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Optimierung in der Logistik: Kollisionsfreie Bahnplanung für Paketroboter zur Containerentladung

Arbeitsgruppe:AG Optimierung und Optimale Steuerung
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens ((0421) 218-63861, E-Mail: bueskens@math.uni-bremen.de)
Bearbeiter: Dr. Matthias Knauer ((0421) 218-63863, E-Mail: knauer@math.uni-bremen.de)
Projektpartner: Bremer Institut für Betriebstechnik & angewandte Arbeitswissenschaft
EADS Space Transportation, Bremen
Deutsche Post AG / DHL Express, Zweigstelle Bremen
Laufzeit: 01.05.2004 - 01.07.2004
Bild des Projekts Optimierung in der Logistik: Kollisionsfreie Bahnplanung für Paketroboter zur Containerentladung

In den letzten Jahren konnte die Deutsche Post bereits große Bereiche der Fördertechnik in ihren Verteilzentren erfolgreich automatisieren. Um auch weiterhin mit einer flexiblen und effizienten Logistik wettbewerbsfähig zu bleiben, soll die Automatisierung durch den Einsatz von Robotern weiter vorangetrieben werden.

Versuchsaufbau zur Container-Entladung mittels Paketrobotern (Foto: Deutsche Post AG)Versuchsaufbau zur Container-Entladung mittels Paketrobotern (Foto: Deutsche Post AG)

Roboter haben sich an Arbeitsplätzen, an denen anstrengende Bewegungen mit hoher Taktrate über einen langen Zeitraum hinweg wiederholt werden, bewährt. Viele Unternehmen sehen sich aus finanziellen und auch gesundheitlichen Gründen zunehmend gezwungen, an solchen Handarbeitsplätzen Arbeitskräfte durch Roboter zu ersetzen. Die körperlich belastende und monotone Arbeit der Entladung von Paketgütern eines Containers muss derzeit noch manuell durchgeführt werden. Soll dieser Vorgang von einem Robotersystem vollautomatisch übernommen werden, muss dieses in der Lage sein, über eine Kamera und ein Bildverarbeitungssystem die Positionen der Pakete zu bestimmen. Anschließend muss ein Paket ausgewählt werden, das als nächstes entladen werden soll.

Der Arbeitsbereich eines Industrieroboters wird nicht durch seine eigene Geometrie eingeschränkt. Der Arbeitsbereich eines Industrieroboters wird nicht durch seine eigene Geometrie eingeschränkt.
Hierfür ist schließlich ein Bewegungsablauf des Roboters zu planen. Aufgrund der engen Geometrie in den Containern ist im Regelfall die Berechnung einfacher Punkt-zu-Punkt-Bahnen nicht mehr möglich. Aufgabe der AG Optimierung & Optimale Steuerung in diesem Projekt ist es, optimale Bahnen zu bestimmen, die insbesondere eine Vielzahl unterschiedlichster Beschränkungen an Ort und Geschwindigkeit einhalten müssen. Gleichzeitig muss die zu berechnende Bahn Anforderungen an die Rechenzeit und die Verfahrzeit erfüllen. Nur so kann sich der Einsatz neuer Handhabungs- und Robotertechnik in einem stark gekoppelten Arbeits- und Materialflusssystem, wie in einem Verteilzentrum, positiv auf das gesamte logistische System und sogar auf die gesamte Lieferkette auswirken. Das Marktpotenzial für solche Geräte ist außerordentlich groß, da derzeit weltweit keine vergleichbare Lösung zum Entladen von Containern verfügbar ist.