Vernetzung (TP2)

Ausgangssituation und Zielsetzung

Für eine erfolgreiche Teamzusammenarbeit, der Interaktion mit Menschen sowie anderen Ressourcen der Produktionsumgebung bedarf es einer flexiblen und leistungsstarken ad-hoc Vernetzung, einer möglichst ganzheitlichen Umgebungserfassung und -interpretation sowie einer auf die jeweilige Teamkonstellation und Aufgabenstellung abgestimmten Bewegungsplanung. Die Ziele des Teilprojekts sind unter anderem die Realisierung einer dienstbasierten, interoperablen Kommunikationsarchitektur, eine echtzeitnahe und vollständige Umfeldmodellierung durch Fusion der plattformnahen Sensoren (u. a. 3D-Kameras, Laserscanner, Ultraschall- und taktile Sensoren, Systemencoder) und eine Fusion dieser Sensordaten mit den Informationen aus der infrastrukturgestützten Ortung. Aus den gewonnenen Informationen werden Bewegungen für die mobile Plattform, den an die Plattform gekoppelten Manipulator sowie für eine kombinierte Bewegungsplanung abgeleitet. Neben einer für die jeweilige Aufgabenstellung optimierten Bewegungsausführung liegt ein Schwerpunkt der Entwicklungen auf einer insbesondere menschgerechten Bewegungsweise.

Vorgehensweise

AP1: Ziel des ersten Arbeitspaketes ist die Zurverfügungstellung einer interoperablen Kommunikations- und Verarbeitungsstruktur für die verschiedenen Systeme, Ressourcen und Betriebsmittel im Produktionsumfeld der mobilen Plattformen. Aufbauend auf Untersuchungen hinsichtlich der grundlegenden Akteure (z. B. Produktionsleitsystem, andere mobile oder stationäre Roboter, Bearbeitungszentren sowie Werker mit Smart Devices), durch die Produktionsaufgabe festgelegte Randbedingungen (z. B. Determinismus), umweltbedingte Randbedingungen (z. B. elektromagnetische Felder) sowie technologische Randbedingungen (z. B. Datendurchsatz) erfolgt eine entsprechende Umsetzung.

AP2: Ziel des zweiten Arbeitspaketes ist eine plattformnahe Umgebungserfassung und deren Interpretation für nachgelagerte Vorgänge. Hierzu zählen die Detektion und das Orten von Objekten sowie die Prädiktion von Objektbewegungen. Die Umfeldmodellierung erfolgt hierbei durch Fusion von Sensordaten (u. a. 3D-Kameras, Laser, Ultraschall, Encoder). Insbesondere adressiert werden die Erkennung von nicht kartierten Objekten (Identifikation, Klassifikation) sowie die Ortung und das Tracking von bewegten Objekten (Personen, mobile Plattformen) aus der Sicht der mobilen Plattform.

AP3: An kritischen, sich dynamisch verändernden Stellen des Shop floors, wie z. B. Kreuzungen und Fußgängerübergängen, können Informationen aus der komplementären Perspektive der Infrastruktur helfen Konfliktsituationen zu vermeiden bzw. zu lösen. Arbeitspaket 3 untersucht hierzu wie sich Informationen aus den in der Infrastruktur fest montierten Sensoren (u. a. Deckenkameras und Funkknoten) dafür nutzen lassen die jeweils lokalen Abbildungen der Plattformumgebung zu erweitern.

AP4 und AP5: Die automatisierte lokale Bahnplanung des Plattformmanipulators (AP4) und der mobilen Plattform (AP5) auf Basis einer Aufgabe stellen einen wesentlichen Schlüssel für autonom agierende und wertschöpfende Systeme dar. Ziele dieser beiden Arbeitspakete sind daher das automatisierte Planen von Bewegungen für eine Teamkooperation, das Planen von Ausweichstrategien (z. B. Geschwindigkeitsreduktion, Bahnveränderung) unter Einbeziehung von geeigneten Kollisionsdetektoren und der fortlaufenden Bewegungsprädiktion auf Plattformebene. Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen sollen im Rahmen dieser Arbeitspakete in besonderem Maße dem Mensch-Roboter-Teamaspekt Rechnung getragen werden.

AP6: Ziel des letzten Arbeitspaketes ist die Steigerung des Gesamtaktionsvermögens von Plattform und zugehörigem Manipulator sowie der verschiedenen Plattformen untereinander durch Kombination der beiden lokalen Planungsprozesse (AP4 und AP5) sowie durch Synchronisation zwischen lokaler (TP2) und globaler (TP3) Bahnplanung. Ein weiteres Ziel ist die Optimierung der Team- und Einzelbewegungen hinsichtlich einer hohen Nutzerakzeptanz. Dies wird durch Implementierung von aus Nutzerstudien abgeleiteter Verhaltensregeln (vgl. TP 5) der mobilen Plattform und des Teams erreicht.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (Univ.)
Andreas Blank
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik FAPS
Egerlandstr. 7-9, 91058 Erlangen, Deutschland
Tel.: +49 (0)9131-85-28871
Fax: +49 (0)9131-302528
Andreas.Blank(at)faps.fau.de
www.faps.de

Dipl.-Phys. (Univ.)
Gregor Lux
Technische Universität München
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften
Boltzmannstr. 15, 85748 Garching b. München, Deutschland
Tel.: +49 (0)89-289-15575
Fax: +49 (0)89-289-15555
Gregor.Lux(at)iwb.mw.tum.de
www.iwb.mw.tum.de