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Cloud Fahrerlose Transportsysteme über die Cloud navigieren

| Redakteur: Katharina Juschkat

Um fahrerlose Transportsysteme wirtschaftlicher zu gestalten, hat ein Forscherteam des Fraunhofer IPA eine Cloud-basierte Navigationstechnologie entwickelt. Die Software errechnet den intelligentesten Weg und erstellt eine fortlaufend aktuelle Karte.

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Die Cloud-basierte Navigationstechnologie, entwickelt am Fraunhofer IPA, macht den Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen verlässlicher, flexibler und effizienter.
Die Cloud-basierte Navigationstechnologie, entwickelt am Fraunhofer IPA, macht den Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen verlässlicher, flexibler und effizienter.
(Bild: Universität Stuttgart IFF / Fraunhofer IPA / Rainer Bez)

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in vielen Einsatzumgebungen noch immer starre Installationen: Die einzelnen Fahrzeuge folgen meist fest vorgegebenen Routen. Die Informationen über ihre Einsatzumgebung, die sie für die Pfadplanung benötigen, müssen ihre bordeigenen Sensoren laufend erfassen. Stellt sich ihnen ein Hindernis in den Weg, bleiben sie stehen, bis der Weg frei ist. An Kreuzungspunkten kann sich der Verkehr stauen. Einmal eingerichtet, lässt sich das FTS nur noch mit Aufwand an neue Layouts anpassen.

Um bei Umstrukturierungen kostspielige und zeitraubende Umbaumaßnahmen zu vermeiden, hat ein vierköpfiges Forscherteam um Gruppenleiter Kai Pfeiffer alle fahrerlosen Transportfahrzeuge sowie die externen Laserscanner einer Werkhalle über die Cloud miteinander vernetzt. „Diese ,Cloud Navigation‘ ermöglicht die kooperative Kartierung und Pfadplanung über einen zentralen Navigationsserver. Er berechnet die Bahnen jedes einzelnen Fahrzeugs und bessert umgehend nach, wenn er ein Hindernis registriert“, erläutert der promovierte Ingenieur.

Software erechnet kollisionsfreien Pfad

Bestandteil der Cloud Navigation ist das eigens entwickelte Softwaremodul „Cooperative Longterm-SLAM“. SLAM steht für „Simultaneous Localization and Mapping“.Die Software sorgt dafür, dass sämtliche fest im Raum installierten Laserscanner und die Sensoren aller fahrerlosen Transportfahrzeuge gemeinsam Informationen über ihre Umgebung sammeln und daraus eine Karte erstellen, die fortlaufend aktualisiert wird. „Aus diesen Daten errechnet der Cloud-basierte Navigationsserver die Routenkarten für jedes einzelne Fahrzeug“, sagt Pfeiffer.

„Predictive Driver“ kümmert sich um die reaktive Pfadplanung. Sie reagiert auf spontan auftretende Hindernisse und errechnet eine Ausweichroute. Kreuzen sich die Routen zweier fahrerloser Transportfahrzeuge, stimmen sich deren Bewegungsplaner über die Cloud miteinander ab. Staus und Kollisionen können so vermieden werden.

FTS werden werden leistungsfähiger und wirtschaftlicher

Ein vorhandenes FTS lässt sich jederzeit mit der Cloud Navigation nachrüsten. Dabei lässt sich die Cloud-Lösung lokal, also am Einsatzort, als eine Art Leitrechner, implementieren. Erste Einsätze zeigen laut Entwickler die Vorteile der Cloud Navigation: „Tests haben ergeben, dass dadurch die Lokalisierungsgenauigkeit um bis zu 75 Prozent zunimmt“, erklärt Pfeiffer. „Außerdem verkürzt die kooperative Pfadplanung die zurückgelegten Fahrwege um bis zu 20 Prozent, während der reibungslose Verkehr an Kreuzungspunkten eine Zeitersparnis von 25 Prozent bringt.“

Auch bei der Hardware erlaubt Cloud Navigation Einsparungen: Die einzelnen fahrerlosen Transportfahrzeuge kommen mit weniger Sensoren und Rechenleistung aus, weil sie keine rechenintensiven Navigationsalgorithmen ausführen müssen. „So werden FTS zugleich leistungsfähiger und wirtschaftlicher“, fasst Pfeiffer zusammen. „Der Energiebedarf pro Recheneinheit sinkt um 70 Prozent und die Kosten für Sensoren in bestimmten Fällen um bis zu 80 Prozent.“

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