VON: JASON WALKER
Was ist Autonomie? Für Menschen ist Autonomie das, was es uns ermöglicht, Aufgaben wie Gehen, Sprechen, Winken, Türen öffnen, Knöpfe drücken und Glühbirnen auswechseln zu erledigen. Und bei Robotern ist Autonomie genau dasselbe.
Autonome Roboter können, genau wie Menschen, eigene Entscheidungen treffen und dann entsprechende Handlungen oder Aktionen ausführen. Ein wirklich autonomer Roboter ist ein Roboter, der seine Umgebung wahrnehmen kann, Entscheidungen auf Grundlage dessen treffen kann, was er wahrnimmt und/oder worauf er hinsichtlich des zu Erkennenden programmiert wurde, und der dann eine Bewegung oder Manipulation innerhalb dieser Umgebung ausführt. Im Hinblick auf die Mobilität von Robotern umfassen diese entscheidungsbasierten Handlungen oder Aktionen beispielsweise grundlegende Aufgaben wie Anfahren, Anhalten und Umfahren von im Weg befindlichen Hindernissen.
Bevor wir erörtern, was einen autonomen Roboter wirklich ausmacht, sollten wir uns mit einem der häufigsten Missverständnisse im Zusammenhang mit den mobilen Robotern von heute befassen.
Was sind autonome Roboter?
Bei echten autonomen Robotern handelt es sich um intelligente Maschinen, die selbstständig Aufgaben ausführen und in einer Umgebung arbeiten können, ohne dass der Mensch sie steuert oder eingreifen muss. Dieses Maß an Autonomie gibt den Mitarbeitern die Möglichkeit, langweilige, gefährliche oder schmutzige Aufgaben an den Roboter zu delegieren, damit sie selbst mehr Zeit für die interessanten, ansprechenden und wertvollen Teile ihrer Arbeit haben.
In den letzten 15 bis 20 Jahren wurde die Robotik vor allem für ferngesteuerte, mobile Roboter mit Kameras eingesetzt, um etwas sehen zu können, das sich außer Reichweite befindet, oder für sehr einfache Anwendungen in der Industrie oder in Lagern. So werden zum Beispiel nicht nur fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) für den Materialtransport in Fabriken und Lagern eingesetzt, sondern auch Flugroboter (Drohnen) für die Katastrophenhilfe und Unterwasserroboter für die Suche und Entdeckung von Schiffswracks in den tiefsten Gegenden unserer Ozeane. Obwohl sich dieser Einsatz von Robotern im Laufe der Jahre als extrem effektiv erwiesen hat, sind die genannten Beispiele keineswegs repräsentativ für den Einsatz von wirklich autonomen Robotern.
Der Begriff „Roboter“ wurde im Laufe der Jahre immer wieder von Unternehmen verwendet, die ihre Kunden glauben machen wollen, dass es sich bei ihrem Produkt um eine Art hochentwickelte künstliche Intelligenz (KI) handelt. Darüber hinaus wurde die tatsächliche Definition eines autonomen Roboters zu stark vereinfacht und oft austauschbar mit vorprogrammierten Maschinen verwendet – ganz zu schweigen von automatisierten Aktoren wie Roboterarmen oder Bewegungssteuerungssystemen.
Das schlimmste Beispiel für einen (nicht wirklich) autonomen Roboter
Häufig werden die klassischen Industriemaschinen, die man beispielsweise an einem Fließband eines Automobilherstellers sieht, fälschlicherweise als Roboter bezeichnet. Obwohl es sich um erstaunliche technische Meisterleistungen handelt, sind dies gar keine Roboter, sondern eher Werkzeugmaschinen, die mit numerischen Computersteuerungen (CNC) arbeiten.
Im Gegensatz zu einem wirklich autonomen Roboter sind diese Industriemaschinen vorprogrammiert, um eine sich wiederholende Bewegung auszuführen. Sie sind nicht in der Lage zu reagieren. Was würde zum Beispiel passieren, wenn einer dieser so genannten Roboter, die für die Montage eines sich im Kofferraum eines Autos befindenden Ersatzreifens zuständig sind, in die Situation eines geschlossenen Kofferraums geriete? Würde der „Roboter“ wissen, dass er den Reifen nicht montieren soll? Wahrscheinlich nicht. Stattdessen würde diese Maschine weiterhin ihre vorprogrammierte Aufgabe ausführen und den Reifen höchstwahrscheinlich durch den Kofferraumdeckel hindurch zu pressen verrsuchen. Wäre die Maschine wirklich ein autonomer Roboter, dann wüsste sie aufgrund der Informationen, die sie aus der Wahrnehmung der Situation und dem Wissen, dass der Kofferraum nicht offen war, gewonnen hat, dass sie den Reifen nicht montieren sollte.
Warum der Roomba ein echter autonomer Roboter ist
Um autonome mobile Roboter vollständig zu verstehen, muss man sie in Aktion sehen. Einer der bekanntesten und wohl auch produktivsten wirklich autonomen Roboter auf dem heutigen Markt ist der Roomba. Der Roomba ist zwar ein Verbraucherprodukt, aber seine Fähigkeiten und Funktionen lassen sich auch auf den Lager- und Industriebereich übertragen und haben die AMRs zu einer weithin zugänglichen Technologie gemacht.
Der Roomba kann Entscheidungen treffen und handeln, je nachdem, was er in seiner Umgebung wahrnimmt. Er kann in einem Raum platziert und allein gelassen werden, und er wird seine Arbeit ohne Hilfe oder Überwachung durch einen Menschen erledigen.
Eine Reihe von Sensoren ermöglicht es dem Roomba, seine Umgebung wahrzunehmen, auf der Grundlage dieser Wahrnehmungen einen Aktionsplan zu erstellen und dann die entsprechende Aktion auszuführen. Die gleichen Konzepte gelten für Lagerroboter. Wenn ein AMR auf ein Hindernis stößt (wie eine Palette), während er bestimmte Aufgaben im Lager erledigt, umgeht er das Problem und fährt ohne menschliches Eingreifen fort.
Einfach ausgedrückt ist ein autonomer Roboter ein Roboter, der basierend auf Informationen, die er wahrgenommen hat, selbst über die Ausführung einer entsprechenden Aktion entscheidet. Wenn Sie mehr über autonome Roboter oder ihre unendlichen Anwendungsmöglichkeiten erfahren möchten, kontaktieren Sie uns gerne noch heute. Sollten Sie sich nicht sicher sind, wie ein autonomer mobiler Roboter für Sie hilfreich sein könnte, finden Sie hier 8 großartige Beispiele.
8 Anwendungsmöglichkeiten für autonome Roboter
- AMRs für die Logistik
Auch wenn sich die Möglichkeiten von AMRs ständig weiterentwickeln, ist die grundlegendste und am weitesten verbreitete Anwendung für diese Maschinen der Materialtransport. AMRs können Bestellungen unzählige Male am Tag quer durch ein Lager oder eine Versandeinrichtung transportieren. Der Transport ist eine arbeitsintensive Aufgabe, und der Einsatz von Robotern für diese Art von Aufgaben ist eine der einfachsten Möglichkeiten, menschliche Arbeitskräfte für wichtigere Aufgaben freizusetzen, ohne die Arbeitsabläufe zu stören.
- AMRs für den elektronischen Handel
AMRs für E-Commerce-Anwendungen gibt es in vielen Formen, von fahrenden Wagen bis hin zum mobilen Manipulieren und mehr. Da AMR-Plattformen mehrere Zubehörteile enthalten können, sind sie aufgrund ihrer Flexibilität ideal für eine Reihe von Anwendungen, sogar innerhalb spezifischer Applikationen wie Transport und Sortierung.
Heute werden AMRs unter anderem für folgende Aufgaben eingesetzt:
- Auftragsabwicklung
- Handhabung von Rücksendungen
- Transport und Sortierung von Rohstoffen
- Sortierung von Paketen
- Bestandsverwaltung
- AMRs für die Lagerhaltung
Lager und Distributionszentren sind heute riesig, einige erstrecken sich über eine Fläche von mehr als 100.000 Quadratmetern. Wenn AMRs in Lageranwendungen eingesetzt werden, eignen sie sich am besten für das schwere Heben und den Transport von Waren innerhalb dieser Räume. Die Beauftragung von AMRs mit grundlegenden Lagertätigkeiten reduziert die Zeit, die die Mitarbeiter in einem Lager verbringen, und ermöglicht es ihnen, an wertschöpfenderen Aufgaben zu arbeiten.
Ein besonderes Merkmal von AMRs ist ihre Fähigkeit, in offenen Räumen zu „sehen“ und zu orten. AMRs scannen ihre Umgebung mit Lasern. Ihre eingebetteten Systeme analysieren sodann die Sensordaten, so dass sie Hindernisse erkennen und sich sicher bewegen zu können. In riesigen Lagerhallen gibt es jedoch keine Wände, Pfosten oder andere feste Elemente, die viele AMRs benötigen, um effektiv zu navigieren. Daher erfordert diese Umgebung einen AMR, der über ein Navigationssystem verfügt, das speziell für den Lagerbetrieb entwickelt wurde.
Eine andere wichtige Aufgabe in der Lagerhaltung und Distribution ist die Palettierung – ein monotoner, sich wiederholender Prozess, der sich gut für die Automatisierung eignet. Um diese Aufgabe zu beschleunigen und den Mitarbeitern die Möglichkeit zu geben, sich anderen Tätigkeiten zu widmen, werden jetzt AMRs für die Palettierung eingesetzt. Mit AMR-Plattformen, Hubplatten und Roboterarmen kann die Palettierung fast vollständig automatisiert werden. Palettierroboter können jeden Schritt des Prozesses – Beladen, Transport und Entladen – autonom, effizient und genau ausführen.
- AMRs und mobile Manipulatoren für die Fertigung
Die Vielseitigkeit von AMRs macht sie ideal für die sich ständig verändernde, dynamische Welt der Fertigung. AMRs, die so konzipiert sind, dass sie leicht eingerichtet und von Mitarbeitern in bestehenden Fabriken genutzt werden können, ermöglichen es Unternehmen jeder Größe, die Fähigkeiten von AMRs für eine unendliche Vielfalt von Aufgaben zu nutzen.
Neben dem Transport von Teilen in der Produktion und von Fertigprodukten können AMRs, die mit Zubehör wie Förderern oder Roboterarmen ausgestattet sind, den Herstellungsprozess unterstützen. Beispielsweise können AMRs mit Roboterarmen Produkte sortieren, aufnehmen und verpacken, wobei sie sich dynamisch an mehrere Orte bewegen können.
Statische Förderer werden seit langem in der Fließbandarbeit eingesetzt, da sie zur Beschleunigung von Produktion und Sortierung beitragen. Durch den Einbau eines Förderers in einen AMR können die Förderkapazitäten jetzt flexibel und mobil sein. AMRs mit eingebauten Förderern können mit statischen Förderern verbunden werden, um die Produkte effektiver durch die Anlage zu transportieren.
AMRs mit Anbaugeräten, die Lasten heben und an Wagen anschließen können, ermöglichen es den Robotern, Nutzlasten zu be- und entladen und in einigen Fällen ohne menschliches Eingreifen an Wagen anzuschließen. Die Kombination von Wagentransport und Be-/Entladen in einem AMR ist eine relativ neue Fähigkeit, die jedoch weitere potenzielle Anwendungen für autonome Roboter schaffen wird.
- AMRs für Rechenzentren
Der sichere autonome Transport ist ein integraler Bestandteil des Betriebs von Rechenzentren und Forschungseinrichtungen, was eine neue Anwendung für AMRs geschaffen hat. Autonome Roboter, die mit Schließfächern und Schränken ausgestattet sind, können für den sicheren Transport von hochwertigen Materialien eingesetzt werden und gewährleisten, dass das ordnungsgemäße Protokoll für die Lieferkette eingehalten wird. Dies ermöglicht auch eine sofortige, genaue und leicht zugängliche Dokumentation des Prozesses.
- AMRs im Gesundheitswesen
Da sich die Fähigkeiten und die Benutzerfreundlichkeit von AMRs verbessern, entdecken viele Branchen innovative Anwendungen für Roboter. Heute werden immer mehr autonome Roboter im Gesundheitswesen für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt.
In erster Linie sind AMRs ein nützliches Instrument zur Rationalisierung des Transports von Verbrauchsmaterialien und Medikamenten in Gesundheitseinrichtungen. Dies ist in Abteilungen für Infektionskrankheiten besonders wichtig, da so verhindert wird, dass das Pflegepersonal häufig mit potenziellen Verunreinigungen in Berührung kommt; dennoch ist sichergestellt, dass die Patienten eine angemessene Behandlung erhalten. Zweitens können medizinische AMRs auch in der Hygiene eingesetzt werden. Roboter können mit virusabtötenden UV-Lampen oder Dekontaminationssprays ausgestattet werden, die einen Raum oder einen Bereich reinigen, ohne dass Menschen potenziellen Schäden ausgesetzt werden.
- AMRs in der Biotechnologie
Auf dem schnell wachsenden Markt für Biopharmazeutika müssen Biotech-Unternehmen stark regulierte Produktionsprozesse einhalten, was arbeitsintensive Aufgaben bedeuten kann. So sind beispielsweise die Probenahme und Wartung von Zellkulturprozessen arbeitsintensiv und erfordern rund um die Uhr eine ständige Überwachung. Autonome mobile Roboter in Kombination mit Roboterarmen können eingesetzt werden, um wertvolle Prozessinputs zu kontrollieren, regelmäßige Überwachungsaufgaben durchzuführen und die Abfallbeseitigung aus der Produktionslinie sicher zu verwalten.
Wenn AMRs die sich wiederholenden Aufgaben übernehmen, können sich die Mitarbeiter auf kritische Schritte im biopharmazeutischen Herstellungsprozess konzentrieren, wie zum Beispiel die Verfolgung von Wachstumsparametern, die kontinuierliche Testung und die Durchführung notwendiger Anpassungen im Laufe der Entwicklung.
- AMRs für Forschung und Entwicklung
In der Forschung und Entwicklung werden AMRs eingesetzt, um langwierige Transportaufgaben bei sich wiederholenden Testverfahren oder anderen technischen Anforderungen zu minimieren. Darüber hinaus werden AMRs immer mehr zu einem Teil der Forschung selbst.
Ein wichtiger Innovationsbereich ist zum Beispiel die Entwicklung von Sensoren und Robotermanipulationstechnik. Während diese Studien voranschreiten, suchen Forscher nach Möglichkeiten, die Technologie zu mobilisieren. Aber viele Organisationen haben nicht die Zeit oder die Mittel, um eigene Plattformen zu bauen. Mit einem flexiblen AMR können die für die Forschung verwendeten Sensoren und Manipulatoren leicht in die mobile Plattform integriert werden, was diesen sich entwickelnden Technologien eine einfach zu bedienende, autonome Mobilität verleiht und Unternehmen und Forschungseinrichtungen viel Zeit und Geld im Entwicklungsprozess spart.
Entscheidende Komponenten eines autonomen Roboters
Die Schlüsselkomponenten des oben geschilderten autonomen Handelns umfassen diese drei Schlüsselkonzepte: Wahrnehmung, Entscheidung und Betätigung.
Wahrnehmung
Für den Menschen erfolgt die Wahrnehmung fast ausschließlich über unsere fünf Sinne. Augen, Ohren, Haut, Haare und viele andere biologische Mechanismen werden eingesetzt, um die Welt wahrzunehmen. Für einen Roboter bedeutet Wahrnehmung Sensoren. Laserscanner, Stereokameras (Augen), Stoßsensoren (Haut und Haare), Kraft-Drehmoment-Sensoren (Muskelbelastung) und sogar Spektrometer (Geruch) werden als Eingabegeräte für einen Roboter verwendet, damit er seine Umgebung „sehen“ und wahrnehmen kann. Und wie bei Menschen und Robotern können wir jetzt auch an andere Arten von Informationseingaben denken, wie zum Beispiel die unendliche Datenmenge aus dem Internet. Tatsächlich könnte man sich das Internet der Dinge als ein endloses Meer von Sensoren mit sehr langen Drähten vorstellen, die zu den Robotern zurückreichen, die diese nutzen könnten.
Entscheidung
Bei den Menschen trifft das Gehirn die meisten Entscheidungen, in manchen Fällen auch unser „Bauchgefühl“ oder sogar unser neuronales System. Unser Gehirn trifft Entscheidungen auf höherer Ebene, zum Beispiel darüber, wie z.B. wo wir hinlaufen wollen. Aber manchmal steht unsere Biologie über unserem Gehirn, und unser Körper reagiert auf Dinge, bevor unser Gehirn überhaupt merkt, was passiert. Diese reflexartigen Verhaltensweisen, wie zum Beispiel das Schließen der Augenlider, um ein umherfliegendes Trümmerteil nicht abzubekommen, laufen schneller und ohne die Erlaubnis unseres Gehirns ab, einfach um uns zu schützen.
Autonome Roboter verfügen über eine ähnliche Entscheidungsstruktur. Das „Gehirn“ eines Roboters ist in der Regel ein Computer, der Entscheidungen basierend auf seinem Auftrag und den jeweils vermittelten Informationen trifft. Roboter verfügen aber auch über eine Fähigkeit, die dem neurologischen System des Menschen ähnelt, bei dem die Sicherheitssysteme schneller und ohne die Erlaubnis des Gehirns arbeiten; bei Robotern arbeitet das Gehirn sogar mit der Erlaubnis des Sicherheitssystems. In einem autonomen Roboter nennen wir dieses „neurologische“ System ein eingebettetes System. Es arbeitet schneller und mit höherer Autorität als der Computer, der einen Missionsplan ausführt und Daten analysiert. Auf diese Weise kann der Roboter entscheiden anzuhalten, wenn er ein Hindernis in seinem Weg bemerkt, ein Problem mit sich selbst erkennt oder oder wenn sein Not-Aus-Knopf gedrückt wird.
Betätigung
Der Mensch hat Aktoren, die Muskeln genannt werden. Es gibt sie in allen möglichen Formen und sie führen alle möglichen Funktionen aus – vom Greifen nach einer Tasse Kaffee bis hin zum Schlagen unseres Herzens und dem Pumpen von Blut. Auch Roboter weisen verschiedene Arten von Aktoren auf, und das Herzstück des Aktuators ist normalerweise ein Motor. Egal, ob es sich um ein Rad, einen Linearantrieb oder einen Hydraulikzylinder handelt, es gibt immer einen Motor, der Energie in Bewegung umwandelt.
Unsere komplette Flotte autonomer mobiler Roboter verfügt über Wahrnehmung (durch ihre LiDAR- und Vision-Technologie), Entscheidungsfindung und Antrieb (in Form von Rädern). Unsere Roboter sind in der Lage, in jedem Teil des Lagers zu arbeiten und Material im Lager zu bewegen, wodurch unproduktive Laufzeiten für Menschen vermieden werden. Dies wiederum führt zu einer deutlichen Steigerung der Produktivität und einer Senkung der Zykluszeiten.
Interessiert? Lassen Sie uns reden!
