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Mobile Robotik

Transport-Logistik Mobile Robotik

Mobile Robotik – Mobilität und Autonomie als Leitsterne der Robotik

Als sich schnell entwickelnder und lösungsorientierter Industriezweig führt die mobile Robotik Ingenieurwissenschaften, Informatik als auch Kognitionswissenschaften, künstliche Intelligenz und viele weitere Disziplinen zusammen. Nur durch die Kooperation all dieser Fachbereiche ist es möglich, die Komplexität mobiler Roboter zu bewältigen. Besagte sind in der Lage, sich selbstständig fortzubewegen und bestimmte Aktionen durchzuführen. Neben der Mobilität zählt daher ebenfalls die Autonomie, also die Unabhängigkeit des Roboters von menschlichem Zutun, zu den Kernaspekten mobiler Robotik. Dabei wird meist zwischen halbautonomen und vollkommen autonomen Apparaten unterschieden, wobei die Autonomie überwiegend anhand der Energieversorgung des Roboters definiert wird. Ist eine externe Versorgung wie beispielsweise eine Ladestation vonnöten, gilt die Autonomie als eingeschränkt.   

Obwohl sich die mobile Robotik derzeit noch in einem verhältnismäßig frühen Stadium der Entwicklung befindet, halten Prototypen und erste Serienprodukte seit mehreren Jahren Einzug in unterschiedlichsten Branchen. Mit mobilen, nahezu vollständig autonomen Staubsaugern hat die mobile Robotik bereits einen Schritt in das alltägliche Leben gemacht. Innovationen im Bereich künstlicher Intelligenz und ihre Vernetzung werden die Relevanz und den Einsatz autonomer, mobiler Roboter in Zukunft enorm steigern. 

 

Von stationär zu mobil - Robotik im Wandel der Zeit

Während über viele Jahre hinweg Aspekte wie Leistungsfähigkeit, Wiederholgenauigkeit und Geschwindigkeit im Fokus der Robotik standen, haben seit geraumer Zeit weitere, auf den industriellen Wandel zugeschnittene Kriterien einen ebenso hohen Stellenwert eingenommen. In nahezu allen Branchen, vor allem jedoch im produzierenden Sektor gehören unter anderem Flexibilität, Adaptivität und vorrangig selbstständiges Handeln zu den Grundvoraussetzungen moderner Roboter. Anhand besagter Eigenschaften wird deutlich: Entwicklung und Fortschritt der Industrie beruhen in weiten Teilen auf mobiler Robotik und verwandten Automatisierungstechniken. Doch nicht nur der industrielle Zweig profitiert – Innovationen der Robotik werden zukünftig alle Facetten des Lebens beeinflussen. 

 

Mobile Robotik und klassische Robotertechnik im Vergleich

Neben grundsätzlichen Gemeinsamkeiten unterscheidet sich die mobile Robotik als eine Art der Weiterentwicklung bestehender Systeme in vielerlei Hinsicht von klassischen Robotern. Am Beispiel von Industrierobotern lassen sich Neuorientierungen und ausschlaggebende Differenzen nachvollziehbar erläutern. So ist es insbesondere die Relevanz und die Vielfalt des Einsatzes von Sensorik, welche einen enormen Wandel erfährt. Weil klassische Roboter nahezu ausschließlich auf einem vorherbestimmten Muster beruhen, weisen sie keine Eigenständigkeit auf. Der tiefgreifende Nutzen von Sensorik entfällt somit, da lediglich eine geringe Ungewissheit vorhanden ist. Mobile Robotik hingegen vertraut in großem Maße auf unterschiedlichste Sensoren – hier wird von Kamera, Laserscanner, Ultraschall und weiteren Technologien Gebrauch gemacht. Nur auf besagte Weise sind Systeme mobiler Robotik in der Lage, eigenständig auf spontane Ereignisse zu reagieren.

Ein elementarer Unterschied lässt sich ebenfalls bei der Programmierung feststellen. Die mobile Robotik basiert auf Regeln und kann als aufgabenorientiert beschrieben werden, während klassische Industrieroboter mit einer expliziten Software – bestehend aus einer strikten Befehlskette – ausgestattet sind. In Kombination mit komplexer Sensorik stellt die verhältnismäßig freie Programmierung die Grundlage dafür dar, dass mobile Apparate ihre Bewegungen eigenständig planen und durchführen können. Der Bewegungsablauf mobiler Robotik hängt infolgedessen von Umgebungsveränderungen ab. Klassische Roboter wiederholen in aller Regel ein und denselben Arbeitsvorgang.

Durch den stationären Aufenthalt herkömmlicher Industrieroboter arbeiten diese stets in einem bekannten Raum, welcher sich lediglich geringfügig ändert. Die mobile Robotik ist vielmehr variabel ausgelegt; so können autonome Apparate mithilfe eigener Wahrnehmung und Erfahrungswerte neue Umgebungen selbstständig erkunden. Gewonnene Informationen dienen der weiteren Verarbeitung und sind Grundlage für zukünftige Bewegungsabläufe in der entsprechenden Umgebung. Die programmierte „Intelligenz“ mobiler Robotik erlaubt es ihr, auf ungeplante Ereignisse oder Fehler zu reagieren und gegebenenfalls alternative Lösungen zu finden. Herkömmliche Industrieroboter unterbrechen bei gleicher Problematik meist ihren Vorgang und geben eine Fehlermeldung aus.

 

Eigenschaften mobiler Robotik

  • Wahrnehmung mithilfe von Sensorik
  • Anpassungsfähigkeit bei veränderten räumlichen Gegebenheiten
  • Selbstständiges Navigieren, Planen und Handeln
  • Aufgabenorientierte Software/Programmierung

 

Sensoren und Antriebe als Fundament mobiler Robotik

Neben der Software und Steuerungselektronik sind es Sensoren und Antriebe, welche das Grundgerüst eines jeden mobilen Roboters bilden. Sensoren dienen dabei der Gewinnung unterschiedlichster Informationen und Daten, welche zur Lokalisierung und Bewegungsplanung benötigt werden. Die Sensorik im Inneren des Roboters – beispielsweise Spannungsmessgeräte, Thermometer und Funk-Empfänger – gibt Auskunft über den aktuellen Zustand des Systems. In mobiler Robotik integrierte externe Sensoren wie Taster, Strichcodelesegeräte, Drehmoment- und Beschleunigungssensoren versorgen das System mit den für den Bewegungsablauf erforderlichen Daten.

Für die Umsetzung der Steuerungsbefehle, sind Antriebe zuständig. Auch sie agieren entweder intern oder extern. Interne Aktoren verändern den Zustand des Systems; so regulieren unter anderem Gebläse und Heizung die innere Temperatur. Externe Antriebe wie Motoren und Pumpen dienen hingegen der Fortbewegung des Roboters oder der Ausführung von Tätigkeiten durch Manipulatoren wie den Roboterarm

 

Mobile Robotik und ihre Anwendungsbereiche

Das Anwendungsspektrum mobiler Robotik ist schier unbegrenzt, denn aufgrund intelligenter Technologie und eigenständiger Arbeitsweise können entsprechende Apparate vielseitig genutzt werden. Dabei geht ihr Einsatz über Produktionshallen hinaus – auch in alltäglichen Situationen findet mobile Robotik ihren Platz. Ein Beispiel hierfür stellen halbautonome Staubsauger dar. Wie ihre klassischen Vorgänger reinigen sie den heimischen Boden mithilfe eines Gebläses, welches Unterdruck erzeugt und so Schmutzpartikel aufnimmt. Im Gegensatz zu handgeführten Modellen benötigen autarke Staubsauger allerdings keine Führung durch einen Menschen, sondern verfolgen vorprogrammierte Bewegungsmuster und können durch Bodensensorik auf Hindernisse wie beispielsweise Stufen dynamisch reagieren. Lediglich vor dem Hintergrund ihrer Energieversorgung sind besagte Modelle in der Regel eingeschränkt.

Im Rahmen industrieller Fertigungen kommt die mobile Robotik vermehrt im Bereich des Transports zum Einsatz. Müssen für die Produktion notwendige Werkstoffe an eine bestimmte Maschine zur Weiterverarbeitung oder Werkstücke zur Lagerung befördert werden, übernehmen spezielle Roboter den Transport. Die Modernisierung logistischer Strukturen und Vorgänge steigert Effizienz, mindert langfristig Kosten und trägt mitunter zu einem sichereren Arbeitsumfeld bei. Als Bindeglied zwischen einzelnen Arbeitsschritten stellt die mobile Robotik bereits heute eine wichtige Komponente der sogenannten intelligenten Fabrik dar.

Zu den Anwendungsbereichen mobiler Robotik gehören darüber hinaus Terrorprävention, Katastrophenschutz und Militär. Ob am Meeresgrund, bei der Entschärfung und Räumung eines Sprengkörpers oder aber als Drohne in der Luft – halbautonome Roboter übernehmen Aufgaben, bei welchen der Mensch zu Schaden kommen könnte. Weitere Anwendungsfelder mobiler Robotik sind unter anderem die Agrarwirtschaft als auch der öffentliche Straßenverkehr samt selbstfahrenden Kraftfahrzeugen.

 

 

Mechatronische Kompetenz trifft Robotik - Harmonic Drive SE

Synonyme

Autonomer mobiler Roboter