Paket-Roboter für die Logistik Branche

Die Logistikbranche ist im technologischen Wandel. Insbesondere für die Handhabung von Massenstückgütern ist die Automatisierung interessant geworden. Der hier vorgestellte Paket-Roboter ermöglicht das vollautomatische Entladen von standardisierten, losen Paketen aus Containern und Wechselbrücken.   Der Paket-Roboter ist das erste Robotersystem zur vollautomatischen Entladung von losen, standardisierten Stückgütern aus Containern und Wechselbrücken. Das Fahrgestell ist an ein Teleskopförderband gekoppelt, das den Roboter in den Container (20 und 40 ft.) führt. Das autonome Entladen wird realisiert durch die Kombination des Bilderkennungssystems mit dem Roboter. Derart gesteuert nimmt der Greifer kubische Pakete unterschiedlicher Größe mit einem Gewicht von bis zu 31,5 kg auf und legt sie auf dem Förderband ab.   Ein vollautomatisches, mechatronisches System fährt in den Container hinein und greift dort gezielt zu. Möglich wird dies durch eine Kopplung aus Kinematik, spezieller Greifertechnologie, Objekterkennung und anwendungsorientierter Steuerungstechnik von Schleicher Electronic, Berlin.
Ein 3D-Laserscanner erfasst die Paketlagen im Containerinnenraum und den Container. Die Scannerdaten werden auf die inmocon Steuerung, einer XCA 1100 übertragen und dort mittels Bildverarbeitungs-Software unter Windows XPe ausgewertet. Die Software berechnet potentielle Greifpunkte und eine dazugehörige Trajektorie (Bahnkurve des Roboterarms). Die Greifpunkte werden auf Erreichbarkeit und die Trajektorie auf Kollisionsfreiheit überprüft. Die so ermittelten Zielkoordinaten für den Roboter werden auf den CNC-Teil der gleichen inmocon XCA 1100 übertragen. Von der CNC gesteuert nimmt der Greifer lose, kubische Pakete unterschiedlicher Größe bis zu einem Gewicht von 31,5 kg auf und legt sie auf dem mitgeführten Förderband ab.   Befinden sich alle Pakete außerhalb des Roboterarbeitsraumes, fährt das Robotersystem, gesteuert vom SPS-Teil der XCA 1100, auf einem lenkbaren Fahrgestell zum optimalen Standort und entlädt dort weiter. Das Robotersystem nutzt einen Teleskopgurtförderer zu seiner Positionierung und zum Abtransport der Pakete. Das System entlädt 20ft- und 40ft-Container.   Die Kinematik des Paket-Roboters  
Eine translatorische und fünf rotatorische Achsen definieren den Roboter. Der TCP (Tool Center Point) verfügt über sechs Freiheitsgrade. Die Anordnung der Hauptachsen gleicht einem gedrehten Gelenkarmroboter. An einer horizontal verfahrbaren Translationsachse sind in einer kinematischen Kette zwei Rotationsachsen sowie die ebenfalls rotatorisch ausgeführten Handgelenksachsen montiert. Das Robotergestell ist in einer Portalbauweise ausgeführt. Die gegriffenen Pakete legt der Roboter zwischen den Stützen auf dem Förderband ab.   Die Steuerungslösung  
Die XCx 1100 verbindet die Vorteile der klassischen Steuerung mit denen des modernen Industrie-PCs mit CPUs bis Intel Core 2 Duo für hohe Performance. Durch Passivkühlung und Compact Flash oder Solid-State-Disk statt rotierender Mechanik ist ein zuverlässiger Betrieb in rauer Umgebung gewährleistet. Durch die Verbindung von CNC und PC in der XCA 1100 konnten Hardwarekosten gespart und Zuverlässigkeit gewonnen werden. Auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung konnte eingespart werden – das Betriebssystem VxWorks mit Windows XPe startet immer aus einem definierten Zustand heraus. Autor: Wolfgang Kröger, Marketingleiter bei Schleicher Electronic, Berlin