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Mobility 1/2022

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Mobility 1/2022

MOBILROBOTIK 02 03

MOBILROBOTIK 02 03 partnerschaftlichen Austausch öffnet. Der ROVO AI wäre für keines der Einzelunternehmen in dieser Leistungsfähigkeit realisierbar gewesen. Gemeinsam haben wir ein Fahrzeug konzipiert, das eine Blaupause für künftige, mobile Kompaktmaschinen sein kann.“ Dr. Carsten Hillenbrand, Geschäftsführer bei Robot Makers, schließt sich dem an: „Dass wir als Software-Anbieter von Beginn an in das Projekt einbezogen waren, ist auch nicht alltäglich. Dadurch waren wir in der Lage unser Anwendungswissen mit einzubringen, was zu einer guten Kombination aus Hardware und Applikationssoftware führte. Dieser Prozess sollte beispielhaft für die Entwicklung autonomer Maschinen sein, damit die benötigten Technologiebereiche sich optimal ergänzen und gemeinsam ihre Stärken ausspielen.“ LEISTUNGSSTARK ANGETRIEBEN Doch was macht das Fahrzeug technologisch so besonders? Alle Komponenten sind perfekt aufeinander abgestimmt und dienen dem Zweck, den ROVO AI so universell einsetzbar und trotzdem so effizient zu gestalten, wie möglich. HAWE zeichnet etwa neben dem Basisfahrzeug für die Traktionsbatterie und die Arbeitshydraulik der Robotikplattform verantwortlich. Die eingesetzten Lithium-Ionen Batteriepacks sind für den Einsatz in Off-Highway-Arbeitsmaschinen optimiert. Sie verfügen über 18,8 kWh Kapazität und erlauben eine emissionsfreie Reichweite von bis zu 40 km bzw. einen ununterbrochenen Betrieb von bis zu vier Stunden. Da sie als Schnellwechselbatterie ausgeführt ist, können auch energieaufwendige und langwierige Anwendungen von der Roboterplattform übernommen werden. Das integrierte Batteriemanagement-System (BMS) überwacht permanent den Zustand des Batteriepacks. Axel Schwerdtfeger: „Unser BMS schützt vor Über- oder Tiefentladung der Akkus sowie vor Überhitzung oder Unterkühlung. Es übernimmt das Balancing und optimiert somit die Lebensdauer der Batterie.“ Der ROVO AI zeichnet sich durch seine Applikationsneutralität aus. Durch frei wählbare Anbaugeräte wird die Robotikplattform zum Schweizer Taschenmesser. Den Antrieb für die Anbaugeräte liefert das HAWE HICON. Das Kompaktaggregat mit einem maximalen Betriebsdruck von 170 bar und einem maximalen Volumenstrom von 3 l/min ist dank gekapselter Bauweise und Schutzart IP 67 für den Einsatz unter widrigen Bedingungen optimiert. Im Pumpenträger ist eine Zahnradpumpe und ein bürstenloser Motor integriert. Mittels Drehrichtungsumkehr des Motors lässt sich eine Reversierfunktion ohne Schaltventil ansteuern. Dank CAN-Schnittstelle lässt es sich in die digitale Systemarchitektur einbinden und ist somit bestens für die Integration in autonome Fahrzeugkonzepte geeignet. SICHER AUTOMATISIERT ALS FLEXIBLER GERÄTETRÄGER FUNGIERT DER ROVO AI ALS EINE ANWENDUNGSNEUTRALE MOBILE ROBOTIKPLATTFORM Die Hauptsteuerung sowie das Motorsteuergerät kommen aus dem Hause STW. Der High-Performance Controller HPX bringt die für Entscheidungen in Echtzeit notwendige Leistung auf das Fahrzeug. Sein MPSoC (Mutliprocessor system on a chip) verknüpft geschickt mehrere Prozessorarten miteinander und ermöglicht auf diese Weise rechenintensive Daten- und Bildverarbeitung auf dem Roboter, und dass bei hoher Energieeffizienz und Leistungsdichte. Breitbandschnittstellen sichern die Datenübertragung von Sensorik an die Steuerung und zur Aktorik in Echtzeit. STW entwickelt als einer der ersten Hersteller ein solches System für den robusten Einsatz. Die Motorsteuerung übernimmt ein ESX.3cs-Controller von STW. Das Kompaktsteuergerät ist für sicherheitsgerichtete Anwendungen bis Performance Level PL d bzw. Safety Integrity Level SIL 2 zertifiziert. Mit 300 Mhz Takt, vier MB Flash und acht MB 12 MOBILITY 2022

MOBILROBOTIK 04 Intelligente Software & Systemintegration 02 + 03 Das für den robusten Einsatz optimierte Lithium-Ionen Batteriepack ermöglicht einen ununterbrochenen Betrieb von bis zu vier Stunden. Dank Schnellwechselfunktion ist die Plattform auch für langwierige Aufgaben geeignet 04 Der ROVO AI kombiniert die Kompetenzen dreier Innovationsführer: HAWE Hydraulik liefert die Antriebs- und Hydraulikkomponenten sowie die Fahrzeugbasis, STW die Automatisierungsbausteine und Robot Makers die Software Elektro-hydraulische Antriebe und Steuerungen SDRAM sowie bis zu zwei CAN-Schnittstellen und vielen weiteren Schnittstellen bietet die Steuerung mehr als genug Leistung, um die Fahrfunktionen sicher zu steuern und zu überwachen. Neigung und Beschleunigung des Fahrzeugs monitoren die STW-Gyrosensoren vom Typ SMX.igs-e. Sie zeichnen sich durch ihre Inertial Measurement Unit aus, die es erlaubt, die auftretenden Beschleunigungen und Drehraten in allen drei Raumachsen zu messen. Dank Datenfusion und Kalman-Filter liefern die Sensoren hoch präzise und stabile Messwerte auch bei Störeinflüssen. Die Daten werden per TCG-4-Connectivity-Modul an die Cloud oder Infrastruktur weitergegeben. Auch die hochgenaue Positionierung für den autonomen Betrieb in bestimmten Geofence-Bereichen erfolgt über die TCG-4 dank GNSS-Unterstützung. Alle STW-Komponenten lassen sich anwenderfreundlich über die open-source Software-Plattform openSYDE implementieren, parametrieren und programmieren. Steffen Dieterle führt aus: „Mit einem intuitiven Interface, Drag-and-Drop-Unterstützung, vielen vordefinierten Libraries macht openSYDE es dem Entwickler einfach, seine Systemarchitektur aufzubauen. Darüber hinaus ist die Software ebenfalls bereits SIL 2 / PL d-zertifiziert. Funktionale Sicherheit lässt sich somit anwenderfreundlich gewährleisten.“ SMART PROGRAMMIERT Automatisierungs-Elektronik Die Möglichkeiten der Hardware führt die Software der Robot Makers effizient zusammen. Mit dem Autonomie-Kit MowPilot appliziert die Robot Makers GmbH ihr System auf den ROVO AI, mit dem Freiflächen automatisiert und ohne Bedienereingriff gemäht werden können. Zur Positionierung greift das Autonomie- Kit MowPilot auf einen hybriden Lokalisierungsansatz zurück, der die Stärken der globalen Navigationssatellitensysteme GPS, GLONASS, Beidou und Galileo mit den Vorteilen der lokalen Navigation mithilfe von Odometrie und Inertialsensorik kombiniert. Der bewährte Teach&Repeat Ansatz ermöglicht das effektive und sichere Einlernen neuer Parzellen. Einmal eingelernt, können diese Parzellen beliebig oft automatisiert wiederholt werden. Gerade bei komplexeren Feldgeometrien, bei denen auch Rückwärtsfahrten hilfreich sind, spielt der Teach&Repeat Ansatz seine Stärken voll aus. Beim Teach-in wird der gewünschte Bereich manuell und wie gewohnt bearbeitet. Anschließend ist der MowPilot in der Lage diese Mission automatisiert zu wiederholen, so oft wie gewünscht. Falls eine eingelernte Parzelle später nur teilweise bearbeitet werden soll, kann die Bearbeitung über den intelligenten Ontracking-Assistant an der gewünschten Stelle gestartet werden. Alle notwendigen Konfigurationen des MowPilot können intuitiv über eine App eingestellt werden. Diese basiert auf HTML5 und ist mobiltauglich. Damit kann sie mit allen gängigen mobilen Endgeräten aufgerufen werden. Natürlich können auch bestehende Fernbedienungen und andere Benutzerschnittstellen in das Bedienkonzept des MowPilot eingebunden werden. Da das Softwaresystem darauf ausgelegt ist, möglichst schnell und unkompliziert auf neuen Fahrzeugplattformen in Betrieb genommen zu werden, war es auch im Fall des ROVO AI die Lösung der Wahl, wie Carsten Hillenbrand zusammenfasst: „Unser MowPilot nutzt optimal die von HAWE und STW bereitgestellte Systemarchitektur. Wir konnten innerhalb kürzester Zeit unsere Software auf die Maschine applizieren und so die beispielhafte Applikation des ROVO AI als autonomes Mähfahrzeug realisieren.“ EIN BLICK IN DIE ZUKUNFT Angesichts von immer größerem Fachkräftemangel in Bau- oder Landwirtschaft braucht es Konzepte wie den ROVO AI, der als flexible Plattform für ein breites Spektrum an Arbeitsprozessen in unterschiedlichsten Use Cases durch jeweils spezifische Aufbauten eingesetzt werden kann. Nur mit solchen autonomen Maschinen kann die Diskrepanz zwischen Auftragslage und Kapazität der Betriebe künftig ausgeglichen werden. Arbeitszeit wird immer wertvoller, insofern muss sie für die Prozesse und Aufgaben eingesetzt werden, die Maschinen nicht übernehmen können. Einfache und zeitintensive Arbeitsaufträge hingegen können von mobilen Robotern übernommen werden. Der emissionsfreie Betrieb des ROVO AI stellt zudem einen Beitrag zur Klimaschonung und zur Einhaltung von Emissionszielen dar. Der ROVO wird auf der bauma in München am Stand von HAWE Hydraulik zu sehen sein. Bilder: STW, HAWE Hydraulik, Robot Makers www.stw-mm.com www.hawe.com www.robotmakers.de MESSEHINWEISE: HAWE auf der bauma München: A3.348 STW auf der bauma München: A2.225 MOBILITY 2022 13

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