Navigation für mobile Roboter und FTS
Im Zuge der zunehmenden Flexibilisierung werden Transportprozesse immer häufiger durch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) und autonome mobile Roboter (AMR) realisiert. Damit diese Fahrzeuge ihre Fahrwege innerhalb einer Anlage selbstständig erkennen und sicher navigieren können, ist eine geeignete Sensorik zur Erfassung und Kartierung der Umgebung erforderlich. Hierfür stehen unterschiedliche Navigationskonzepte und technische Lösungen zur Verfügung.
Bei Anwendungen mit einer weitgehend statischen Umgebung können einfache Navigationsverfahren eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise die Spurführung mittels optischer oder magnetischer Leitlinien sowie die Wegesteuerung über definierte Referenzpunkte. Dieses Verfahren wird häufig als Rasternavigation bezeichnet.
In dynamischen Umgebungen mit wechselnden Bedingungen ist hingegen eine kontinuierliche Erfassung und Bewertung der Umgebung erforderlich. Hier kommt die sogenannte Natural Navigation zum Einsatz, die auf dem Prinzip SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) basiert. Dabei bestimmt der Roboter seine eigene Position innerhalb der Umgebung und erstellt gleichzeitig eine digitale Karte seiner Umgebung.
Moderne Sensorsysteme wie LiDAR, Kameras, Ultraschall- oder Radarsensoren ermöglichen eine zuverlässige Umgebungswahrnehmung. Auf Basis dieser Informationen kann der Roboter seine Fahrwege selbstständig planen, Hindernisse vermeiden und flexibel auf Veränderungen reagieren – beispielsweise auf Personen oder andere bewegliche Objekte im Fahrbereich.
Navigation praktisch umgesetzt
Für die Wegesteuerung mobiler Roboter, AGVs und fahrerloser Transportsysteme (FTS) ist eine zuverlässige Navigation eine zentrale Voraussetzung. Abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung stehen hierfür verschiedene Navigationskonzepte und Sensortechnologien zur Verfügung. Die Auswahl der geeigneten Lösung richtet sich insbesondere nach den Umgebungsbedingungen sowie der erforderlichen Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung.
Sensor-Applikationen im Detail
1. Umgebungserfassung und Navigation des mobilen Roboters oder AGVs
Anforderung:
Wird das Prinzip der Natural Navigation unabhängig von der Sicherheitsanwendung verwendet, soll der Sensor die Messdaten zur Umgebungserfassung und Weiterverarbeitung in der Navigationssoftware in entsprechender Qualität bereitstellen. Die Sicherheit wird dann getrennt gelöst.
Lösung:
Der messende Laserscanner ROD 300 / ROD 500 mit LiDar Technologie liefert hochwertige Messdaten mit einer minimalen Winkelauflösung bis 0,025° und einer Messreichweite bis 25 m. Damit kann eine sehr genaue Karte der Umgebung erstellt und zur präzisen Navigation autonomer Fahrzeuge und Roboter herangezogen werden.
2. Wegsteuerung mit optischer Spurführung / Linienverfolgung
Anforderung:
Für kompakte FTS, die einen festgelegten Weg abfahren, soll mit einer aufgebrachten Spur oder Linie der Rundkurs gesteuert werden. Auch besonders flache Fahrzeuge sollen damit ausgestattet werden können.
Lösung:
Mit nur 10mm Bodenabstand lassen sich mit dem optischen Spurführungssensor OGS 600 die Spurkanten erkennen und per Signal über die Fahrzeugsteuerung der markierten Strecke folgen.
3. Rasternavigation mit RFID
Anforderung:
In feuchten oder verschmutzten Umgebungen kann die Navigation von FTS und AMR mithilfe von im Boden eingelassenen Transpondern bzw. Datenträgern erfolgen. Diese dienen als robuste Referenzpunkte, anhand derer das Fahrzeug seine Position bestimmt und den vorgesehenen Fahrweg zuverlässig einhält.
Lösung:
Die Lesegeräte RDH 200 zeichnen sich durch eine kompakte Bauform und eine geringe Leistungsaufnahme aus, wodurch sie sich einfach in mobile Robotersysteme integrieren und schnell in Betrieb nehmen lassen. Der Inhalt des Datenträgers wird über eine hinterlegte Tabelle einer definierten relativen Position zugeordnet. Auf Basis dieser Positionsinformationen kann das AMR bzw. AGV seine Navigation ausführen und bei Bedarf eine Positionskorrektur zur präzisen Weiterfahrt durchführen.
4. Rasternavigation mit optischen Codes
Anforderung:
Eine Navigation mithilfe von am Boden angebrachten Codelabels ermöglicht eine präzise Rasternavigation für mobile Fahrzeuge. Die definierten Referenzpunkte dienen dabei als Positionsmarkierungen, anhand derer das Fahrzeug seine Position bestimmt und die vorgegebenen Fahrwege zuverlässig abfährt.
Lösung:
Die kompakt ausgeführten und einfach integrierbaren Codeleser DCR 200i erfassen die auf dem Boden angebrachten Codes sowie den jeweiligen Drehwinkel beim Überfahren. Mit einem Arbeitsbereich von bis zu 350 mm und einer Vielzahl verfügbarer Schnittstellen ermöglichen sie eine flexible und unkomplizierte Integration in mobile Fahrzeuge.
