The form has been successfully submitted.
Please find further information in your mailbox.
Einstellen
Über unsLeistungenTechnologienPortfolio
Mobile Robotik wird seit etwa 2015 nicht mehr als Forschungskonzept behandelt. Alle großen Distributionszentren verfügen heute über mobile Roboter, von denen einige zu Hunderten gleichzeitig im Einsatz sind, um Paletten, Behälter und Teile zu transportieren.
Der weltweit autonome mobile Roboter wächst schnell und erreichte im Jahr 2024 $2,01 Milliarden, und Analysten gehen davon aus, dass sie bis 2030 $4,56 Milliarden erreichen wird. Dieses Wachstum deutet darauf hin, dass Unternehmen kaufen und einsetzen Logistik-Roboter im Maßstab.
Wenn Sie sich entschließen, die Möglichkeiten der mobile Robotik für Ihre Einrichtung oder Ihr Lager, werden Sie auf zwei Kategorien stoßen, die unterschiedlich funktionieren: autonome mobile Roboter (AMRs) und fahrerlose Transportsysteme (AGVs).
Die Diskussion über AMRs vs. AGVs geht es nicht darum, welche Art von Robotik heute überlegen ist. Die Kurzversion: Beide Arten von Technologie sind funktional. Der Schlüssel liegt darin, zu verstehen, welche Technologie die beste Option für die spezifische Konfiguration, das Layout und die Zukunftspläne Ihres Betriebs ist.
Schauen wir uns die betrieblichen Gegebenheiten beider Systeme an, damit Sie entscheiden können, welches Gerät in Ihren Betrieb gehört.
Wie ihr Name schon sagt, fahrerlose Transportsysteme Sie folgen den Anweisungen, die Sie ihnen geben, entweder durch physische (Magnetband auf dem Boden, in Beton eingegrabene Drähte) oder digitale (Laserreflektoren, Data-Matrix-Codes, vorgezeichnete Routen) Methoden.
Der grundlegende Ablauf sieht folgendermaßen aus.
Die Systemsteuerung beauftragt das FTS damit, eine Palette von Ort X abzuholen und an Ort Y auszuliefern. Das FTS folgt dann automatisch seiner zugewiesenen Route zwischen diesen Punkten, und wenn etwas diese Route blockiert, hält es an und wartet. Das FTS ändert seinen zugewiesenen Weg nicht, so dass jemand das Hindernis beseitigen oder das Fahrzeug manuell umleiten muss.
In kontrollierten Umgebungen, wie z. B. in der Automobilmontage, wo die Gebäudestrukturen im Laufe der Zeit relativ unverändert geblieben sind, können FTS seit vielen Jahren ohne Unterbrechung effizient arbeiten. Aber sie improvisieren nicht, d. h. sie treffen keine unerwarteten Entscheidungen oder erstellen selbst Routen in Echtzeit.
Diese Vorhersagbarkeit war sowohl ein Pro als auch ein Contra für FTS und bildete die Grundlage für die erste Generation von Lagerautomatisierungsroboter.
Die Technologie hat sich im Laufe der Jahrzehnte weiterentwickelt, so dass FTS heute komplexe Wege bewältigen, schwere Lasten tragen und in Lagerverwaltungssysteme integriert werden können, um mehrere Fahrzeuge zu koordinieren. Einige moderne FTS verwenden lasergesteuerte Navigation anstelle von physischen Bändern, was Ihnen mehr Flexibilität bei der Anpassung von Routen bietet, ohne den Boden aufzureißen.
AMRs nutzen LiDAR-, Kamera-, Radar- und manchmal Ultraschallsensoren, die eine Live-Ansicht ihrer Umgebung liefern. Autonome mobile Roboter verwenden eine Technik, die als simultane Lokalisierung und Kartierung (SLAM) bezeichnet wird, um eine Karte zu erstellen, ihren Standort auf dieser Karte zu bestimmen und eine angemessene Reaktion für eine sichere Navigation zu planen. Diese Logistik-Roboter die Kartierungsinformationen nach und nach aktualisieren.
Warum ist das wichtig? In einer sich ständig verändernden Umgebung ist es schwer, den Weg von einem Punkt zum anderen vorherzusagen. Gabelstapler bewegen sich, Einkaufswagen blockieren Gänge, und Menschen versperren Wege. Ein AMR kann diese Veränderungen ohne menschliches Zutun sicher vermeiden und umleiten.
AMRs werden immer beliebter, da die Transportsysteme komplexer geworden sind. Die Vertriebseinrichtungen für den elektronischen Handel sind immer größer geworden, mit Tausenden von Produkttypen und häufig wechselnden Layouts, um einen optimalen Versand zu ermöglichen. Darüber hinaus sind einige Fertigungsunternehmen nicht mehr groß genug für feste Routen, da die Chargen kleiner sind und die Ausrüstung häufiger gewechselt wird.
Sie können einen AMR einsetzen und ihn eine Karte der Einrichtung erstellen und Aufgaben schnell ausführen lassen, ohne dass Sie Klebeband, Reflektoren oder einen langwierigen Prozess zur Einrichtung der Infrastruktur benötigen. Der Roboter passt sich an die Umgebung an, anstatt dass sich die Umgebung an ihn anpassen muss.
Viele moderne AMRs können auch untereinander kommunizieren und eine zentrale Roboter-Flottenmanagement System. Wenn mehrere AMRs gleichzeitig am selben Ort betrieben werden, können sie zusammenarbeiten, um Staus zu vermindern und einen reibungslosen Verkehrsfluss innerhalb der Einrichtung aufrechtzuerhalten. Mit zunehmender Anzahl von AMRs wird diese Koordination immer wichtiger.
Die Umstellung von AGVs auf AMRs geschah nicht über Nacht, und sie wurde auch nicht durch einen einzigen technologischen Fortschritt vorangetrieben. Drei konvergierende Kräfte veranlassten die Unternehmen, die Automatisierung mit mobilen Robotern neu zu überdenken.
Wie bereits erwähnt, war die Industrieautomatisierung in der Vergangenheit stark auf vorhersehbare, stabile Umgebungen angewiesen. Die Produktionsanlagen waren für einen festen Produktionsfluss ausgelegt, in dem sich die Materialien in vorbestimmten Sequenzen bewegten und das Fabriklayout über längere Zeiträume unverändert blieb. Die Investition in eine permanente Führungsinfrastruktur für AGVs war damals absolut sinnvoll.
Dann wurde das Geschäft kompliziert. Die Verbrauchernachfrage verlagerte sich hin zu einem stärker personalisierten, vielfältigeren Ansatz. Die Betriebsabläufe im Lager verlagerten sich von der Lagerung ganzer Paletten auf die Kommissionierung einzelner Artikel, so dass der Produktlebenszyklus kürzer und die saisonalen Spitzen drastischer wurden.
Es war nahezu unmöglich, bei all den monatlichen oder vierteljährlichen Änderungen in den Einrichtungen eine feste Route beizubehalten. Folglich war das Herausreißen und Neuinstallieren von Magnetbändern kostspielig und führte zu Prozessunterbrechungen. Selbst lasergesteuerte FTS mussten neu zugeordnet und programmiert werden.
Der Bedarf an Flexibilität führte zu einer erhöhten Nachfrage nach effektiven mobile Roboternavigation.
Zu dieser Zeit wurden die LiDAR-Sensoren preiswerter und zuverlässiger. Die Rechenkapazitäten stiegen, und Open-Source-Frameworks wie ROS boten Entwicklern Werkzeuge zum Aufbau anspruchsvoller autonomer Fahrzeugsysteme. Außerdem, SLAM und Lokalisierung Die Algorithmen wurden drastisch verbessert und waren Mitte der 2010er Jahre robust genug für den Produktionseinsatz.
Diese Konvergenz von geschäftlichen Anforderungen und technischen Fähigkeiten hat autonome mobile Roboter von Forschungslabors in Lagerhallen. Die Unternehmen haben entdeckt, dass das Betriebslayout ihrer Anlagen ohne wesentliche Änderungen am Robotersystem und am gesamten Arbeitsablauf angepasst werden kann.
Wenn beispielsweise eine neue Entnahmestation installiert wird, muss lediglich die Software mit neuen Zielkoordinaten für die AMRs aktualisiert werden. Ändert sich das Lagerlayout, stellen sich die Roboter automatisch auf das neue Layout ein.
Wenn Sie sich für die falsche Technologie entscheiden, müssen Sie monatelang die Infrastruktur reparieren und sich mit Einschränkungen herumschlagen. Die folgenden neun Faktoren helfen bei der Entscheidung, welche Technologie für Ihren Betrieb am besten geeignet ist.
| Kriterien | AGV | AMR |
| Flexibilität | Nur feste Strecken; Änderungen des Layouts erfordern eine Aktualisierung der Infrastruktur | Passt sich automatisch an Layout-Änderungen an; Umleitung in Echtzeit |
| Infrastruktur | Erfordert Magnetband, Reflektoren oder Drahtinstallation; laufende Wartung erforderlich | Funktioniert mit der bestehenden Einrichtung; keine Boden- oder Wandveränderungen |
| Einsatzzeit | Wochen für die Planung von Routen, die Installation der Infrastruktur und das Testen von Pfaden | Tage, um den Raum zu kartieren und zu konfigurieren; Inbetriebnahme am selben Tag möglich |
| Menschliche Interaktion | Getrennte Fahrspuren und Barrieren; vorhersehbar, erfordert aber spezielle Zonen | Kann sich in der Nähe von Menschen bewegen; teilt sich den Arbeitsplatz, aber das Verhalten kann unvorhersehbar sein |
| Anfängliche Kosten | Geringere Roboterkosten, aber zusätzliche Kosten für die Infrastruktur | Höhere Roboterkosten, aber keine Infrastrukturkosten |
| Neukonfiguration | Erfordert physische Veränderungen und Neuprogrammierung | Nur Software-Updates; Roboter werden automatisch neu zugeordnet |
| Ideal für | Vielfältige, sich wiederholende Aufgaben in stabilen Umgebungen | Dynamische Vorgänge mit häufigen Layoutänderungen |
| Wartung | Einfache mechanische Verschleißteile; Instandhaltung der Bänder/Reflektoren | Sensorkalibrierung; Software-Updates |
| ROI | Geringere Kosten zahlen sich durch stabile, langfristige Operationen aus | Der Flexibilitätswert erhöht sich mit jeder vermiedenen Layoutänderung |
In ein und demselben Lager können sowohl FTS- als auch AMR-Technologien eingesetzt werden, allerdings in verschiedenen Zonen, oder es wird eine der beiden Technologien in der gesamten Anlage verwendet. Es haben sich Anwendungsmuster für drei Hauptbetriebsumgebungen herausgebildet.
In Distributionszentren wird eine Kombination aus FTS und AMR für verschiedene Aufgaben eingesetzt.
FTS bewältigen in der Regel sich wiederholende Strecken und eignen sich gut für den Transport von Paletten vom Wareneingang zum Lager und für die Auslieferung voller Kartons zu den Kommissionierplätzen, da diese Vorgänge vorhersehbar sind und auf eine sich wiederholende Strecke abgestimmt werden können.
AMRs eignen sich besser für dynamische Kommissionierbereiche, da sich die Auftragsprofile von Tag zu Tag ändern können und die Mitarbeiter aus Hunderten oder Tausenden von SKUs auswählen, was eine flexible mobile Roboternavigation praktischer. Einige Einrichtungen betreiben hybride Flotten: AGVs für schwere, vorhersehbare Arbeiten und AMRs für variable Aufgaben.
Automobilwerke haben sich auf fahrerlose Transportsysteme Sie werden seit Jahrzehnten für die Lieferung von Teilen an Montagestationen eingesetzt, da sie aufgrund der Stabilität des Layouts, der strikten Liefertermine und des Gewichts der zu transportierenden Komponenten eine große Rolle spielen.
In der Elektronikfertigung werden stattdessen häufig automatisierte mobile Roboter eingesetzt, da die Produktpalette und die Konfiguration häufig geändert werden. AMRs können mehrere Montagelinien ohne eigene Wege unterstützen und werden für den Transport leichter Teile eingesetzt, die keine schwere Ausrüstung erfordern.
Am schwierigsten zu managen sind Logistikumgebungen, in denen sich Menschen, Gabelstapler und Roboter einen gemeinsamen Arbeitsplatz teilen. AGVs funktionieren am besten, wenn die Verkehrsmuster getrennt sind, mit eigenen Fahrspuren für die Roboter und leicht erkennbaren Vorfahrtsregeln.
AMRs arbeiten am besten in einer wirklich gemischten Arbeitsumgebung. Sie können sich um Gabelstapler herumbewegen und halten an, um Fußgängern das Passieren zu ermöglichen. Sie passen sich auch an vorübergehende Hindernisse an, wie z. B. Paletten auf dem Boden, oder wenn es keine definierten Fahrspuren gibt, die die Roboter nutzen können.
Die heutige mobile Robotik Systeme erfordern mehr als nur Maschinenbau. Sie vereinen alle Aspekte von Hardware, eingebetteter Software, Cloud-basierter Infrastruktur und operativen Tools.
Bevor man mit dem Code- oder Hardware-Design beginnt, muss man zunächst festlegen, welche Funktionen der Roboter ausführen soll und welche Einschränkungen er hat. Sie müssen die benötigten Sensortypen, die Verarbeitungsleistung und die Kommunikationsstandards bestimmen und herausfinden, wie sich alles in ein Gesamtsystem integrieren lässt.
Der physische Roboter umfasst Motoren, Steuerungen, Stromversorgungssysteme, Sensoren und das Chassisdesign. Industrieroboter arbeiten über viele Jahre hinweg rund um die Uhr und benötigen daher robuste Komponenten, die Vibrationen, extremen Temperaturen und ständigem Gebrauch standhalten können.
Die Entwickler erstellen Low-Level-Code, der Motoren steuert, Sensoren ausliest und Vorgänge auf speziellen Mikrocontrollern mit Echtzeitbetriebssystemen verwaltet. Diese Systeme erfordern ein präzises Timing für die Motorsteuerung, da in Notfällen Millisekunden den ordnungsgemäßen Betrieb beeinträchtigen können.
Autonomie auf höherer Ebene läuft auf Linux-basierten Computern, die in den Roboter eingebettet sind. Die Engineler erstellen eigene Linux-Distributionen mit Tools wie Yocto, schreiben Gerätetreiber für Sensoren und Aktoren und integrieren alles mit ROS oder ROS2.
An dieser Stelle werden Roboter autonom. Die Wahrnehmungssoftware verarbeitet Sensordaten, um Hindernisse, freien Raum und Orientierungspunkte zu erkennen. SLAM-Algorithmen erstellen eine Karte der Umgebung und verfolgen, wo sich der Roboter auf dieser Karte befindet, während Navigationssoftware dem Roboter hilft, eine Route zu planen, Hindernisse zu vermeiden und Manöver auszuführen.
Es ist schwierig, jedes Szenario zu testen, das einem Roboter im Feld passieren könnte. Deshalb erstellen Entwicklungsteams Simulationsumgebungen mit Sim2Real- und Real2Sim-Methoden auf Plattformen wie Gazebo, NVIDIA Isaac Sim und Isaac Lab. Die Roboter arbeiten in einem virtuellen Lager mit Tausenden von Testfällen, was teure Ausfälle im Feld verhindert.
Engineer entwickeln eine Backend-Infrastruktur zur Koordinierung von Aufgaben, zur Überwachung des Zustands von Robotern, zur Protokollierung von Telemetriedaten und zur Optimierung des Multi-Roboter-Betriebs innerhalb des Roboter-Flottenmanagement System. Diese Infrastruktur verarbeitet Daten von Hunderten oder Tausenden von angeschlossenen Robotern.
Die Betreiber brauchen Schnittstellen, die ihnen die Verwaltung ihrer Industrieautomationsroboter: Aufgaben zuweisen, Status überwachen, Ausnahmen behandeln und Karten anzeigen. Sie können Desktop-Anwendungen mit dem Qt/QML-Framework, mobile Anwendungen für die Verwaltung auf der Etage oder Web-Dashboards erstellen.
Moderne Roboter erzeugen riesige Datenmengen, darunter Video-Feeds von Kameras, LiDAR-Scans, Positionsprotokolle und Systemmetriken. Engineer erstellen Pipelines zur Komprimierung und zum Streaming dieser riesigen Datenmengen für die Fernüberwachung und Fehlerbehebung.
Die Mitarbeiter des Engine validieren jedes einzelne Teilsystem, einschließlich Sensoren, Motorsteuerungen, Leistungsmodulen und Kommunikationsverbindungen zu den Flottenmanagementsystemen, durch Einzel-, Integrations- und Systemtests und messen dann die Leistungsdaten des Roboters, wie Navigationsgenauigkeit, Batterieleistung und Erledigungsrate.
Ein starker Ingenieur kann eine Demo bauen, aber der Transport von 100 Robotern in ein Lagerhaus erfordert koordiniertes Fachwissen.
| Rolle | Schlüsselqualifikationen | ||
| Robotik-Architekten | Systementwurf, Sensorfusion, Echtzeit-Zwänge | Entwickler finden | |
| Robotik-Entwickler | ROS/ROS2, C++, Python, Navigationsalgorithmen | ||
| Simulationsingenieure | Simulationswerkzeuge, Sim2Real- und Real2Sim-Methoden | ||
| Firmware-Ingenieur | HAL/BSP-Entwicklung, Industrieprotokolle (CAN/Modbus), Speicherverwaltung | Entwickler finden | |
| Eingebettete Entwickler | C/C++, RTOS, Mikrocontroller | Entwickler finden | |
| Embedded Linux Ingenieure | Linux-Kernel, Gerätetreiber, Yocto | ||
| Hardware-Entwicklungsingenieur | Schaltungsentwurf, Motorsteuerung, Leistungssysteme | ||
| C++ Backend-Ingenieure | Verteilte Systeme, Datenbanken, APIs | Entwickler finden | |
| Ingenieure für Video- und Audioverarbeitung | Video-Codecs, Streaming-Protokolle | Entwickler finden | |
| Cloud/Backend-Entwickler | Cloud Plattformen, Mikrodienste, Skalierbarkeit | Entwickler finden | |
| QA- und Validierungsteams | Test-Frameworks | Entwickler finden | |
| Entwickler von Mobil- und Webanwendungen | Mobile Plattformen, Webanwendungen | Entwickler finden | Entwickler finden |
Sie beginnen mit einer Marke und können später weitere Modelle hinzufügen. Dann können Sie ein bestehendes Unternehmen mit eigenem Fuhrpark übernehmen oder maßgeschneiderte Fahrzeuge kaufen. Fertigungsroboter für ganz bestimmte Aufgaben. Unabhängig davon, wie man sie bekommt, besteht die Herausforderung darin, all diese Systeme miteinander zu verbinden.
Unternehmen, die Robotiklösungen herstellen, bauen ihre eigenen Roboter-Flottenmanagement Plattformen, bei denen Roboter A eine API spricht und Roboter B eine andere verwendet. Ohne Standards müssen Sie am Ende für jede Kombination eine individuelle Integration vornehmen.
Die Industrieverbände haben dieses Problem erkannt.
MassRobotics entwickelte die AMR-Interoperabilitätsstandard um gemeinsame Protokolle für die Flottenkoordination zu erstellen. Der Standard ermöglicht es Robotern verschiedener Hersteller, dieselbe Karte zu verwenden, ihre Bewegungen und ihren Verkehr zu koordinieren und Aufgaben von einem einzigen zentralen Managementsystem ohne individuelle Integration zu erhalten.
VDA 5050 ist ein weiterer Standard, der sich vor allem in Europa immer mehr durchsetzt und die Kommunikationsschicht zwischen Flottenmanagementsystemen und mobilen Robotern definiert und etabliert.
Der Bedarf an guten Standards steigt mit der Erweiterung der Flotten. Bei 10 Robotern ist eine benutzerdefinierte Integration noch überschaubar, aber bei mehr als 100 Robotern in mehreren Einrichtungen wird die Standardisierung zu einer praktischen Notwendigkeit.
Neben den Standards benötigen Sie möglicherweise auch Middleware und Adapter, um die Koordination zwischen Ihren Robotereinheiten zu erleichtern.
Der AMR vs. AGV Die Entscheidung läuft auf eine Frage hinaus: Wie oft wird sich Ihr Layout in den nächsten fünf Jahren ändern?
Wenn die von Ihnen festgelegte Route in der Regel gleich bleibt und Sie ein vorhersehbares Aktivitätsvolumen haben, sollten Sie FTS einsetzen, da sie eine einfache, bewährte Technologie sind, die die niedrigsten Gesamtkosten verursacht. AMRs gewinnen, wenn Flexibilität wichtiger ist als die Kosten, denn jede vermiedene Verzögerung durch eine Layoutänderung zahlt sich aus.
In vielen Einrichtungen werden sowohl FTS für stabile, hochvolumige Vorgänge als auch AMR für dynamische Kommissionierumgebungen eingesetzt, die sich vierteljährlich stark verändern können. Der häufigste Fehler, den wir bei Unternehmen beobachten, besteht darin, entweder eine Technologie überall zu erzwingen oder zu warten, bis sie die perfekte Lösung gefunden haben, die den größten Nutzen zu den geringstmöglichen Kosten bietet.
Mobile Robotik bietet einen Mehrwert, wenn er einen bestimmten Engpass besser löst als Alternativen, nicht wenn er alles auf einmal automatisiert. Beginnen Sie mit den größten Engpässen in Ihrem Betrieb, indem Sie 5-10 Roboter testen, um echte Produktivitätsgewinne und Mitarbeiterzufriedenheit zu ermitteln. Nutzen Sie diese Daten, um Lösungen dort einzusetzen, wo der ROI am deutlichsten ist, und skalieren Sie, was funktioniert.
Wenn Sie einen professionellen Rat brauchen oder über die Einführung einer Lagerautomatisierungsroboter in Ihr Ökosystem, bitte schreiben Sie uns wann immer Sie es für richtig halten.
FTS kosten weniger pro Roboter, erfordern aber eine wochenlange und kostspielige Installation der Infrastruktur. AMRs kosten im Voraus mehr, können aber schnell und ohne zusätzliche Installation eingerichtet werden, sodass der Gesamtpreis davon abhängt, wie oft Ihr Lagerlayout in Zukunft geändert wird.
Die Installation von FTS ist ein fortlaufender Prozess, der mehrere Wochen dauern kann, bis die Anpassung der Routen abgeschlossen ist. Die Installation von AMRs dauert nur wenige Tage, da die Roboter ihre eigenen Karten erstellen und nur eine Softwarekonfiguration benötigen.
AMRs verfügen über Sensoren, die es ihnen ermöglichen, Personen in gemeinsam genutzten Bereichen zu erkennen und zu vermeiden. Bei der Arbeit mit AGVs ist es am besten, Fahrspuren zuzuweisen und Barrieren zu verwenden, um Roboter und Personal in getrennten Bereichen zu halten.
Die Aufrüstung von FTS kann eine Neuinstallation der Infrastruktur und eine Neuprogrammierung der Routen erfordern. Bei AMRs müssen Sie lediglich Ihre Software mit neuen Zielpunkten aktualisieren, wenn Sie Regale verschieben oder Arbeitsplätze hinzufügen.
Nein, die Anbieter stellen Software für das Flottenmanagement zur Verfügung und verfügen über einen technischen Fernsupport, den Sie um Hilfe bitten können. Sie benötigen einen Mitarbeiter, der das Dashboard des Roboters überwacht und auf einfache Anfragen zur Fehlerbehebung reagiert, aber Sie müssen keine Roboter bauen.
Der größte Anteil an mobilen Robotern entfällt auf den E-Commerce und den Automobilsektor, wo sie in erster Linie in Vertriebszentren zum Kommissionieren von Aufträgen und Bewegen von Paletten eingesetzt werden. Fertigungsunternehmen nutzen mobile Roboter für den Transport von Bauteilen zur Produktionslinie und andere produktbezogene Tätigkeiten.
Überlegen Sie, wie oft Sie die räumliche Anordnung Ihrer Einrichtung ändern werden. Wenn Sie über lange Zeiträume (3-5 Jahre) feste Routen haben werden, sind FTS in der Regel kostengünstiger. Wenn Sie hingegen Flexibilität benötigen, um sich an Änderungen anzupassen, sind FTS weniger arbeits- und zeitintensiv, um das Routingsystem des Roboters zu aktualisieren.
Ja, viele Unternehmen beginnen ihre Automatisierungsreise mit der Implementierung von Einheiten in einem Bereich, um die Leistung zu testen, und erweitern dann dort, wo der ROI am deutlichsten ist. AMRs lassen sich leichter skalieren als FTS, weil man die Infrastruktur nicht neu installieren muss.
