Forschende des Fraunhofer IOSB-AST konnten das autonome mobile Transportsystem „MATS“, einen modifizierten Gabelstapler, über eine Entfernung von 260 Kilometern (Ilmenau – Karlsruhe) erfolgreich teleoperieren. Zum Einsatz kamen ein lokales 5G-Netz sowie spezielle Automatisierungstechnologien zur Verarbeitung und Auswertung der zahlreichen Sensordaten. Zukünftige Anwendungsfelder sind beispielsweise die Fernsteuerung von mobilen Arbeitsmaschinen in unterschiedlichsten Szenarien.

Der Stapler „MATS“ kam bereits bei einer Technologiedemonstration im Rahmen des Forschungsprojektes AKIT-PRO im Sommer 2023 in Celle/Scheuen zum Einsatz. Hier stand das Zusammenspiel zwischen verschiedenen autonomen Arbeitsmaschinen zur Bergung von Gefahrgut im Mittelpunkt. Bei der nun durchgeführten, erfolgreichen Teleoperation zwischen Ilmenau und Karlsruhe im Rahmen des ROBDEKON-Projektes ging es darum, dass eine durch Automation unterstützte Manipulation von palettierten Gütern nicht nur über wenige 100 Meter, sondern über weitaus größere Distanzen möglich und technisch machbar ist.

Besonderheit ist die große Flexibilität des Systems

Eine Besonderheit des Staplers „MATS“ ist dabei die von Wissenschaftlern des Fraunhofer IOSB-AST entwickelte generalisierbare Schnittstelle: Dadurch ist eine Fernsteuerung über unterschiedliche Leitstände möglich. Gleichzeitig wird die Flexibilität des Systems erhöht. Beim erfolgreichen Test im Rahmen der ROBDEKON-Partizipationsveranstaltung kam beispielsweise der Leitstand „shared autonomy“ des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) aus Bremen zum Einsatz.

Durch die auf dem Fahrzeug lokal vorhandenen Lidar- und Bilddaten ist der vollständig autonome Lasttransport bereits realisierbar. Für solche Szenarien müssen jedoch häufig Belade- und Entladestationen der Lasten speziell hergerichtet werden, wodurch die Flexibilität des Einsatzes solcher Gabelstapler leidet. Um dennoch eine Entlastung des Werkstransportes zu erreichen, können die Autonomiefunktionalitäten gekoppelt mit der Teleoperabilität an dedizierten Orten genutzt werden. Dabei helfen lokal aufgebaute 5G-Zellen, die Latenz für die Sensor-Bilddatenübertragung zu senken und somit das Fahrzeug bedienbar zu halten.

Digital Twin auf Basis von 3D-Umgebungsdaten

Durch Robotermodelle und die ohnehin vorhandenen 3D-Umgebungsdaten des Staplers wird eine Art digitaler Zwilling geschaffen, mit dessen Hilfe der Teleoperateur sich virtuelle Kamerapositionen erzeugt, von denen er die Situation aus unterschiedlichen Blickwinkeln beurteilen und letztlich handeln kann. Ähnlich wie Spurhalteassistenten im PKW helfen ihm dabei Autonomiefunktionalitäten zur Vermeidung von Kollisionen mit Gegenständen im Sichtfeld des Staplers.

„Schon heute sind wir schon mit Partnern aus der Industrie in Projekten tätig, um teleoperiert Lasten in Fabriken zu manipulieren. Die Erkenntnisse aus dem ROBDEKON-Projekt und AKIT-PRO helfen uns dabei sehr für die Umsetzung industriegehärteter Lösungen“, so Prof. Andreas Wenzel, Leiter der Abteilung Eingebettete Intelligente System am Fraunhofer IOSB-AST.