Das Projekt 'fast robotics': Nahezu sämtliche Kommunikation zwischen Roboter, ambienten Sensoren, Bauteil und Steuerungstechnik erfolgt mit Hilfe der neuen Lösung kabellos, dezentral und in Echtzeit über Cloud-Lösungen.

© Fraunhofer-IFF

Ihr Ansatz beruht seitens der Softwaresysteme auf einer Transformation der bisher streng hierarchisch organisierten Automatisierungspyramide hin zu einem hochgradig vernetzten System. Zudem haben sie Assistenzroboter mit intelligenten Grundfertigkeiten ausgestattet, die sich nur im Zusammenspiel von vernetzten, ausgelagerten IT-Diensten auf leistungsfähiger Rechentechnik realisieren lassen. Die dafür notwendige Hard- und Software haben die Ingenieure des Fraunhofer IFF selbst entwickelt.

Prof. Norbert Elkmann, Leiter des Geschäftsfelds Robotersysteme am Fraunhofer IFF und Koordinator des Projekts ‚fast-robotics‘: „Unser Ziel war es, mit leistungsfähiger Funktechnologie eine drahtlose Echtzeitkommunikation zwischen dezentralen, mobilen Roboteranwendungen und der sie umgebenden Infrastruktur umzusetzen. Die notwendige Rechentechnik kann nun auf externe Server auslagert und Kernfunktionen des Roboters wie die Sensordatenverarbeitung und Bewegungsgenerierung über Cloudlösungen bereitgestellt werden. Für die Demonstration haben wir uns bewusst für das sehr anspruchsvolle Szenario ‚Montage im Fließbetrieb‘ entschieden. Es hat eine weit höhere Komplexität als bei stillstehenden Objekten und unterstreicht die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit der Entwicklungen.“

Im Projekt 'fast robotics' haben die Robotikexperten des Fraunhofer IFF mit den beteiligten Entwicklungspartnern eine neue, kabellose Steuerungsarchitektur für mobile Assistenzroboter entwickelt, mit der diese sogar in der Fertigung am Fließband eingesetzt werden können.

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Um ihr Ziel zu erreichen, haben die Forschenden den gesamten Prozess der Informationsübertragung zwischen den Teilnehmern eines solchen Netzwerks neu denken und gestalten müssen. Christoph Walter, Projektleiter am Fraunhofer IFF, erläutert: „Unter anderem konnten wir so die statistische Zuverlässigkeit und das Antwortverhalten von drahtlosen Kommunikationskanälen sowie Clouddiensten verbessern. Außerdem haben wir anwendungsspezifische Fehlertoleranzstrategien für die Kontrolle der Roboter entwickelt. Auf dieser Grundlage ist eine neue Roboterkontrollarchitektur entstanden, welche auf der Vorberechnung relevanter Handlungsvarianten zur Laufzeit basiert und damit schnelle Reaktionszeiten mit höherwertigen Erkennungs- und Planungsfunktionen verbindet.“

Im Ergebnis können nun mobile und auch stationäre Roboter mit Hilfe einer Funk-Infrastruktur in Echtzeit drahtlos überwacht, lokalisiert, konfiguriert und gesteuert werden. Das vereinfacht auch die Integration externer Sensoren, beispielsweise stationärer Kameras zur Kontrolle der Roboterumgebung und darauf aufbauender Dienste. Zurdem können leichtere und flexiblere mobile Roboter und Manipulatoren gebaut werden, da diese nicht mehr ihre gesamte Rechentechnik und Energieversorgung mit sich führen müssen.