Robotik Flottensteuerung: So funktioniert kabelloses Laden problemlos

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Mit der wachsenden Popularität von FTS, AMR und Co sind in Lager- und Produktionshallen immer mehr Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller unterwegs. Die Interoperabilität der verschiedenen Systeme ist eines der drängendsten Themen der Branche. Bislang stand hier die softwareseitige Flottensteuerung im Fokus. Wenn die Roboterflotten wachsen sollen, ist aber die Harmonisierung der Hardware-Infrastruktur ebenso wichtig.

Die mobile Transportrobotik hat in den letzten Jahren einen beispiellosen Aufschwung erlebt. Hersteller und Betreiber von Lagern und Distributionszentren stehen nun jedoch vor neuen, komplexeren Herausforderungen. Um verschiedene Transportaufgaben in einem Layout zu automatisieren, benötigen sie eine Vielzahl spezialisierter Transportlösungen. Diese kommen in der Regel nicht von einem einzigen Anbieter. Häufig benötigen Unternehmen mehrere FTS- oder AMR-Systeme unterschiedlicher Hersteller, um eine Flotte zusammenzustellen. 

Die Koordination verschiedener Fahrzeugmarken mit individuellen Steuerungslösungen erschwert den effizienten Einsatz der Fahrzeuge. Die Interoperabilität der Systeme ist daher eines der brennendsten Themen in der Intralogistik. Initiativen wie VDA 5050 oder der amerikanische Massrobotics Standard, aber auch verschiedene Softwareunternehmen arbeiten mit Hochdruck daran, eine Standardisierung zu etablieren, die dieses Problem löst.

Der Fokus auf die Flottensteuerung greife aber zu kurz, findet Julian Seume, ehemals CSO von Wiferion und jetzt Direktor der Puls Wireless Businessunit. Der Marktführer für DIN-Schienen-Stromversorgungen hatte das Geschäft von Wiferion im Oktober übernommen und plant große Investitionen in die drahtlose Ladetechnologie. „Wenn gemischte Roboterflotten in Zukunft schnell skalieren sollen, muss Interoperabilität ganzheitlich betrachtet werden. Dazu gehört auch, dass die Transportroboter mit einer einheitlichen und standardisierten Infrastruktur betrieben werden können.“ Die Energieversorgung spielt dabei eine zentrale Rolle.

Komplexe Ladinfrastruktur als Hindernis

Wie bei der Flottensteuerung gibt es auch bei den mobilen Transportrobotern derzeit keinen Standard für die Energieversorgung. Jeder Hersteller stattet seine Geräte mit einer eigenen Ladelösung aus. Von Batterieladesystemen mit Schleifkontakten über im Boden integrierte induktive Stromleiter bis hin zu Ladekonzepten mit Steckkontakten ist alles dabei. In der Praxis müssen Anwender, die gemischte Flotten betreiben, für jeden Hersteller eine eigene Ladeinfrastruktur aufbauen, da die Ladegeräte untereinander nicht kompatibel sind. „Das erhöht nicht nur die Komplexität und Fehleranfälligkeit der gesamten Anlage, sondern auch die Kosten für Installation und Wartung redundanter Energiesysteme“, erklärt Seume. Müssen mehrere Ladezonen mit unterschiedlichen Ladetechnologien installiert werden, geht zudem wertvolle Hallenfläche verloren, die nicht mehr für wertschöpfende Prozesse genutzt werden kann. Auch wenn sich Roboter zukünftig einfach über eine Schnittstelle wie die VDA 5050 steuern lassen, verhindert die ausufernde Ladeinfrastruktur eine einfache und sichere Skalierung der Flotten.

Harmonisierung der Flottensteuerung als Lösung

Eine Lösung des Problems sehen die Experten im kabellosen Laden mit induktiven Punktladegeräten wie dem Etalink-System von Wiferion. „Mit unseren Schnellladesystemen gehört das Durcheinander von verschiedenen Steckern und Ladekontakten im Lager der Vergangenheit an“, erklärt Energiespezialist Seume. Denn Etalink überträgt die Energie magnetisch und berührungslos zur Fahrzeugbatterie. Physikalische Ladeschnittstellen werden nicht benötigt. Fährt ein Roboter an den Ladepunkt, startet der Ladevorgang innerhalb einer Sekunde. 

Das Besondere: Das Ladesystem kann alle gängigen Spannungen und Ladeströme erzeugen. So kann jedes batteriebetriebene Fahrzeug an einem Ladepunkt aufgeladen werden - egal, ob es sich um einen Gabelstapler, einen mobilen Roboter oder einen Handhubwagen handelt. Auch der Hersteller oder die eingebaute Batterie spielen keine Rolle. Die Fahrzeuge müssen lediglich über eine Empfangselektronik verfügen, die mit wenigen Handgriffen integriert werden kann. So lässt sich Interoperabilität bei der Energieversorgung realisieren, denn jedes Fahrzeug auf dem Shopfloor wird mit der gleichen Technologie versorgt. „Das zentrale Argument für Wireless Charging als neuen Standard für die Energieversorgung industrieller Elektrofahrzeuge ist seine Einfachheit. Es benötigt weniger Technik, weniger Platz, ist robust und erhöht gleichzeitig die Produktivität jedes einzelnen Fahrzeugs“, betont Seume.

Wirtschaftlicher Betrieb und Skalierbarkeit der Flottensteuerung

Neben der Harmonisierung der Ladeinfrastruktur bietet die kabellose Ladetechnologie weitere Vorteile. So kann das Zwischenladen der Fahrzeugbatterien im laufenden Prozess realisiert werden. Anstatt zu einer externen Batterieladestation zu fahren, werden die Fahrzeuge beim sogenannten „In-Process-Charging“ während ihres Workflows an häufig frequentierten Punkten im Lager oder in der Produktion vollautomatisch mit Energie versorgt, ohne die logistischen Prozesse für Ladepausen zu unterbrechen. So können die Roboter selbst kürzeste Stopps von wenigen Sekunden, zum Beispiel an einer Übergabestation, für eine effiziente Zwischenladung nutzen und verfügen immer über die Energiemenge, die sie für ihre Arbeit benötigen. So steigert Wiferion die Produktivität der Flotte nachweislich um bis zu 32 Prozent.

„Mit unserer Technologie benötigen die Roboter weniger Batteriekapazität. Die verbauten Akkus können deutlich kleiner dimensioniert werden, was wertvollen Bauraum freisetzt und die Kosten des Energiesystems und damit des gesamten Fahrzeugs senkt“, führt Seume aus. Zudem entfallen die bei anderen Ladekonzepten notwendigen Ladezonen. Da induktive Punktladegeräte ohne mechanische Schleifkontakte auskommen, sind sie praktisch wartungsfrei. Probleme herkömmlicher Ladeverfahren mit oxidierten Steckern oder gebrochenen Kabeln gehören der Vergangenheit an. Auch bei der Inbetriebnahme kann das induktive Laden gegenüber herkömmlichen Ladekonzepten punkten. „Bei herkömmlichen Systemen dauert die Integration in die Lagerprozesse oft Wochen oder sogar Monate. Mit unserer kabellosen Ladetechnik lässt sich die Automatisierung dagegen innerhalb weniger Tage realisieren“, so der CSO.

Der Autor Jan Leins ist Senior Account Manager bei additive pr.