- robotik

Kurzporträt des Paketroboterprojektes
Short description of the parcel robot project
Von der Idee bis zur Markteinführung
From the idea to market launch
Gesucht war eine Lösung für die DHL-Paketzentren der Deutschen Post World
Net, heraus kam eine Weltneuheit: ein technisches System, das selbstständig
lose, standardisierte Stückgüter erkennen, greifen und ablegen kann – also vollkommen autonom Container entladen kann.
The aim was to find a solution for DHL distribution centres of the Deutsche
Post World Net and the result was a world-wide innovation: a technological
system that independently recognises, grips and deposits loose, standardised
packaged goods – which means it can unload containers fully autonomously.
Der Paketroboter ist das Ergebnis eines interdisziplinären Kooperationsprojektes. Wissenschafter des Bremer Instituts für Betriebstechnik und angewandte
Arbeitswissenschaft (BIBA) an der Universität Bremen haben daran gearbeitet,
zusammen mit Entwicklern der Deutschen Post World Net und der EADSTochter Astrium GmbH Space Transportation. So wird das Hightech-System
aus dem Bremer Forschungslabor auch im internationalen Forschungszentrum
„DHL Innovation Center“ in Troisdorf als beispielhafte Entwicklung präsentiert.
Und dafür, dass die Innovation auch ihren Weg auf den Markt findet, sorgt die
ThyssenKrupp Krause GmbH. Das Bremer Unternehmen wird den Paketroboter produzieren und hat mit der Post-Tochter DHL Exel Supply Chain bereits
den ersten Kunden.
The ParcelRobot is the result of an interdisciplinary cooperation project. Scientists of the Bremen Institute of Industrial Technology and Applied Work Science,
BIBA, at the University of Bremen have worked on the project together with
developers of the Deutsche Post World Net and the aerospace cooperation
Astrium GmbH Space Transportation – a subsidiary of the EADS concern. That
is how this high-tech system developed at the Bremen research institut is also
presented as an exemplary development at the international research centre
“DHL Innovation Centre“ in Troisdorf. ThyssenKrupp Krause GmbH – a company belonging to ThyssenKrupp Technologies - makes sure that the innovation
finds its way onto the market. The company in Bremen will produce the ParcelRobot and has already found the first customer in the DHL Exel Supply Chain,
a subsidiary company of the Post.
Zu dem Erfolg des Paketroboters haben auch wesentlich die innoWi GmbH
und die Bremer Investitions-Gesellschaft mbH (BIG) beigetragen. Durch das
beispielhafte Miteinander von Wissenschaft, Wirtschaft und Wirtschaftförderung brauchte es nur knapp fünf Jahre von der ersten Idee bis zum marktreifen
Produkt.
1. Phase Paketroboter
(Knickarmroboter),BIBA 2003
2. Phase Paketroboter
(Hybrid-Robotersystem),
BIBA, 2005
The innoWi GmbH and the Bremen Investment Agency (Bremer InvestitionsGesellschaft mbH - BIG) have also contributed considerably to this success.
Through an exemplary cooperation between science, economy, and business
development it only took 5 years from developing the first idea to a product
ready for the market.
Ausstellung des Paketroboters im DHL
Innovation Center, 2006
Pilot-Phase Paketroboter, 2007
Technischer Fortschritt in drei Phasen – und dabei
immer einen Schritt voraus
Technological advance in 3 phases – and always one
Step ahead
Die technische Herausforderung: die Kombination der einzelnen Komponenten zu einem funktionierenden Gesamtsystem. Der Fokus lag zunächst auf der
Entladung von losem, standardisiertem Stückgut aus Wechselbrücken. Nach
Abschluss der Demonstrator-Phase wurde das Gesamtsystem Paketroboter in
einem der 33 DHL-Paketzentren eingebaut. Die Integration in die bestehenden,
logistischen Prozesse und die Weiterentwicklung zu einem funktionsfähigen
Prototypen standen dabei im Mittelpunkt. An einem zweiten Versuchsaufbau
im BIBA entwickelte das Projektteam mehrere Greifer weiter, testete Industrieroboter verschiedener Hersteller und untersuchte weitere Einsatzfelder für das
System.
The technological challenge: the combination of the individual components to
make an operating complete system. At first, the focus was on the unloading
of loose, standardised packaged goods from swap trailers. After the demonstrator phase had ended the complete system ParcelRobot was implemented in
one of the 33 DHL distribution centres. The focus hereby was the integration
into the existing logistical processes and the further development to a functioning prototype. With a second test set-up at BIBA the project team developed
a variety of grippers, tested industrial robots of different manufacturers, and
determined further application fields for the system.
Das Ergebnis dieser beiden Versuchsfelder: Mit dem Einsatz eines KnickarmIndustrieroboters reduziert sich die Prozessgeschwindigkeit erheblich, wodurch
das System unwirtschaftlich arbeitet. Die Einschränkung der Leistung erklärt
sich durch die Konstruktion des Knickarm-Industrieroboters. Beim Entladeprozess muss er sich einmal halb um die eigene Achse drehen, um das Paket sicher auf ein Förderband ablegen zu können. So musste ein neues Robotersystem entwickelt werden, das die Entladung der losen, standardisierten Pakete
schneller, zuverlässiger und auch wirtschaftlicher gestaltet.
Die Kinematik des neuen, patentierten Industrie-Hybrid-Robotersystems vereinfacht den Transport der Pakete. Statt um sich herum führt der Roboter das
Stückgut unter sich hindurch. Zusätzlich wurde die Aufgabenstellung um die
Entladung deckenhoch beladener Container erweitert. Das eröffnete weitere
Anwendungsfelder für den Einsatz des Systems.
Mit seinem Einsatz bei der Post-Tochter DHL Exel Supply Chain wurde die
technische und wirtschaftliche Machbarkeit des Systems nachgewiesen. Damit
begann für die BIBA-Wissenschaftler bereits das Nachdenken zum „Paketroboter der Zukunft“. Gemeinsam mit der Bremer Hochschule für Künste wurde
inzwischen ein erstes Modell gestaltet. Es zeichnet sich durch neue Funktionsweisen und auch durch zahlreiche optische Raffinessen aus.
The result of these two test setups: with the application of an articulated arm
industrial robot the process speed is reduced considerably and the system
works uneconomically. The performance restriction of the articulated arm industrial robot is due to its construction. When unloading, it has to rotate half
way around its own axis to deposit the parcel safely onto a conveyor belt. That
is why a new robot system had to be developed to unload loose, standardised
packaged goods quicker, and in a more reliable and economical way.
The kinematics of the new, patented industrial hybrid robot makes the transport
of the parcels much easier. Instead of rotating the parcels around its own axis,
the robot passes them underneath itself. Additionally, the task was extended to
also unload ceiling high loaded containers. This opens further application fields
for the implementation of the system.
With its implementation at DHL Exel Supply Chain, a subsidiary of the post,
the technical and economical feasibility of the system was proved. Knowing
this, the BIBA scientists already began thinking about the “ParcelRobot of the
future“. Together with the University of Arts Bremen a first model was designed.
It distinguishes itself through new functions and through a variety of optical
finesse.
Zukünftige Einsatzfelder
Future application fields
Der Einsatz von Robotern birgt ein hohes Potenzial für die Optimierung logistischer Prozesse. Durch den Industrie-Hybrid-Roboter kann das System Paketroboter an zahlreiche verschiedene Aufgabenstellung in der Be- und Entladung
angepasst werden. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, den Entladeprozess mit der Palettierung und Kommissionierung zu koppeln. Denkbar wäre so
zum Beispiel ein vollautomatisierter Wareneingang: Am Eingangstor übernimmt
der Paketroboter die Entladung von Stückgütern und danach folgt, mit einem
zusätzlichen Industrieroboter, die sortenreine oder auftragsbezogene Palettierung.
The application of robots holds a great potential for the optimisation of logistical
processes. Through the industrial hybrid robot the ParcelRobot system can be
adapted to a variety of different loading and unloading tasks. Furthermore, it is
possible to connect the process of unloading with the palletising and commissioning process. A fully automatic receipt of goods is possible: at the entrance
the ParcelRobot takes over the unloading of packaged goods and then with an
additional industrial robot palletises them type- or order-related.
Im BIBA wurde dieses Szenario in einem Testbetrieb nachgebildet. Es wurden mit RFID-Tags versehene Pakete autonom entladen und im nachgelagerten Prozess sortenrein palettiert. Hier zeigte sich: Die Robotik in der Logistik
ermöglicht die Verknüpfung verschiedener Techniken und eröffnet somit neue
Wachstumsfelder für die Logistik.
Fazit:
• Der Paketroboter ist das erste Robotersystem zur Entladung von losen, standardisierten Stückgütern aus Containern.
• Er bietet eine lückenlose Automatisierung und eine bessere Plangenauigkeit;
er optimiert also langfristig die Logistikprozesse.
• Das System setzt einen neuen Technologie-Standard und bietet neue Wachstumsfelder in der Logistik.
Die Funktion: Ein 3D-Laserscanner scannt die Paketlagen im Container-Innenraum. Das Scannerbild wird auf einen PC übertragen, wo dann die Koordinaten
für den Paketgreifer des Roboters ermittelt werden. Derart angesteuert, nimmt
der Greifer kubische, lose, standardisierte Pakete auf und legt sie auf einem
Teleskopförderband ab. Befinden sich die Pakete außerhalb des Roboterarbeitsraumes, wird der Roboter von dem Teleskopförderband zum optimalen
Standort vorgefahren und entlädt dort weiter.
At BIBA this scenario was reconstructed in a test run. Different parcels were
supplied with RFID tags, unloaded autonomously, and then palletised according
to their type. Here it showed: robotics in logistics enables the connection of different technologies and opens new fields in logistics that can be explored.
Summary:
• The ParcelRobot is the first robot system able to unload loose, standardised
packaged goods from containers.
• It offers a complete automation and a better planning accuracy; it optimises
the logistic processes in the long run.
• The system sets a new technology standard and offers new fields in logistics
that can be explored.
Function: A 3D laser scanner scans the layers of packages inside the container. The scanned picture is shown on the computer, where the coordinates
for the robots’ parcel gripper are then calculated. Controlled in this manner
the gripper takes cubic, loose, standardised packages and puts them onto a
conveyor belt. If the packages are outside of the robots’ work range, the robot
will drive automatically on its platform to the optimal position and will carry on
unloading.
Informationen zu den Unternehmen
Information about the companies
Das Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft (BIBA) an der Universität Bremen ist ein ingenieurwissenschaftliches Forschungsinstitut. Als einer von vier Forschungsbereichen konzentriert sich „Intelligente Produktions- und Logistiksysteme“
(IPS) auf neue Konzepte, Methoden und Lösungen zur Verbesserung von
Produktions- und Logistikprozessen. Das IPS-Projektteam „ProLogistics“ hat
seinen Fokus auf Automation, Handhabungstechnik sowie der Verknüpfung
unterschiedlicher Technologien. Gemeinsam mit den Kunden werden Lösungen auch für komplexe, technische Probleme erarbeitet. Der interdisziplinäre
Wissensaustausch und ein praxisnahes, ideenreiches Vorgehen stehen dabei
stets im Vordergrund. (www.biba.uni-bremen.de, www.robotik-logistik.de)
The Bremen Institute of Industrial Technology and Applied Work
Science at the University of Bremen (BIBA) is a scientific engineering institute. As one of four divisions that do research work, the
division IPS (Intelligent Production and Logistic Systems) concentrates on new concepts, methods, and solutions to enhance production
and logistics processes. The IPS project team “ProLogistics” focuses on
automation, handling engineering, as well as the linkage of different technologies: Together with customers solutions for complex, technical problems are developed. Thereby the main focus is on the interdisciplinary
knowledge exchange and a practical and creative procedure. (www.biba.
uni-bremen.de, www.robotics-logistics.com))
Mit der gebündelten Logistik-Kompetenz ihrer Marken Deutsche
Post, DHL und Postbank bietet die Gruppe integrierte Dienstleistungen und maßgeschneiderte, kundenbezogene Lösungen für das
Management und den Transport von Waren, Informationen und Zahlungsströmen durch ihr multinationales und multi-lokales Know-how und Netzwerk.
Deutsche Post World Net ist zugleich führender Anbieter für Dialog Marketing
sowie effiziente Outsourcing- und Systemlösungen für das Briefgeschäft. In
2006 wurde ein Konzernumsatz von mehr als 60 Milliarden Euro erwirtschaftet.
Deutsche Post World Net beschäftigt rund 500.000 Mitarbeiter in über 220
Ländern und Territorien und ist damit einer der größten Arbeitgeber weltweit.
(www.dhl.com)
Its integrated Deutsche Post, DHL and Postbank companies offer tailored, customer-focused solutions for the management and
transport of goods, information and payments through a global
network combined with local expertise. Deutsche Post World Net is also
the leading provider of Dialog Marketing services, with a unique portfolio of
efficient outsourcing and system solutions for the mail business. The Group
generated revenue of more than 60 billion euros in 2006. With currently
some 500,000 employees in more than 220 countries and territories Deutsche Post World Net is one of the biggest employers worldwide. (www.
dhl.com)
Die Unternehmensgruppe ThyssenKrupp Krause ist spezialisiert auf
Hightech-Anlagen und agiert weltweit. Hier blickt sie auf langjährige
Erfahrungen zurück und verfügt über eine solide gewachsene Kompetenz: ThyssenKrupp Krause wurde 1950 gegründet. Heute beschäftigt der
Mittelständler cirka 2.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Am Standort Bremen, wo der Paketroboter gebaut wird, arbeiten rund 900 Menschen. Seinen
Ruf als Schrittmacher für neue, technische Lösungen verdiente sich ThyssenKrupp Krause im Bereich der Montage-, Prüf- und Testsysteme für Aggregate
vornehmlich für die Automobil- und Zuliefererindustrie. So werden alle Anforderungen an einen Lieferanten von Maschinen und Anlagen erfüllt – dies reicht
von der Projektplanung über die Konstruktion bis hin zur Fertigung, Montage
und Inbetriebnahme.
(www.thyssenkrupp-krause.de)
The company ThyssenKrupp Krause is specialised on hightech systems and operates world-wide. The company counts
on many years of experience and solid competence. ThyssenKrupp Krause was founded in 1950. Today the mid-sized company employs
aprox. 2000 members of staff. In Bremen, where the ParcelRobot is built,
work around 900 people. ThyssenKrupp Krause earned its reputation as
a pacesetter for technological innovative solutions in the field of assembly,
verification, and in testing systems for aggregates of mostly automobile and
supplier industries. This is how all the demands to a supplier of machines
and installations are achieved – from project planning over construction to
production, assembly, and commissioning. And there is also the possibility
to let ThyssenKrupp Krause effect the servicing and maintenance work.
(www.thyssenkrupp-krause.de)
©BIBA, 2007