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Smarter Leichtbau Forscher machen Roboter mit Digitalem Zwilling fit fürs Kommissionieren

Quelle: ISW der Universität Stuttgart 6 min Lesedauer

Als universelle Arbeitsmaschine erobern Roboter immer weitere Bereiche. Doch die Arbeit als Kommissioniersystem ist dabei nicht trivial. Forscher aus Stuttgart ändern das derzeit.

Bild 1: So sieht der Prototyp des neuartigen, präzisen Kommissionierroboters aus, den Forscher von der Universität Stuttgart per Digitalem Zwilling die nötige Einsatzfähigkeit geben werden. Roboterexperten aus der Industrie sind ebenfalls mit dabei.(Bild: Premium Robotics)
Bild 1: So sieht der Prototyp des neuartigen, präzisen Kommissionierroboters aus, den Forscher von der Universität Stuttgart per Digitalem Zwilling die nötige Einsatzfähigkeit geben werden. Roboterexperten aus der Industrie sind ebenfalls mit dabei.
(Bild: Premium Robotics)

Beim Einsatz von Robotersystemen steht die Entlastung der Beschäftigten bei repetitiven und körperlich anstrengenden Tätigkeiten im Vordergrund. Eine besondere Herausforderung für ein Robotersystem stellt aber die gemischte Kommissionierung im Warenlager dar. Aber das Handhaben schwerer Einzelgewichte aus oft unergonomischen Positionen stellt eine enorme Belastung für die Beschäftigten dar. Gleichzeitig gestaltet sich die Suche nach neuen Arbeitskräften für die Ausübung dieser Tätigkeiten sehr schwierig. Weil bei der gemischten Kommissionierung jedoch viele unterschiedliche Artikeltypen gehandhabt werden müssen – und somit eine hohe Flexibilität gefordert ist – ist dieses Feld für Automatisierungssysteme sehr anspruchsvoll. Auch gibt es kaum bestehende Anlagen in diesem Bereich. Als Tochterunternehmen von robomotion entwickelt aber nun Premium Robotics einen neuartigen Leichtbauroboter, der zur Automatisierung dieser Art von Logistikprozessen dienen soll.

Digitaler Zwilling macht Leichtbauroboter präzise

Das dort entwickelte Robotersystem stellt eine skalierbare Alternative dar, welche in bestehende Warenlager integriert werden kann, um so das Personal entsprechend zu entlasten. Für den ausfallsicheren Betrieb ist aber die genaue Kenntnis über die Position des TCP (Tool-Center-Point) des Roboters erforderlich. Dabei stellt die Nachgiebigkeit aufgrund des Leichtbaus eine besondere Herausforderung dar, weil Abweichungen des TCP nicht direkt erfasst werden können. Diese Abweichungen sollen zur Genauigkeitssteigerung kompensiert werden. Um das zu erreichen, wird im Rahmen eines Forschungsprojekts ein Digitaler Zwilling entwickelt, der das Robotersystem mit unterschiedlicher Modelltiefe unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer, elastischer Effekte abbilden kann. Er soll über den gesamten Produktentstehungs- und -lebenszyklus hinweg eingesetzt werden. Sowohl in der Entwicklungsphase zur Auslegung mechanischer Baugruppen als auch für innovative Algorithmen zur Antriebsregelung sollen die Modelle genutzt werden. Zusätzlich können durch den Digitalen Zwilling vorhandene Regelparameter im Betrieb der Anlage zyklisch optimiert oder auch Änderungen am System für Predictive Maintenance überwacht werden.

Entwicklungspartnerschaft aus Forschung und Industrie

In diesem Forschungsprojekt kooperieren zwei Institute der Universität Stuttgart: das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), sowie das Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM) mit zwei Unternehmen. Dabei handelt es sich um ISG Industrielle Steuerungstechnik und robomotion. Gemeinsam werden die Herausforderungen des Leichtbaus und die Entwicklung eines Digitalen Zwillings adressiert. Im Folgenden wird das neuartige Robotersystem von Premium Robotics vorgestellt, für das die besagten Modelle entwickelt werden.

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