Um mit der ständig wachsenden Konkurrenz und Nachfrage fertig werden zu können, hat sich die Automatisierung von Lagern, Baustellen sowie Industriestandorten ganz allgemein für Unternehmen zu einer echten Herausforderung entwickelt.
Ein Schlüsselelement dieser zunehmenden Automatisierung besteht in der Verwendung von Robotern (mobilen Robotern oder Roboterarmen), die sich gefahrlos auf denselben Flächen wie Menschen bewegen können.
Im Bereich der Robotik und insbesondere in industriellen oder logistischen Anwendungen wird die Sicherheit von Mitarbeitern häufig mithilfe von LiDARs gewährleistet. An Robotern und um diese herum angebracht, können LiDARs einen Sicherheitsbereich abgrenzen und jeden, der diesen überquert, erkennen.
2D-LiDAR: eine häufig komplexe und auf Dauer kostspielige Lösung
Bis jetzt wurden 2D-LiDARs aufgrund ihres im Vergleich zu 3D-LiDARs attraktiveren Preises verwendet. Der 2D-LiDAR hat einen einzigen Laserstrahl, der entsprechend einer Drehbewegung auf horizontaler Ebene pulsiert. Indem ein LiDAR an einem Roboter in einer Höhe von 1,20 m angebracht wird, kann dieser Veränderungen erkennen, zu denen es auf dieser horizontalen Ebene (1,20 m über dem Boden) kommt. So kann er einen Menschen erkennen, der sich in seinem Abdeckungsbereich befindet. Hockt der Mensch auf dem Boden, wird er nicht erkannt. Darüber hinaus ist der Roboter nicht imstande, Hindernisse (oder andere Roboter) mit einer Höhe von weniger als 1,20 m zu erkennen.
Ein 2D-LiDAR, der eine Stufe nicht erkennt
2D-LiDARs kommen vor allem in Sicherheitsanwendungen (z. B. zur Erkennung von Bewegungen autonomer Indoor-Fahrzeuge) in Lagern, Großhandelsgeschäften, Gesundheitseinrichtungen usw. zum Einsatz.
Obwohl die Leistung und die Größe des Abdeckungsbereichs beschränkt waren, wurden diese Nachteile bisher durch die geringen Kosten von 2D-LiDARs wieder wettgemacht. Heute wird die Entwicklung ihres großflächigen Einsatzes in den nächsten Automatisierungsetappen durch ihre technischen Einschränkungen behindert.
Anstatt zu ihren Robotersystemen noch mehr Sensoren hinzuzufügen, entscheiden sich immer mehr Entwickler und Designer dazu, ihre Robotikplattformen komplett neu zu gestalten oder zu upgraden. Genau das hat Amazon Robotics mit seinem neuen autonomen mobilen Roboter Proteus getan.
Bis heute haben in den Bereichen Handling, Lagerung und Logistik tätige Unternehmen die beschränkten Fähigkeiten von 2D-LiDARs umgangen, indem sie die Leistung ihrer Systeme drosselten oder für Roboter und für Menschen separate Bereiche vorsahen.
Am Anfang der Lagerautomatisierung funktionierten diese Kompromisse ziemlich gut, aber mit der Zeit kam es zu einigen ernstzunehmenden Problemen:
Sicherheitsprobleme
Autonome mobile Roboter, in denen ein 2D-LiDAR zum Einsatz kommt, verursachen mehr Unfälle am Arbeitsplatz als Roboter, die über einen 3D-LiDAR verfügen; dabei kommt es sowohl zu Sachschäden, als auch zu Unfällen, in die Mitarbeiter verwickelt sind.
Unnötige komplexe Montagen
Um die Sicht von Robotern mit einem 2D-LiDAR zu verbessern, werden häufig zusätzliche 2D-LiDARs hinzugefügt, um eine bessere Abdeckung und somit eine zuverlässigere Erkennung zu erreichen. Jedoch sind solche Ergänzungen oft kostspielig, und die Entwicklung und die Wartung sind komplex.
Eine klassische Multi-Sensor-Montage, um die geringe Abdeckung eines 2D-LiDAR zu kompensieren
Eingeschränkte Arbeitsbereiche
Aus den beiden oben genannten Gründen beschränkt sich der Einsatz von Industrie- oder Robotersystemen, in denen 2D-LiDARs zum Einsatz kommen, häufig auf abgegrenzte Betriebsbereiche. Es ist eine komplizierte Aufgabe, die Verwendung autonomer mobiler Roboter auf konkrete Bereiche ohne Hindernisse und Arbeiter zu beschränken, und im Hinblick auf den Platzverbrauch ist dieser Ansatz kostspielig. Dieser Umstand hatte sich für die Demokratisierung von 2D-LiDARs zu einem ernsthaften Hindernis entwickelt.
Unternehmen sind sich dieser Nachteile von 2D-LiDARs sehr wohl bewusst, und dennoch werden diese immer noch aus Kostengründen großflächig eingesetzt. Heute sind 3D-LiDARs erschwinglicher geworden, so dass die Automatisierung von Lagern nun einfacher vonstattengehen kann.
Entwicklung der Automatisierung dank 3D-LiDARs
Mit 3D-LiDARs lassen sich die oben beschriebenen Probleme lösen. Mit 3D-LiDARs ausgestattete mobile Roboter können ihre Umgebung viel besser wahrnehmen, wie man in der oben stehenden Animation sehen kann. Dank diesen zusätzlichen Daten können Roboter, die in Lagerhallen, auf Baustellen usw. eingesetzt werden, Unfälle am Arbeitsplatz reduzieren.
3D-LiDARs reduzieren darüber hinaus die Komplexität von Multi-Sensor-Robotersystemen (siehe oben) und tragen zur Erweiterung von Räumlichkeiten bei, die von Menschen und Robotern gemeinsam genutzt werden können.
Reduzierung von Unfällen
Die digitalen LiDARs von Ouster ermöglichen eine hochauflösende 3D-Abdeckung und können leere Paletten auf dem Boden sowie sich oben befindende Hindernisse erkennen. Auf diese Weise erhält der Roboter ein komplettes Bild von seiner Umgebung, so dass die Arbeiten in absoluter Sicherheit ausgeführt werden können.
Vereinfachung komplexer Montageprozesse
3D-LiDARs können ganz leicht eine Multi-Sensor-Montage (z. B. 3x 2D-LiDAR + 1x 3D-Kamera + 1x Ultraschall-Entfernungsmesser) ersetzen und somit die Komplexität von Robotersystemen an Industriestandorten reduzieren. Dadurch wird die Entwicklungs- und Wartungszeit reduziert.
Entwicklung gemeinsamer Arbeitsbereiche
Die Entwicklung gemeinsamer Arbeitsbereiche (für Menschen und Roboter) ist der Schlüssel zum Erfolg der Lagerautomatisierung.
Um die Automatisierung aus abgesicherten, ausschließlich für Roboter bestimmten Bereichen in gemeinsam genutzte Bereiche zu verlagern, müssen diese Roboter mit Sensoren ausgestattet sein, die Personen genau erkennen können.
Mit bis zu 128 Kanälen können die LiDARs von Ouster nicht nur Hindernisse erkennen, sondern auch kategorisieren (Mensch, Drohne, Karton, Palette…).
Die hochauflösenden LiDARs von Ouster ermöglichen eine präzise Erkennung und Klassifizierung von Objekten (vor allem nach Volumen). Bediener können basierend auf Auslösern bestimmte Parameter festlegen, die es z.B. ermöglichen, sehr kleine Tiere zu ignorieren, ununterbrochen einer Person zu folgen, die zuerst geht und anschließend kriecht, oder wenn sich nicht autorisierte Mitarbeiter in der Nähe geschützter Vermögenswerte befinden.
Digitale LiDARs von Ouster
Die LiDARs OS0, OS1 und OS2 von Ouster bieten Zuverlässigkeit auf industriellem Niveau, eine hochauflösende 3D-Abdeckung sowie ein exzellentes Auflösungs-Investitions-Verhältnis in einer zukunftsorientierten Lösung – in einem Sektor, der schneller Innovationen bedarf.
Sollten Sie weitere Informationen über LiDAR von Ouster benötigen, kontaktieren Sie uns bitte über das untenstehende Formular. Wir stehen Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung!
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