AIRKom – Autonomer Materialtransport mit Drohnen

Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS), Universität Erlangen-Nürnberg

Wie lassen sich Drohnen in der Intralogistik nutzen? Mit dieser Frage beschäftigt sich das Forschungsprojekt AIRKom des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Universität Erlangen-Nürnberg. Das Projekt ist durch die Forschungsgemeinschaft Intralogistik / Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) e.V. eigenfinanziert.

Schwerpunkte sind unter anderem die Entwicklung einer Indoor-Navigation, einer dreidimensionalen Pfadplanung und Kollisionsvermeidung, die vollautomatisierte Aufnahme und Ablage von standardisierten Ladungsträgern sowie die Bereiche Arbeitssicherheit und ausfallsichere Flugsteuerungstechnik. Ein Gespräch mit Christian Hofmann und Markus Lieret, die das Projekt am Lehrstuhl FAPS bearbeiten.

Das Projekt ist im Mai 2019 gestartet. Was ist seitdem passiert, was ist der aktuelle Zwischenstand?

Christian Hofmann: Wir haben das Szenario bereits prototypisch erfolgreich umgesetzt. Die Drohne nimmt einen Kleinladungsträger auf und fliegt autonom zum Zielort. Aktuell arbeiten wir an der Optimierung dieses Szenarios. Das findet zum einen auf der Hardwareebene statt. Hier stabilisieren wir die Drohne und minimieren Störeffekte. Auch die Lastaufnahme erfährt eine Verbesserung. Darüber hinaus wollen wir das Gewicht der Drohne weiter reduzieren, um die Flugzeit zu verlängern. Zum anderen arbeiten wir auch an der Software. Hier geht es vor allem darum, diese noch robuster zu gestalten und die Fluggenauigkeit sowie den Prozess der Aufnahme und des Ablegens des Kleinladungsträgers zu verbessern. Zusätzlich untersuchen wir weitere Sensorik. Wir arbeiten aktuell vor allem mit Kameras und wollen untersuchen, inwiefern beispielsweise die Erkennung des Kleinladungsträgers oder von Hindernissen in der Umgebung auch mit Ultraschall erfolgen kann. Durch den Einsatz von Ultraschall-Sensorik wäre es möglich, einen größeren Bereich rund um die Drohne zur Hindernisserkennung abzudecken. Dies ist auch mit Kameras möglich, ist aber dann mit wesentlich höheren Kosten verbunden und würde eine höhere Rechenleistung auf dem Flugroboter erfordern.

Insgesamt überarbeiten wir das Szenario dahingehend, dass man hinsichtlich Gestaltung, Visualisierung und Bedieneroberfläche, einen Eindruck bekommt, wie die Anwendung in der Industrie umsetzbar wäre.

 

Welchen Einfluss hatte Corona auf den Projektfortschritt?

Markus Lieret: Corona hatte natürlich einen gewissen Einfluss in diesem Jahr. Die Labornutzung war eingeschränkt und damit auch die experimentelle Umsetzung. Es ist auch weiterhin schwierig, weil wir unter der Einhaltung der Hygienemaßnahmen nicht im bisher gewohnten Umfang die Arbeiten fortführen können. Das können wir aber über eine Verlängerung der Projektlaufzeit ausgleichen und die gewünschten Ergebnisse erreichen.

Gab es Überraschungen im bisherigen Projektverlauf?

Christian Hofmann: Wir hatten tatsächlich etwas Startschwierigkeiten mit der Rechenleistung auf der Drohne. Diese ist vor allem bedingt durch die Faktoren Energie und Gewicht nur begrenzt auf der Drohne erweiterbar, es ist aber relativ viel Software notwendig, um das Fluggerät sicher autonom navigieren und fliegen lassen zu können. Deshalb analysieren wir auch, ob es sinnvoll ist, einige Programme auf einen externen Computer auszulagern, mit dem die Drohne via WLAN kommunizieren kann.

Was sind die nächsten Schritte oder Meilensteine im Projekt?

Markus Lieret: Im Moment arbeiten wir daran, den verbesserten Demonstrator fertigzustellen und zu testen sowie das Demo-Szenario zu validieren. Hier wollen wir zum Beispiel auch die schon angesprochene Ultraschall-Sensorik für die Navigation integrieren. Die bereits vorhandene kamerabasierte Umgebungserfassung wollen wir mithilfe von maschinellem Lernen dahingehend verbessern, dass auch Objekte, wie beispielsweise Menschen, erkannt werden. Hier soll die Drohne dann in der Luft stoppen können, sodass Sicherheitsrisiken minimiert werden.

Christian Hofmann: Ein anderer Ansatz für die weitere Arbeit im Projekt bezieht sich auf die Drohne selbst. Wir arbeiten bisher mit Drohnenbausätzen, die wir z. B. mit 3D-Druckteilen für die Applikation anpassen und ergänzen. Wir wollen noch testweise den gesamten Drohnenkorpus mithilfe von 3D-Duck herstellen und untersuchen, ob das ein möglicher Weg wäre, die Drohne speziell für den Anwendungsfall zu fertigen.

Vielen Dank für das Gespräch.