Entladen bald mobile Roboter Container?

Ab 2019 übernehmen mobile Packroboter selbstständig das Ausladen von Containerfracht

Mit seinen Maßen von rund 12 x 2,3 x 2,4 Metern besitzt ein 40-Fuß-Container eine Nutzlast von etwa 27 Tonnen und gut 65 Kubikmeter Ladevolumen. Trifft er voll bepackt an seinem Zielhafen ein, gilt es, bis zu 1800 Einzelkartons auszuladen und an ihren Zielort zu transportieren.

Doch während in Paketzentren weltweit längst Roboter die Post wiegen, sortieren und verladen, bleibt das Entladen von Seecontainern bis heute eine Aufgabe für menschliche Hände. Die Arbeit an der Rampe ist nicht nur monoton und findet meist in unklimatisierter Umgebung statt, sondern belastet vor allem den Körper, wenn z.B. Kaffee- oder Kakaosäcke bis 69 kg Gewicht als loses Stückgut verladen werden.

Ein neu entwickelter Packroboter des Bremer Institutes für Produktion und Logistik (BIBA) soll in Zukunft die Arbeitsbedingungen am Containerhafen verbessern und die Effizienz beim Entladen von Containerfracht erhöhen. Die Herausforderung bestand für die Entwickler darin, dem „Interaktiven Robotiksystems zur Entleerung von Seecontainern“ (IRiS) die anspruchsvolle Aufgabe des Containerentladens beizubringen. Gängige Industrieroboter, die über wenig eigene Intelligenz verfügen und fest definierte Bewegungen in regelmäßigen Intervallen vollziehen, eignen sich kaum für den komplexen Prozess. Während ein menschliches Auge in Sekundenschnelle nach Öffnen des Containers die im Innern befindliche Lage erfasst, nutzt der Roboter dazu eine Objekterkennung, die auf Daten aus 2D- und 3D-Bildverarbeitung basiert. Diese Komponenten werden mit Techniken des maschinellen Lernens kombiniert, sodass bereits vor dem Ladeprozess der Inhalt eines Containers analysiert und das Entladen im Voraus koordiniert werden kann. Anschließend fällt das System die Entscheidung, ob ein Container vollautomatisch entladen werden kann oder der Roboter dazu manuell vom Leitstand aus gesteuert werden muss.

Das dreijährige Projekt zur Entwicklung des  „Interaktiven Robotiksystems zur Entleerung von Seecontainern“ (IRiS) soll 2019 im ersten Einsatz des Roboters gipfeln. Bis dahin beträgt der finanzielle Gesamtumfang etwa 3,16 Millionen Euro;  2,2 Millionen Euro davon stammen als Fördergelder vom Bundesverkehrsministerium. Der TÜV Rheinland fungiert als Projektträger, die BLG Handelslogistik als Verbundkoordinator.

Laut den Entwicklern wird sich der Roboter in der Praxis zwischen mehreren Toren bewegen können und in die Container hineinfahren, sobald es die fortschreitende Entleerung zulässt. Zum Heben des Frachtgutes verfügt er über ein neuartiges Kinematik- und Greifsystem. Die mobile Einheit soll damit in verschiedenen Häfen einsetzbar sein, ohne dass erhebliche Anpassungen in der Infrastruktur nötig sind.

Für die reibungslose Koordination mit den menschlichen Arbeitskräften sorgen speziell entwickelte Interaktionsschnittstellen. Nutzerspezifische und intuitive Interaktionsmodule gestatten auch Mitarbeitern ohne Programmierkenntnisse eine Steuerung des Packroboters. Monitoringsysteme erlauben die einfache Überwachung der Performance und der korrekten Funktionsweise unabhängig vom Aktionsort der Roboter von einem zentralen Leitstand aus. Da von dieser Stelle auch Störungen ohne großen Aufwand behoben werden können, fällt das Risiko kostenintensiver Systemstillstände gering aus.  

Die Konstruktion, Komponentenfertigung und die Inbetriebnahme von IRiS unterstützen zwei spezialisierte Unternehmen. So entwickelte SCHULZ Systemtechnik aus Bremen einen digitalen Zwilling des Roboters, an dem einzelne Elemente vor der Realisierung simuliert und virtuell getestet werden. Forschung und Entwicklung des Systems kann auf diese Weise ressourcenschonend stattfinden. FRAMOS aus Taufkirchen lieferte die hochspezialisierte Technik zur Bildverarbeitung, die dem Roboter das Erkennen der Packsituation im Container ermöglicht.

Die Projektleitung bei BLG Logistics äußert sich zuversichtlich mit IRiS bereits 2019 die verlässliche Zusammenarbeit von Mensch und Maschine demonstrieren zu können. Der Roboter soll ab diesem Zeitpunkt als mobile und bedienerfreundliche Lösung den letzten nicht automatisierten Prozess der inzwischen hochtechnisierten Transportketten übernehmen. Bislang arbeiten nur wenige Hafenbetreiber mit den vorhandenen automatischen Entladesystemen, da sie stationär verankert und durch ihre Größe unflexibel sind.