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Safe human-robot interaction in logistic applications for highly flexible warehouses

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Neuartige Technologien machen Mensch-Roboter-Interaktionen in Lagerhallen möglich

Effiziente Mensch-Roboter-Interaktionen werden gemeinhin als die Zukunft der Lagerlogistik betrachtet. Das EU-finanzierte Projekt SafeLog hat drei Technologien bereitgestellt, die diesen Schritt erleichtern und so die Ausfallzeiten aufgrund von unvorhergesehenen Ereignissen in Lagern zu reduzieren, in denen Menschen und Roboter streng getrennt werden.

Digitale Wirtschaft

In typischen Lagerhallen, in denen Produkte für den elektronischen Handel gelagert werden, sind zwei Arten von „Personal“ zu finden: Roboter und Menschen. Beide haben ihre eigenen speziellen Aufgaben und arbeiten oft in vollkommen voneinander getrennten Umgebungen. Wenn ein Mensch sich versehentlich in den Arbeitsbereich eines Roboters verirrt, muss aus Sicherheitsgründen oft ein ganzer Bereich der Lagerhalle seine Arbeit unterbrechen. Das ist natürlich alles andere als zweckdienlich und kann zu Verzögerungen und erhöhten Betriebskosten führen. Daher arbeiten verschiedene Forschungsteams an neuen Lösungen, um Mensch-Roboter-Interaktionen zu ermöglichen. Das Konsortium von SafeLog (Safe human-robot interaction in logistic applications for highly flexible warehouses), das vom Karlsruher Institut für Technologie geleitet wird, ist eines davon. „Unser Ziel ist, es Menschen möglich zu machen, die Arbeitsbereiche der Roboter sicher zu betreten, ohne dass der ganze Lagerbetrieb unterbrochen werden muss“, so Björn Hein, der Projektkoordinator. „Wir entwickelten zunächst ein Sicherheitskonzept und eine neue Technologie, die feststellt, wenn ein Roboter sich einem Menschen nähert. Sobald das der Fall ist, arbeitet dieser spezifische Roboter langsamer oder hält sogar völlig an. Der Vorteil besteht darin, dass ein solches System wesentlich erschwinglicher ist, als die teure Strategie, alle Roboter mit Sicherheitsscannern auf Laserbasis auszustatten.“ Bei der zweiten Innovation handelt es sich um ein Konzept und einen Planungsalgorithmus, die ein heterogenes Team aus Menschen und Robotern im selben Bereich der Lagerhalle verwalten und koordinieren können. „Roboter bleiben normalerweise auf ihren programmierten Bahnen, während Menschen spontan andere Wege einschlagen können. Wir müssen den Rest des Lagers – oder zumindest die Roboter in der Nähe – dazu bringen, angemessen darauf zu reagieren. Mit unserem Algorithmus können wir im Grunde die Organisation, Umplanung und Koordination von etwa 1 000 Robotern, die mit Menschen interagieren, umsetzen“, erklärt Hein. Das dritte Projektergebnis soll menschlichem Personal dabei helfen, mit Anweisungen umzugehen und bestimmte Artikel aus dem Lager zu holen. Um sie an den richtigen Ort zu lotsen, setzt SafeLog die erweiterte Realität ein: Die Person in der Lagerhalle trägt ein Gerät für erweiterte Realität, das den optimalen Weg ans Ziel sowie andere relevante Informationen anzeigt. Mithilfe desselben Systems können Wartungsfachleute sogar Informationen über den Roboter, den sie gerade betrachten, in Erfahrung bringen, Fehlermeldungen erhalten und weiteres mehr.

Auf dem Weg zu einem Lizenzierungsmodell?

Zwar wurden die Technologien von SafeLog noch nicht an echten Standorten der potenziellen Kundschaft erprobt, jedoch haben mehrere Integrationsworkshops und Tests in annähernd realen Umgebungen vielversprechende Ergebnisse geliefert. „Die Sicherheitstechnologie ist auf dem besten Wege zur Zertifizierung. Das würde neue und interaktive Lagerhauskonzepte ermöglichen, in denen Menschen und Roboter gemeinsam arbeiten“, merkt Hein an. „Die Planungs- und Koordinationskomponenten könnten endlich mit mehr Menschen und Robotern umgehen, als bisher geplant, und es erscheint möglich, große Lagerhaussysteme einzurichten. Darüber hinaus sieht es so aus, als ob die Technologie der erweiterten Realität bald ausgereift genug sein wird, menschliches Personal in alltäglichen Lagerhaussituationen zu unterstützen.“ Da das Projekt nun abgeschlossen ist, konzentriert sich das Konsortium auf die Kommerzialisierung ihrer Technologie und ihres Konzepts für die Sicherheit. Mehrere Unternehmen haben bereits Interesse an der Lizenzierung des Sicherheitskonzepts bekundet und Hein schließt ein solches Lizenzierungsmodell für die Zukunft nicht aus. Auch die Forschung wird weitergehen: Die Sicherheitstechnologie wird zurzeit darauf ausgerichtet, sichere Interaktionen zwischen Menschen und mobilen Robotern zu ermöglichen, und die Anpassung an die Anforderungen anderer Anwendungsgebiete ist ebenfalls angedacht. In fernerer Zukunft schwebt Hein ein potenzielles SafeLog 2.0 vor, das sich spezifisch der Effizienz von Mensch-Roboter-Interaktionen widmet. „KI-basierte Techniken und kognitive Architekturen, die auf das Verständnis der Menschen im Kontext ihrer Interaktionen mit Robotern abzielen, scheinen enormes Potenzial zu haben“, schließt er.

Schlüsselbegriffe

SafeLog, Lagerhalle, Automatisierung, Roboter, Mensch-Roboter-Interaktion, erweiterte Realität, gelagert, elektronischer Handel

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