Logistik: Fahrerlose Transportfahrzeuge

Mit dem „LoadRunner“ hat das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) eine neue Generation Fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF) mit enormer Sortierleistung entwickelt. Dank Künstlicher Intelligenz (KI) und Kommunikation über 5G ist das Fahrzeug ein Meilenstein in der Schwarmrobotik – und ein Schlüssel für die Transformation der Wirtschaft in eine Silicon Economy.

Der „LoadRunner“ für die Paketsortierung zeigt die ersten vielversprechenden Ergebnisse: Mit etwa 60 Fahrzeugen lassen sich 13 000 Sendungen pro Stunde abarbeiten. Damit erreicht die Anzahl von 60 LoadRunnern bereits Leistungsbereiche von klassischen Sortiersystemen. Im Gegensatz zu diesen benötigt der LoadRunner jedoch wesentlich weniger fest installierte Infrastruktur und bietet eine deutlich schnellere Inbetriebnahme und höhere Skalierbarkeit. Um die Leistung von 60 LoadRunnern herauszufinden, nutzten die Forscher eine digitale Modellierung auf einer Echtzeit-Entwicklungsplattform für 3D-Simulationen, die eine dynamische Darstellung des Systemverhaltens in Echtzeit ermöglicht.

Der Logistik –„LoadRunner“ kann sich hochdynamisch mit bis zu 10 m/s im Schwarm organisieren und sich bei Bedarf sogar für Transportaufträge zusammenkoppeln. Dank Künstlicher Intelligenz (KI) ist er in der Lage, selbstständig Aufträge anzunehmen und zu verhandeln.

Mit seiner Dynamik und seinem omnidirektionalen Fahrwerk ist der LoadRunner perfekt an Sortierprozesse in Paketnetzwerken angepasst. Die Lastabgabe erfolgt ohne zusätzliche Aktorik ausschließlich mittels Trägheit, die beim Abbremsen entsteht. Als einzelnes Fahrzeug kann der LoadRunner Pakete bis zu einer bestimmten Größe und bis zu einem Gewicht von 30 kg allein transportieren und sortieren. Somit lässt er sich z. B. auch für den Transport und die Sortierung von Gepäckstücken an Flughäfen einsetzen. Im Verbund können mehrere Fahrzeuge durch Kopplung auch große und sperrige Teile bewegen. Dabei kann jeder LoadRunner zusätzlich bis zu vier passive Anhänger ankoppeln und transportieren.

Die Entwicklung des LoadRunners, der beim Digital-Gipfel 2019 seine Weltpremiere feierte, hatte das Fraunhofer IML bereits im Rahmen eines vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderten Vorprojekts zum am 15. September 2020 offiziell gestarteten Großprojekts »Silicon Economy Logistics Ecosystem« realisiert. Seither arbeiteten die beteiligten Wissenschaftler an der Weiterentwicklung und unter anderem an der Skalierung des Systems.

Um das Potenzial der LoadRunner-Technologie voll auszuschöpfen, ist eine offene digitale Infrastruktur wie die Silicon Economy nötig, in der die Fahrzeuge über 5G sicher kommunizieren und mittels Blockchain eigenständig Pay-per-Use-Verträge abschließen können.

Die technischen Daten des LoadRunners auf einen Blick:

• Omnidirektionales Fahrwerk
• 4 Direktantriebe, 14.4 kW Leistung, kein Getriebe
• Höchstgeschwindigkeit: 25 m/s
• Beschleunigung 5 m/s²
• Gewicht: 26 kg
• Nutzlast: 36 kg
• Höhe: 14 cm, Rastermaß: 55 cm
• KI-optimierte Regler aller Antriebsmotoren
• 13 CPU Cores, 512 GPU Cores, 64 Tensor Cores
• Virtualisierung und Edge Computing
• Kamera zur Lokalisierung (400 Bilder pro Sekunde)
• Ladungssicherung durch Drehung
• Echtzeitmessung und -Berechnung der Beschleunigungsvektoren

IML / PRMV / 16.12.2020