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Fahrerlose Transportfahrzeuge

LoadRunner organisiert sich im Schwarm

Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML entwickelt mit dem LoadRunner eine neue Generation fahrerloser Transportfahrzeuge. Das System kann sich dank künstlicher Intelligenz und Kommunikation über 5G im Schwarm organisieren und selbstständig Aufträge annehmen.

Bild: Fraunhofer-Institut IML

Bild: Fraunhofer-Institut IML

Durch Corona-Krise erfuhr der Online-Handel einen Wachstumsschub. Vor allem Waren des täglichen Bedarfs wie Lebensmittel oder Drogerieprodukte werden laut einer Studie des Bundesverbands E-Commerce und Versandhandel Deutschland (BEHV) viel häufiger im Internet bestellt als vor der Pandemie.

Um das Paketaufkommen zu bewältigen, soll der LoadRunner künftig eine Hilfe für Händler darstellen. Das fahrerlose Transportfahrzeug wurde vom Fraunhofer IML in Dortmund entwickelt und kann in einer Geschwindigkeit von bis zu zehn Metern pro Sekunde Objekte sortieren und befördern. „Die Fahrzeuge können wie ein Sportwagen beschleunigen und dringen in eine ganz neue Leistungsklasse vor“, betont Prof. Dr. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IML. Der LoadRunner sei ein zentraler Mosaikstein für die Logistik von morgen.

Schwarm passt verhalten selbstständig an

Der Transportroboter arbeitet in einem Schwarmsystem. Grundlage dafür war ein zuvor am Fraunhofer IML entwickelter Drohnenschwarm. Dabei imitieren 20 Drohnen das Verhalten eines Vogelschwarms. Die einzelnen Drohnen orientieren sich am Verhalten ihrer Nachbarn und passen ihre Flugrichtung und Geschwindigkeit laufend an. Aus den Wechselwirkungen der individuellen Entscheidungen entsteht eine Schwarmintelligenz, die keine zentrale Koordination benötigt. Das Schwarmsystem nutzt Verfahren simulationsbasierter künstlicher Intelligenz.

„Der LoadRunner ist mit einem omnidirektionalem Fahrwerk ausgestattet, Fahrt- und Drehrichtung sind komplett unabhängig voneinander. Somit kann sich das neue Transportfahrzeug auch während der Fahrt in jede beliebige Richtung drehen, ohne rangieren zu müssen“, erklärt Moritz Roidl, Wissenschaftler am Fraunhofer IML. Die Roboter orientieren sich mit Hilfe einer Bodenkamera an Bord. Diese erstellt 400 Bilder pro Sekunde vom zuvor eingelesenen Untergrund. Dadurch kann sich das Fahrzeug auch bei hoher Geschwindigkeit in engen Formationsfahrten genau lokalisieren.

Als einzelnes Fahrzeug ist das FTS in der Lage, Pakete bis zu einem Gewicht von 30kg zu transportieren und sortieren. Bei schwereren Objekten arbeiten die Fahrzeuge im Verbund und ermöglichen dadurch auch den Transport von großen und sperrigen Objekten. Dabei kann jeder LoadRunner zusätzlich bis zu vier passive Anhänger ankoppeln. Vier Elektromotoren treiben das FTS an. Um die transportierte Last abzugeben, bremst das Fahrzeug kurz vor dem Ziel ab. Dadurch rutscht das gelieferte Objekt vom Roboter auf die Abgabefläche.

13.000 Sendungen pro Stunde

Das Fraunhofer IML hat das System in der Paketsortierung getestet: Mit etwa 60 Fahrzeugen ließen sich 13.000 Sendungen pro Stunde abarbeiten — Leistungsbereiche von klassischen Sortiersystemen. Für das System des Fraunhofer Instituts wird im Gegensatz zu konventionellen Sortiersystemen wesentlich weniger fest installierte Infrastruktur benötigt. Zudem kann es schneller in Betrieb genommen werden. DankkKünstlicher Intelligenz kann der LoadRunner selbstständig Aufträge annehmen und abarbeiten. Die LoadRunner sollen in Zukunft über 5G sicher kommunizieren und mittels Blockchain eigenständig Pay-per-Use-Verträge abschließen.

Einsatz im Freien

Derzeit arbeitet das Projektteam an der Umsetzung eines Outdoor-LoadRunners. „Durch die 5G-Technologie kann das Fahrzeug ebenso im Außenbereich eingesetzt werden. Auf technologischer Basis des Indoor-LoadRunners könnte sich der Outdoor-LoadRunner per Mobilfunk beispielsweise auf einem Firmengelände zwischen den Lagerhallen bewegen“, so Roidl.


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