Ostfalia: Entwicklung eines selbstlernenden Transportsystems

Intelligente Systeme für Energie und Mobilität

An der Fakultät Fahrzeugtechnik der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften beschäftigt sich ein Projektteam mit der Entwicklung eines selbstlernenden Transportsystems (SeLeTraSys). Hochautomatisierte Transportfahrzeuge sollen ihre Routenplanung ohne physische Leitliniensysteme durchführen können. Mit einer Laufzeit von drei Jahren soll der geplante Projektabschluss im Juli 2021 sein.

Vergleichbare Systeme arbeiten derzeit auf der Basis von reflektierenden, auf dem Boden aufgeklebten, Linienführungen oder anhand von induktiven Leiterbahnen. Einsatz finden Systeme dieser Art beispielsweise in Logistik- und Produktionsumgebungen. Die Koordination der miteinander interagierenden Transportfahrzeuge erfolgt üblicherweise über eine zentrale Steuereinheit, welche Kollisionen der Fahrzeuge vorbeugt.

Zwei Sensoren sehen mehr als einer

Als Basis für das Projekt SeLeTraSys hat die Götting KG als industrieller Projektpartner ein Exemplar ihrer kleinen automatischen Transporteinheiten (KATE) zur Verfügung gestellt. Die KATE wird bereits serienmäßig in Produktionsumgebungen verwendet und basiert auf dem vorher beschriebenen Konzept der physischen Linienführungen mit zentralem Leitsystem. Das serienmäßige Transportsystem dient als Basis und wurde im Rahmen des bisherigen Projektverlaufs mit weiteren Komponenten, insbesondere mit Sensorik zur maschinellen Wahrnehmung, erweitert. Um sich von den physischen Leitsystemen zu lösen, wird bordeigene Sensorik verwendet. Diese besteht aus einem Lidar-Sensor und einer Kamera. Auf Basis von 16 zweidimensionalen Ebenen wird ein sogenanntes 2.5D-Abbild der Umgebung aufgenommen. Der Sensor bietet einen horizontalen Öffnungswinkel von 360° bei einer maximalen Distanz von 100 Meter. Er ist somit auch für weitläufige Anwendungsbereiche geeignet. Die Anbindung an das Transportfahrzeug erfolgt über eine Struktur, welche sich über Feststellhebel in der Längs- und Hochachse flexibel verschieben lässt. Auf diese Art und Weise können verschiedene Sensorpositionen untersucht werden, um auch experimentell eine optimale Ausrichtung für etwaige Serienanwendungen zu ermitteln.

Die Synchronisierung der einzelnen Datenpakete erfolgt mittels eines leistungsstarken dedizierten Industrierechners. Dieser ist fest auf dem Transportfahrzeug verbaut und verarbeitet die Daten des Lidar-Sensors, der Kamera sowie der Odometrie des Fahrzeugs. Eine zentrale Datenverarbeitung ist notwendig, um u. a. entsprechende Lokalisierungs- und Wegfindungsalgorithmen anzuwenden, welche Daten aus mehreren dieser Quellen beziehen. Die Spannungsversorgung wird mittels zweier Blei-Akkumulatoren realisiert, welche mithilfe eines Gleichrichters verschiedene Spannungspotentiale bedienen können. Daraus resultiert eine autarke Spannungsversorgung.

Die aufgezeichneten Daten werden kabellos an eine zentrale Steuerungseinheit übertragen. In dieser werden anschließend erkannte Objekte in eine digitale Karte überführt. Darüber hinaus werden Bereiche mit einer hohen Personendichte als Sperrzonen vermerkt, damit die Transportfahrzeuge diese Bereiche grundsätzlich meiden. Das Ziel ist es, auf diesem Wege Daten von mehreren Transportfahrzeugen zu sammeln und so eine Karte zu erstellen, die das Einsatzgebiet vollumfänglich abdeckt. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise temporäre Hindernisse erfassen und die Informationen darüber für alle Transportfahrzeuge zur Verfügung stellen. Auf Basis dieser Karte wird die Wegfindung der einzelnen Transportfahrzeuge geplant und koordiniert. Es entsteht eine Schwarmintelligenz, welche auf Basis der stetigen Aktualisierung der Karte arbeitet und somit auf dynamische Situationen reagieren kann.

Was die Zukunft bringt

Bis zum Projektabschluss soll eine prototypische Funktionalität für die Automatisierung von Transportsystemschwärmen umgesetzt werden Dies kann und muss dann anschließend bis zur Serienreife z. B. unter der gesetzlichen und durch Richtlinien und Normen vorgeschriebenen Rahmenbedingungen betrachtet werden. Ein Großteil dieser Dokumente beschränkt sich derzeit noch auf Systeme mit physischen Leitlinien. Es bedarf daher neuer bzw. angepasster Richtlinien, um auch in Zukunft weiterhin diesen Entwicklungssektor abzudecken und neue Perspektiven zu schaffen.

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften