Autonomes Transportfahrzeug für die Intralogistik

5. Dez 2018 item Redaktion

Studentische Abschlussprojekte beweisen den Erfindungsreichtum des technischen Nachwuchses stets aufs Neue.

Für ihre gemeinsame Masterarbeit am Labor für Antriebstechnik der Hochschule Bochum haben die Studenten Dominik Eickmann und Dennis Hotze ein Intralogistik-Fahrzeug konzipiert und konstruiert. Das 250 kg schwere Vehikel kann maximal 400 kg transportieren, wird von zwei Standard-Autobatterien angetrieben und lässt sich am normalen Stromnetz aufladen. Sogenannte Mecanum-Räder ermöglichen optimale Manövrierbarkeit. Schritt für Schritt soll es zum autonomen Transportfahrzeug weiterentwickelt werden. Dabei verfolgen die von Professor Arno Bergmann betreuten Studenten zwei Ziele: Zum einen soll das Fahrzeug einen tatsächlichen Mehrwert in der Praxis bringen, etwa durch den Transport von Material in die eigene mechanische Werkstatt. Andererseits ist beabsichtigt, somit die Grundlagen für weitere Forschungen im Bereich des autonomen Fahrens zu schaffen. Die Arbeitsgruppe setzt neben Aluminiumprofilen aus unserem MB Systembaukasten auch auf Bauteile, die man ansonsten nur mit Videospielen verbindet. 

Modularität als Grundvoraussetzung 

Am Ende der Entwicklung durch weitere Studenten soll das Fahrzeug in der Lage sein, sich komplett selbstständig über das Gelände der Hochschule Bochum zu bewegen und Gegenstände zu transportieren. Da hier die Gebäude nicht modifiziert werden dürfen, ergibt sich eine spezielle Herausforderung: „Häufig werden autonome Transportfahrzeuge durch Markierungen auf dem Boden oder ähnliche Wegweiser unterstützt. Wir möchten allerdings an der Hochschule die Gebäude nicht modifizieren, daher zählt allein die Technik des Fahrzeugs“, berichtet Herr Professor Bergmann. Da die Sensorik stetig erweitert wird, war besonders Material für einen vollständig modularen Aufbau gefragt. Für die Rahmenkonstruktion und den Schaltschrank wird daher die Profiltechnik des MB Systembaukastens verwendet. 

Generell sieht Professor Bergmann unsere Aluminiumprofile als ideal für die Konstruktion von (autonomen) Transportfahrzeugen an. Modularität und einfache Verbindungstechnik gewährleisten schnelle Anpassung und effizientes Arbeiten. In diesem Fall ermöglichten der Zuschnittservice und vorgefertigte Bohrungen einen Zusammenbau in fünf Tagen. Dank entsprechender CAD-Daten konnten die Studenten zudem in SolidWorks für die gesamte Konstruktion ein virtuelles Modell erstellen und auch das Innenleben des Transportfahrzeugs nachvollziehen. Bei der Konstruktion des Schaltschranks kamen Hutschienen zum Einsatz, die sich auf der Rückseite des Schranks befinden. Da bei handelsüblicher Elektronik stets eine passende Klemme verbaut ist, musste man diese nur einschnappen und konnte sie so direkt im Schaltschrank verbauen. „Es hat also sowohl von der elektronischen als auch von der mechanischen Seite sehr gut funktioniert“, betont der Dozent. 

 

Schrittweise zum autonomen Transportfahrzeug 

Für den Übergang wird für die Steuerung des Fahrzeugs noch auf einen Konsolen-Controller zurückgegriffen. Es handelt es sich dabei um ein handelsübliches XBOX-Modell. Der kabellose Controller ist allerdings nicht das einzige Bestandteil, das ursprünglich aus einer Spielkonsole stammt. Bei der Technik für die Hauptsensoren kam die Kinect-Sensorik der XBOX zum Einsatz. Sie dient eigentlich der Bewegungserkennung für Virtual-Reality-Spiele. Doch da diese Kameras nicht nur grobe Umrisse erkennen, sondern auch über Tiefenwahrnehmung verfügen, sind sie hierfür gut geeignet. Ein 2D-Leader-Sensor misst zudem präzise den Abstand zu Objekten. 20 ringsum verteilte Ultraschall-Sensoren erkennen Hindernisse im Nahbereich. Und auf der Vorder- und Rückseite befinden sich spezielle Sensoren zur Treppenerkennung, sodass rechtzeitig abgebremst werden kann.  

Die eigentliche Arbeit für das Projekt begann für Dominik Eickmann und Dennis Hotze mit einem Systementwurf. Dieser analysierte im Detail die Interaktionen des autonomes Transportfahrzeugs sowohl mit der Umgebung als auch mit dem Anwender. Auf dieser Basis ließen sich die Anforderungen an das Fahrzeug ableiten, wobei insbesondere die Risikoanalyse einen großen Raum einnahm. Angesichts der Spezialisierung des Labors für Antriebstechnik auf Modellbasierte Softwareentwicklung überrascht diese Vorgehensweise nicht. Hierbei wird ein System simuliert, aus dem sich dann direkt Software generieren lässt. In der Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrt kommt diese Methode häufig zur Anwendung. Gleichzeitig weiß man hier am Labor genau, wo man sich wertvolle Unterstützung in anderen Bereichen holen kann: „Mechanik ist generell ein Thema, das wir benötigen, aber selbst nicht beherrschen. Deshalb unterstützen uns die Lösungen von item besonders gut“, fasst Professor Bergmann zusammen. 

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