierung über Funk- und Sicherheitslaserscanner.




Das nachfolgende Video zeigt das Abfahren einer Bahn mit Spline-Interpolation. Diese Bahn demonstriert, dass bei einem omnidirektionalen Roboter die Fahrtrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Roboters eingestellt werden kann.