Autonome mobile Roboter sind eine spezielle Art von Robotern, die dazu in der Lage sind, eigenständig in ihrer Umgebung zu navigieren und verschiedene Aufgaben auszuführen. Im Unterschied zu anderen Robotertypen sind sie nicht auf eine permanente externe Steuerung angewiesen. Stattdessen verfügen sie über eine interne Software, Elektronik und Hardware, die es ihnen ermöglichen, ihre Umgebung wahrzunehmen, Entscheidungen zu treffen und entsprechend zu handeln. Diese Art von Robotern besitzt eine gewisse Autonomie, die von der Energieversorgung des Roboters abhängt. Solange der Roboter mit ausreichend Energie versorgt ist, kann er eigenständig agieren und Aufgaben ausführen. Dabei ist es möglich, dem Roboter spezifische Anweisungen zu übermitteln, um bestimmte Aufgaben zu erledigen, ohne dabei seine Autonomie zu beeinträchtigen. Jedoch erreicht ein Roboter erst die vollständige Autonomie, wenn er auch in Bezug auf seine Energieversorgung unabhängig ist. Dies könnte beispielsweise durch die Nutzung von Solarzellen erreicht werden, die den Roboter mit Energie versorgen und seine Akkus aufladen.
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Autonome Roboter: Definition
Autonome Roboter sind meist bewegliche Maschinen, welche festgelegte aufgaben erfüllen. Sie sind nicht fest an einer Stelle montiert, sondern bewegen sich mit Rädern, Ketten oder Beinen in einem vordefinierten Areal. Autonome Roboter sind autonom, weil sie sich unabhängig bewegen können. Doch die Autonomie ist nur scheinbar vorhanden, da die Roboter regelmäßig eine Ladestation aufsuchen müssen.
Der Name „Autonomer Roboter“ rührt vor allem daher, dass der Roboter sich ohne einen ihn begleitenden Menschen bewegt. Der autonome Roboter erkennt seine Umgebung, indem er entweder seine Geo-Position bestimmt und Informationen über seine Umgebung aus digitalen Karten bezieht oder indem er seine Umgebung „betrachtet“ und erkennt. In der so wahrgenommenen Umgebung bewegt der Roboter sich nach vorgegebenen Regeln und führt Aufgaben aus. Eine klassische Anwendung für autonome Roboter sind Warentransport vom oder in das Lager, wie auf dem Titelbild ersichtlich.
Beispiel für autonome Roboter: REWE fahrende “Warenkörbe” in Hamburg-Eimsbüttel
REWE führt ein spannendes Pilotprojekt ein, bei dem autonom fahrende „Warenkörbe“ in Hamburg-Eimsbüttel zum Einsatz kommen. In Zusammenarbeit mit renommierten Partnern wie dem TÜV Süd, der Stadt Hamburg und den Startups „Cartken“ und „LastMile“ plant REWE den Testbetrieb von bis zu drei autonomen Lieferfahrzeugen über einen Zeitraum von drei Monaten. Diese Innovation dürfte Passanten in den kommenden Wochen überraschen und faszinieren.
Die Einwohner von Eimsbüttel haben die Möglichkeit, ihre Einkäufe von zu Hause aus über die App „Last Mile“ zu tätigen. Um diesen Service zu ermöglichen, werden die gewünschten Produkte im REWE Markt in der Hoheluftchaussee 23-25 zusammengestellt. Anschließend werden sie innerhalb von zwei Stunden mithilfe künstlicher Intelligenz vom „Lieferbot“ zur Auslieferung gebracht. Der „REWE Lieferbot“ wird während seiner Fahrt durch die Straßen von Eimsbüttel von einem technischen Supervisor begleitet. Sobald der Bot an der Haustür der Kunden angekommen ist, können diese ihre Waren direkt vom Roboter entgegennehmen, indem sie einen zuvor erhaltenen Code am Gerät eingeben.
Die kompakten Roboterfahrzeuge, die ein Gewicht von etwa 35 Kilogramm aufweisen und in etwa die Größe eines handelsüblichen Bierkastens haben, verfügen über einen Bewegungsradius von 3 Kilometern. Sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von weniger als sechs Kilometern pro Stunde sicher und zuverlässig über Gehwege und bieten einen bequemen Lieferservice für ausgewählte Waren innerhalb einer Stunde an. Mithilfe von 360-Grad-Kameras und künstlicher Intelligenz werden potenzielle Unfälle vermieden, was die Sicherheit der Fahrzeuge und anderer Fußgänger gewährleistet.
Autonomer Roboter: der REWE Lieferbot in Hamburg Elmsbüttel. (Foto: REWE)
Zum Beginn des Tests wurde das reguläre Sortiment für die Abholung eingestellt, allerdings mit einigen Einschränkungen. Artikel wie Getränkekisten, Produkte, die dem Jugendschutz unterliegen, Tiefkühlwaren, frische Fleisch- und Fischprodukte, sowie rezeptfreie Medikamente sind vorerst nicht verfügbar. Die von REWE eingesetzten Roboter können bis zu 14 Kilogramm laden. Sobald eine Bestellung digital eingegangen ist, wird sie im REWE Markt zusammengestellt und auf die Reise geschickt.
REWE testet das Lieferprojekt „REWE Lieferbot“ für einen Zeitraum von etwa drei Monaten. Dabei wird ein autonomer Roboter eingesetzt, der die Kundenbestellungen von montags bis freitags (außer an Feiertagen) zwischen 11:00 und 15:00 Uhr ausliefert. Der Fokus liegt hierbei auf der Zustellung von Lebensmitteln.
Beispiele für autonome Roboter: 3 Serviceroboter
Der kommerzielle Einsatz mobiler Roboter wird immer bedeutsamer, da sie vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bieten. In Baumärkten dienen sie als Informationsplattformen, indem sie Kunden Fragen beantworten und ihnen bei der Navigation durch das Geschäft helfen. Auf Ölplattformen und in Rohrleitungen kommen Inspektionsroboter zum Einsatz, um potenzielle Schäden oder Lecks frühzeitig zu erkennen und so die Sicherheit zu gewährleisten. Im Pflege- und häuslichen Bereich unterstützen Serviceroboter bei Aufgaben wie der Überwachung von Patienten oder der Erledigung von Haushaltsarbeiten. Trotz intensiver Entwicklung in diesen Bereichen haben sich jedoch nur wenige Einsatzmöglichkeiten am Markt durchgesetzt.
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Ubtech Robotics: UVC-Desinfektionsroboter für Klassenzimmer und Krankenhäuser
Ubtech Robotics hat kürzlich Adibot-A vorgestellt, die mobile Version ihres vorherigen stationären Modells Adibot. Dieser Desinfektionsroboter ist mit einer beeindruckenden Funktion ausgestattet: der Aussendung von ultraviolettem Licht (UVC), das nahezu alle Keime abtöten kann. Diese Eigenschaft macht Adibot-A besonders geeignet für den Einsatz in sensiblen Bereichen wie Klassenzimmern und Krankenhäusern. Durch seine Mobilität kann der Roboter effizient verschiedene Räume erreichen und somit zur Verbesserung der Hygiene beitragen.
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Avidbots: Reinigungsroboter mit KI
Neo, der neueste Reinigungsroboter des kanadischen Unternehmens Avidbots, beeindruckt nicht nur durch sein imposantes Erscheinungsbild, sondern vor allem durch seine fortschrittliche künstliche Intelligenz (KI). Mit einer Höhe von einem Meter fünfzig und einem Gewicht von fünfhundert Kilogramm ist Neo ein wahres Schwergewicht in der Welt der Reinigungsroboter. Durch die implementierte KI-Technologie kann dieser Roboter seine Aufgaben auf intelligente Weise erfüllen. Egal ob es um das Saubermachen von großen Einkaufszentren, Flughäfen oder anderen öffentlichen Bereichen geht, Neo ist in der Lage, eigenständig Hindernisse zu erkennen und zu umgehen, um eine gründliche Reinigung zu gewährleisten.
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SRC: Mini-Roboter für jede Pflanze
Small Robot Company (SRC), ein britisches Unternehmen, hat eine innovative Lösung für die Landwirtschaft entwickelt. Anstatt herkömmliche IoT-Technik einzusetzen, setzen sie auf Mini-Roboter, die auf individuelle Pflanzenoptimierung spezialisiert sind. Durch diesen Ansatz besteht die Möglichkeit, nicht nur große Mengen an Pestiziden einzusparen, sondern auch die Lebensmittelproduktion auf eine nachhaltigere Grundlage zu stellen. Durch den Einsatz der Mini-Roboter wird es möglich, jede einzelne Pflanze gezielt zu pflegen und zu optimieren, anstatt sich um ganze landwirtschaftliche Anbauflächen zu kümmern.
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Vorteile autonomer Roboter in der Fertigung
Arbeits- und Auslastungsstabilität
Die Nutzung autonomer Roboter in der Industrie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Produktivität und Personalauslastung. Insbesondere kollaborative Roboter spielen eine bedeutende Rolle bei der Effizienzsteigerung monotoner Aufgaben. Ein bemerkenswertes Beispiel hierfür ist der Einsatz eines autonomen Roboters an einem Fließband. Diese Roboter können eigenständig Aufgaben erledigen, ohne permanent beaufsichtigt werden zu müssen. Eine regelmäßige Überprüfung gewährleistet den reibungslosen Ablauf. Dank dieser Technologie können menschliche Arbeitskräfte ihre Fähigkeiten und Kompetenzen für wertschöpfendere Tätigkeiten einsetzen, die eine menschliche Präsenz erfordern. Die entstehende Synergie zwischen Robotern und menschlichen Arbeitskräften führt zu einer erhöhten Produktivität und einer effektiveren Nutzung der vorhandenen Ressourcen.
Weniger Fehler in der Produktion
Die Integration von richtig trainierten Robotern in den Fertigungsprozess ermöglicht eine signifikante Reduzierung von Fehlern, die von Menschen verursacht werden. Im Gegensatz zu menschlichen Arbeitskräften können Roboter präziser und effizienter auf die individuellen Bedingungen reagieren. Ihre programmierten Fähigkeiten erlauben es ihnen, ohne Ablenkung, Ermüdung oder Verletzungsrisiken zu arbeiten. Dadurch wird die Produktivität gesteigert und eine höhere Genauigkeit bei der Ausführung von Aufgaben erreicht.
Langfristige Betriebskosten
Autonome Roboter bieten langfristig eine kostengünstige Alternative zu menschlichen Arbeitskräften, trotz ihrer anfänglich hohen Investitionskosten. Diese Roboter können dazu beitragen, sowohl direkte als auch indirekte Fertigungskosten zu reduzieren. Im Vergleich zu menschlichen Arbeitern arbeiten autonome Roboter äußerst präzise und minimieren dadurch Fehler und Ausschuss, was zu einer Senkung der direkten Kosten führt. Darüber hinaus verringern sie den Materialaufwand, da sie weniger Ausschuss produzieren, was sich langfristig in geringeren Arbeitskosten niederschlägt.
Autonome Roboter bieten Unternehmen eine alternative Arbeitskraft, die einige der typischen Herausforderungen traditioneller Arbeitskräfte umgeht. Im Gegensatz zu menschlichen Arbeitnehmern benötigen autonome Roboter keine Gehaltserhöhungen, da sie keine finanziellen Bedürfnisse haben. Sie sind auch nicht von Inflationskosten betroffen, da ihre Kosten in der Regel auf einmalige Anschaffungskosten beschränkt sind. Darüber hinaus müssen Unternehmen keine Versicherungen für autonome Roboter abschließen, was zu weiteren Kosteneinsparungen führt. Da Roboter keine bezahlten Urlaubstage benötigen, entfällt auch diese finanzielle Verpflichtung für Arbeitgeber. Darüber hinaus können autonome Roboter dazu beitragen, die indirekten Betriebskosten eines Unternehmens zu senken. Sie benötigen keine Verbrauchsmaterialien wie Schreibwaren oder Büromaterialien, da sie nicht auf diese Ressourcen angewiesen sind. Da sie auch keine Energieversorgung im selben Umfang wie herkömmliche Büroausstattung benötigen, können Unternehmen ihre Energiekosten reduzieren. Darüber hinaus benötigen autonome Roboter keinen physischen Raum wie Büros oder Parkplätze, was zu weiteren Einsparungen führen kann.
Mehr Sicherheit für menschliche Arbeitskräfte
Autonome Fertigungsroboter spielen eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der menschlichen Sicherheit. Insbesondere in Branchen wie der Metallherstellung, dem Transportwesen, der Lebensmittelverarbeitung, chemischen Prozessen und der Rohstoffverarbeitung strebt man verstärkt nach industrieller Automatisierung, um das hohe Risiko für menschliche Arbeitskräfte zu verringern. Durch den Einsatz von Robotern in diesen gefährlichen Produktionsumgebungen können potenziell gefährliche Aufgaben von Menschen auf Maschinen übertragen werden, wodurch das Verletzungsrisiko deutlich reduziert wird. Die Investitionskosten für die Implementierung autonomer Fertigungsroboter werden oft als vernachlässigbar angesehen, da sie im Vergleich zu den möglichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Sicherheit minimal sind.
Verbesserte Datenerfassung
Im Zeitalter der fortschreitenden Automatisierung und der umfassenden Dokumentation unserer heutigen Welt gewinnt die rasche Umsetzung digitaler Strategien für Lieferketten eine immer größere Bedeutung. Ein Bereich, in dem dies besonders deutlich wird, ist die Automatisierung der Prozesse in der Paketbeförderung. Durch den Einsatz von Robotern wird nicht nur die Effizienz der Abläufe gesteigert, sondern auch die Dokumentation optimiert. Mithilfe dieser Roboter können Pakete digital verfolgt werden, wodurch jeder Schritt eines Pakets genau dokumentiert wird. Dies ermöglicht eine präzise Überwachung des Fortschritts und erleichtert die Transparenz in der Lieferkette. Gleichzeitig werden durch diese Optimierungen optimale betriebliche Lieferketten gewährleistet, die eine reibungslose und effektive Warenverteilung ermöglichen.
Nachteile autonomer Roboter in der Fertigung
Hohe Kapitalkosten
Die Einführung autonomer Roboter in der Fertigung und in Industrie 4.0-Anwendungen wird von den hohen Anschaffungskosten stark behindert. Diese Kosten setzen sich aus verschiedenen Faktoren zusammen, darunter die Investitionen in hochwertiges Material sowie die Notwendigkeit, die bestehende Lieferkette anzupassen, um die Integration autonomer Maschinen zu ermöglichen. Dies erfordert möglicherweise umfangreiche Umstrukturierungen und Anpassungen der Produktionsprozesse. Zusätzlich sind Schulungen für das Personal erforderlich, um den Umgang mit den neuen technologischen Systemen zu erlernen. Diese Schulungen können zeit- und kostenintensiv sein, da das Personal mit den spezifischen Funktionen und Betriebsweisen der autonomen Roboter vertraut gemacht werden muss. Trotz der vielfältigen Vorteile, die autonomen Robotern in der Fertigung und in Industrie 4.0-Anwendungen bieten können, bleiben die hohen Anschaffungskosten und die damit verbundenen Herausforderungen bei der Integration vorerst das größte Hindernis.
Die Lagerbestandsverwaltung ist eine Anwendung, in der autonome Roboter auf effiziente Weise implementiert werden können, ohne dass die kostentreibenden Faktoren eine große Rolle spielen. In diesem Bereich ermöglichen die autonomen Roboter eine verbesserte Organisation und Überwachung des Lagerbestands. Durch den Einsatz dieser Technologie können Unternehmen Zeit und Kosten sparen, da die Roboter eigenständig Aufgaben wie die Inventur durchführen können. Darüber hinaus können sie die Lagerbestände kontinuierlich überwachen und Benachrichtigungen senden, wenn bestimmte Schwellenwerte erreicht werden. Die Implementierung autonomer Roboter in der Lagerbestandsverwaltung bietet somit eine effiziente Lösung, um den Betrieb reibungsloser und effektiver zu gestalten.
Fachwissen
Die Technik autonomer Roboter stellt eine herausfordernde Aufgabe dar. Obwohl Roboter in einigen Bereichen den Menschen entlasten können, erfordert die Wartung dieser Roboter hochqualifizierte Techniker. Die Hardware autonomer Roboter ist äußerst komplex und empfindlich, da sie hochleistungsfähige Prozessoren, Sensoren und elektromechanische Systeme umfasst, die für eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgelegt sind. Die Software zur Steuerung autonomer Roboter ist noch komplizierter. Die KI-Modelle, die für die autonome Steuerung der Roboter verwendet werden, müssen in speziellen Rechenzentren trainiert werden. Jegliche Änderungen an den Hardware- und Softwaresystemen erfordern die Expertise eines dedizierten technischen Teams, das über die erforderlichen Ressourcen verfügt.
