Ein hohes Maß an Effizienz und Sicherheit und ein schneller Return on Investment: Die Anforderungen an Serviceroboter in der automatisierten Lagerhaltung sind enorm. Das gilt auch für ihre vielen Komponenten – und diese machen die Roboter bereit für die zukünftigen Herausforderungen hinsichtlich Energiemanagement, Ladeinfrastruktur, Konnektivität und Mensch-Maschine-Kommunikation.
Schon seit langem kämpfen Betreiber von Lagerhallen mit Herausforderungen wie Arbeitskräftemangel, hohen Fehlerquoten in der Kommissionierung und zu langen Prozesszeiten. Die Integration professioneller Servicerobotik verändert die Lagerabläufe, steigert die Effizienz und Agilität in der Lieferkette und führt zu einem schnelleren ROI (Return on Investment). Ausgestattet mit fortschrittlichen Sensoren und Navigationssystemen automatisieren die kommerziellen Roboter Aufgaben, die früher von Menschen erledigt wurden, optimieren Prozesse und erhöhen die Effizienz im Lager.
Um nur einige Beispiele zu nennen: Fahrerlose Transportfahrzeuge (Automated Guided Vehicle, AGV) navigieren autonom auf vordefinierten Wegen oder werden über Kabel oder Bodenmarkierungen durch das Lager geführt, um Waren zu kommissionieren und transportieren. Autonome mobile Roboter (AMR) kommissionieren und transportieren ebenfalls Gegenstände, können sich aber dank intelligenter Sensoren und smarter Steuerung frei bewegen und in Echtzeit reagieren. Automatische Lager- und Bereitstellungssysteme (Automated Storage and Retrieval Systems, ASRS) übernehmen die Materiallagerung, treffen intelligente Entscheidungen über die Materialplatzierung und den Lagerumschlag und erfüllen Aufgaben wie Abholung und Versandvorbereitung. Cobots mit modernen Sicherheitsfunktionen arbeiten mit menschlichen Arbeitskräften bei der Zusammenstellung, Verpackung und Qualitätskontrolle zusammen.
Für einen reibungslosen und sicheren Betrieb sind diese automatisierten Lagergeräte auf eine Vielzahl von Komponenten und Systemen angewiesen, die sie zu intelligenten, sicheren und hochverfügbaren „Mitarbeitern“ machen. TE Connectivity (TE) bietet ein breites Produktportfolio an Lösungen, die sich in der industriellen Automatisierung und in sicherheitskritischen Anwendungen. Die Produktlösungen von TE für Lageranwendungen und professionelle Serviceroboter reichen von Relais für Energiemanagementsysteme und zuverlässigen Lade- und Schaltlösungen bis hin zu Steckverbindern für hohe Ströme, Signale und die Datenkommunikation.
Energiemanagement
AGVs, AMRs und mobile Cobots, die rund um die Uhr im Lager arbeiten, sind auf eine konstante und zuverlässige Stromversorgung angewiesen, um unerwartete Abschaltungen oder Fehlfunktionen zu vermeiden, die den Betrieb stören oder sogar ein Sicherheitsrisiko darstellen könnten. Die Batterien dieser kommerziellen Roboter müssen ständig überwacht werden, um ihren Zustand, ihre Entladeraten und ihre Ladezyklen zu optimieren
Energiemanagementsysteme helfen Lagerhausbetreibern dabei, das Optimum aus ihren Servicerobotern herauszuholen. Denn sie können dazu beitragen, die Lebensdauer der Batterien zu verlängern, die Ausfallzeiten – verursacht durch Ladezeiten – zu verkürzen und sicherzustellen, dass die Roboter bei Bedarf einsatzbereit sind. Batteriemanagementsysteme (BMS) und Stromverteiler (Power Distribution Units, PDU) verhindern gemeinsam mit übergeordneten Energiemanagementsystemen die Überlastung der Zellen. Sie überwachen auch den Zustand und die Temperatur der Batterien und helfen so, potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie zu einem Ausfall führen. Dies ermöglicht eine vorbeugende Wartung und gleichzeitig eine Reduzierung von Ausfallzeiten und Reparaturkosten.
Die Lösungen von TE tragen dazu bei, eines der zentralen Elemente eines Energiemanagementsystems bereitzustellen: Langzeitstabile elektromechanische Schalter wie Leistungs-Leiterplattenrelais bis zu 8 A und Leistungsrelais, die einen reibungslosen Energiefluss gewährleisten, Strom sparen und Ausfälle reduzieren. Die Leistungs-Leiterplattenrelais von TE können in Verbindung mit Schützen als elektronische Schalter verwendet werden, um den Akku während des Ladevorgangs zu isolieren. Die elektromechanischen Leistungsrelais können für Anwendungen mit höherem Strom, wie z. B. das Batterieladegerät, eingesetzt werden oder als Haupt-Ein-/Ausschalter für den Roboter. Sie tragen dazu bei, die Lebensdauer der Batterie zu maximieren, den Energieverbrauch zu optimieren und einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Ein konkretes Beispiel für ein TE-Produkt, das sich für den Einsatz in Lagerhäusern eignet, ist die Serie der ECK-Hochspannungs-Gleichstromschütze, die für Hochstromanwendungen wie fahrerlosen Transportsystemen ausgelegt ist. Die Schütze ermöglichen bidirektionale Lasten und bieten eine intelligente Überwachung der Hauptkontakte. Durch die hermetische Versiegelung mit Keramikdichtungstechnologie sind die ECK-Schütze äußerst zuverlässig in rauer Umgebung.
Automatisch andocken und induktiv Laden
Um sicherzustellen, dass AMRs und AGVs während ihrer gesamten Schicht einsatzbereit und hochproduktiv bleiben, ist eine zuverlässige Ladeinfrastruktur von entscheidender Bedeutung, insbesondere, da längere Betriebszeiten den Return on Investment der Geräte weiter verbessern. Das manuelle Laden ist in vielen Bereichen immer noch Stand der Technik, wird aber zunehmend unüblich, da Roboter per Hand außer Betrieb genommen werden müssen, um an das Stromnetz angeschlossen zu werden, was zu längeren Ausfallzeiten und geringerer Produktivität führt.
Deshalb geht der Trend hin zu Self-Docking- und induktiven Ladesystemen, die es AMRs und AGVs ermöglichen, selbstständig anzudocken und zu laden. Beim induktiven Laden werden in den Boden oder in Ladestationen eingebettete Induktionsspulen verwendet, die Energie drahtlos an die Batterie eines AMR oder AGV übertragen. Ob Self-Docking oder induktives Laden – beide Technologien erfordern eine spezielle Ausrüstung: Sensoren unterstützen das präzise Andocken; Empfängerspulen helfen dem Fahrzeug, die übertragene Energie zu erfassen. TE bietet zuverlässige Leistungs- und Signalsteckverbinder, die in vibrationsanfälligen Umgebungen getestet wurden, sowie Kraft- und Drehmomentsensoren zur Unterstützung des Andockvorgangs.
Kommunikation ist der Schlüssel
Um sich sicher in komplexen und dynamischen Lagerhäusern bewegen zu können, benötigen mobile Serviceroboter intelligente Sensoren. Diese Sensoren können Hindernisse und Veränderungen in der Umgebung erkennen, sodass das Gerät bei Bedarf reagieren und seine Route ändern kann, was einen reibungslosen und unterbrechungsfreien Betrieb ermöglicht. Intelligente Sensoren, die Informationen aus der physischen Umgebung wie etwa Bewegung und Licht erfassen, tragen auch zu mehr Sicherheit in gemeinsam genutzten Arbeitsbereichen bei. Beispielsweise durch die Schaffung einer Schutzzone um ein AGV oder AMR, die Personen oder Objekte in deren Weg erkennt, um Kollisionen und mögliche Verletzungen oder Schäden zu vermeiden. Moderne intelligente Sensoren nutzen einen System-on-Chip-Ansatz (SoC) und integrieren Rechenressourcen, um zu kommunizieren und vordefinierte Funktionen auszuführen. Steckverbinder von TE können dabei hilfreich sein.
Im Lauf der Jahre hat TE ein breites Portfolio an miniaturisierten Produkten für PCB- (Printed Circuit Board) Verbindungen entwickelt, die den Anforderungen von Servicerobotern in Bezug auf Leistung und Kosteneffizienz gerecht werden. Das Portfolio umfasst die kompakten und zuverlässigen SMC Steckverbinder im Raster 1,27 mm für Datenübertragungsraten von bis zu 3 Gbit/s sowie die robusten zweireihigen MicroCon-Steckverbinder. Mit nur 0,8 mm Rastermaß und durch verschiedene Board-to-Board- und Board-to-Wire-Konfigurationen (AWG 34) bieten letztere eine hohe Designfreiheit, was bei der Entwicklung kleiner Roboter von Vorteil ist. Trotz ihrer kleinen Auslegung können MicroCon-Steckverbinder eine Stromlast von bis zu 2,3 A/Pin unter Berücksichtigung der Derating-Kurve bewältigen. Die MicroStac-Steckverbinder von TE (0,8 mm Raster) sind hermaphroditisch ausgelegt – das reduziert die Stückliste und senkt Lager- und Handhabungskosten. Und nicht zu vergessen die AMPMODU System 50-Serie Stecker- und Buchsenleisten im Raster 1,27mm für Wire-to-Board und Board-to-Board Ausführungen für die Leiterplattenmontage: Sie unterstützen die zuverlässige Kommunikation der Geräte.
Der Schlüssel zum sicheren Betrieb liegt auch in der drahtlosen Kommunikation zwischen allen Geräten und Anwendungen auf der Lagerfläche. Durch eine ständige Verbindung kann die zentrale Steuereinheit Aufgaben und Aktualisierungen in Echtzeit an die Roboter senden. Dies ermöglicht eine dynamische Aufgabenzuweisung, die Umleitung um Hindernisse herum und die Anpassung an Veränderungen in der Umgebung. Ohne Konnektivität wären Serviceroboter auf vorprogrammierte Routinen beschränkt und könnten nicht auf unvorhergesehene Situationen reagieren. Die drahtlose Konnektivität ermöglicht es AMRs und AGVs, Daten an das Zentralsystem zurückzusenden. Diese Daten können Sensorwerte über Hindernisse oder Batteriestände, den Status der Aufgabenerfüllung und alle aufgetretenen Anomalien umfassen. Diese Echtzeitdaten sind für die Überwachung der Roboterleistung, die Optimierung der Lagerhaltung und die Identifizierung potenzieller Sicherheitsprobleme von entscheidender Bedeutung.
Ein Teil der gesammelten Daten wird automatisch in der zentralen Steuereinheit verarbeitet, die durch MicroSpeed-Steckverbinder von TE mit Datenraten von bis zu 25 Gbit/s unterstützt werden kann. Dank ihrer Miniaturisierung sind MicroSpeed-Leistungsmodule eine gute Wahl für die Stromversorgung (bis zu 18 A/Pin unter Berücksichtigung der Derating-Kurve) kompakter Steuereinheiten. Das Gesamtsystem wird weiterhin menschliche Lagerarbeiter umfassen. Klare und intuitiv bedienbare HMI (Human Machine Interface)-Systeme zeigen Echtzeitdaten über den Status des Roboters, Sensorwerte und eventuell auftretende Probleme effektiv an und bieten
Interaktionsfunktionen: So kann ein Administrator beispielsweise die Arbeitsroute eines AMR mithilfe eines Touchscreens überwachen und Parameter wie die Geschwindigkeit anpassen; ein Bediener kann AR (Augmented Reality) zur Visualisierung und Programmierung von Aufgaben verwenden; ein Techniker kann eine Flotte von AMRs, die in einer gefährlichen Umgebung eingesetzt werden, aus der Ferne überwachen.
Wenn möglich, müssen ein automatisiertes Lager und die menschlichen Mitarbeitenden im Lagerbereich über Plattformen und HMI-Systeme in Echtzeit kommunizieren. Zu diesem Zweck bietet TE ein umfangreiches Portfolio an modularen Verbindungslösungen für kompakte und ergonomische Designs, die eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen den Sensoren, dem Monitoringsystem und dem Bediengerät ermöglichen. Dazu gehören Mini-I/O-Ethernet-Steckverbinder und Antennenlösungen für fortschrittliche Navigation und effiziente Kommunikation.
Fazit
Die Zukunft der Lagerhaltung hängt von der nahtlosen Zusammenarbeit zwischen Menschen und Servicerobotern ab. Eine zuverlässige Stromversorgung stellt sicher, dass die Roboter einsatzbereit bleiben, während effiziente Ladelösungen Ausfallzeiten minimieren. Fortschrittliche Sensoren und Kommunikationstechnologien ermöglichen es kommerziellen Robotern, sich sicher in komplexen Umgebungen zu bewegen und sich an veränderte Situationen anzupassen. Durch intuitiv bedienbare HMIs können menschliche Nutzerinnen und Nutzer Roboter effektiv überwachen, mit ihnen interagieren und sie steuern, wodurch eine effiziente Aufgabenerfüllung gewährleistet wird. Die Orchestrierung dieser Vielzahl von Technologien in einem Lager stellt eine Herausforderung ans Systemdesign dar. Durch die Integration des umfassenden Lösungsportfolios von TE Connectivity können Lagerhäuser das volle Potenzial von Servicerobotern ausschöpfen. Von zuverlässigem Energiemanagement und nahtloser Kommunikation bis hin zu effizientem Laden und präziser Navigation – TE trägt dazu bei, Arbeitsabläufe zu verbessern, die Produktivität zu steigern und die Sicherheit im Lager zu erhöhen. Dies führt zu deutlich schnelleren Erfüllungszeiten, einem beschleunigten ROI und einem Wettbewerbsvorteil in der sich ständig weiterentwickelnden
Logistiklandschaft.
Bild- und Textquelle: TE Connectivity
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