Roboter für die Einzelhandelslogistik

Ausgangssituation

Die Logistikbranche ist aufgrund des wachsenden Handelsvolumens von Consumer-Produkten und im professionellen Umfeld einem hohen Kosten- und Zeitdruck ausgesetzt. Robotikinnovationen ermöglichen Unternehmen, wirtschaftlich sinnvoll auf diese Anforderungen zu reagieren und bisher manuell ausgeführte Tätigkeiten intelligent und flexibel zu automatisieren. Eine zentrale Anforderung hierfür ist, dass Robotersysteme ein großes Sortiment an Einzelobjekten erkennen und handhaben können. So sind sie bspw. in der Lage, gemischte Warensendungen auf Kundenbestellung zusammenzustellen. Und auch im Einzelhandel lässt sich diese Schlüsselfunktion einsetzen: Robotersysteme können dann z. B. Inventuren durchführen und kontinuierlich prüfen, ob die Waren entsprechend dem gewünschten Ladenbild sortiert und ausreichend im Regal vorhanden sind.

Kompetenzen und Anwendungsbeispiele

Das Fraunhofer IPA entwickelt kundenspezifische Systemlösungen für die Einzelhandelslogistik. Zu diesen Automatisierungslösungen zählen z. B. die Aufnahme, der Transport oder auch das Packen von Waren. Je nach Anwendung bietet das Institut die Entwicklung von Komplettsystemen sowie von hierfür nötigen Einzeltechnologien wie Navigation, Wahrnehmung oder mobile Manipulation für das jeweilige Einsatzszenario.

Freie Navigation

Mit den verschiedenen Robotiktechnologien des Fraunhofer IPA ist eine Vielzahl an Anwendungen für die Einzelhandelslogistik realisierbar. Beginnend mit der freien Navigation, können fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) autonom Transportvorgänge ausführen und bspw. Waren zu Kommissionierplätzen bringen. Der Vorteil der IPA-Navigationssoftware: Bisher oft erforderliche, aufwendig geplante Infrastruktur in der Einsatzumgebung ist nicht mehr erforderlich, sodass die Fahrwege basierend auf Sensorinformationen sehr präzise und zugleich flexibel anpassbar sind.

Objekterkennung

Damit Roboter neben standardisierten Objekten wie Paletten oder Kisten auch individuelle Produkte erkennen können, haben die IPA-Wissenschaftler eine 3D-Objekterkennung entwickelt. Damit können neue Produkte schnell eingelernt, klassifiziert und vom Robotersystem wiedererkannt werden. Dadurch, dass das System Farb-, Form- und Texturmerkmale abgleicht, kann es auch ähnliche Objekte voneinander unterscheiden. Ebenso sind wechselnde Lichtverhältnisse oder partielle Verdeckung unproblematisch. Zudem berechnet das System direkt mögliche Griffe, mit denen der jeweils verwendete Greifer das Zielobjekt aufnehmen kann.

(Mobile) Manipulation

Die Berechnung der Greifbewegung ist entscheidend für die Manipulation. Ein mobiler Manipulator, also eine Kombination aus FTF und Roboterarm, kombiniert das automatische Greifen und Transportieren von Waren sowie das Packen von Kundenbestellungen. Hierfür hat das Fraunhofer IPA eine flexible Softwareumgebung entwickelt, die Algorithmen für kinematische Berechnungen und verschiedene Komponenten zur kollisionsfreien Manipulation vereint.

Neben dem Einsatz in Warenlagern sind die vorgestellten Technologien auch in der Einzelhandelslogistik nutzbar: Hier haben die Experten für einen Kunden ein System entwickelt, das Regale auf korrekte und vollständige Befüllung kontrolliert.

Die vorgestellten Anwendungen können sowohl lokal als auch über eine firmeninterne oder externe Cloud-Architektur integriert werden: Beispielsweise wären dann einmal eingelernte Objekte für die Objekterkennung zentral verfügbar, ebenso könnte die Navigation kooperativ und unter Auswertung der Sensordaten aller FTF erfolgen.

Leistungsangebot

• Erweiterung bestehender Automatisierungslösungen für Einzelhandelslogistik z. B.  Automatisierung von Pick-and-Place-Arbeitsplätzen
• Machbarkeitsanalysen, Planung, Konzeption und Realisierung neuer Anwendungen sowohl hardware- als auch softwareseitig bspw. für das Kommissionieren kundenindividueller Bestellungen, Durchführen von Inventuren oder kontinuierliche Prüfen des Warenbestandes
• Bereitstellung, Anpassung, Inbetriebnahme und Lizenzierung bestehender Softwarebibliotheken und Algorithmen zur Objekterkennung, Navigation und Manipulation