AGV Safe Crossing

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Motivation

Zwei der größten Herausforderungen an autonome Intralogistikfahrzeuge (AGVs, bzw. FTS) sind Personensicherheit und Effizienz. AGVs, die in einem Umfeld betrieben werden, in dem sie mit und neben Menschen arbeiten und sich auf gemeinsam genutzten Flächen bewegen, müssen so konstruiert sein, dass sie keine Personen gefährden. Weiterhin ist das AGV als autonom agierendes System autark. Es verfügt z. B. über leistungsstarke Sensoren, um Umgebung und Fahrtrichtung zu erfassen und wertet die aufgenommenen Daten eigenständig auf dem Fahrzeug aus.

Die laut Maschinenrichtlinie lokale Sicherheitsfunktion führt dazu, dass ein AGV stoppt, sobald es ein Hindernis erkennt. Da das AGV nur mit Daten seines Erfassungsfeldes arbeitet, folgt, dass die Fahrgeschwindigkeit durch die Sichtweite und den maximalen Bremsweg, den sog. Nachlaufweg, begrenzt wird. Kreuzungen, die nicht einsehbare Abzweigungen haben, zählen z. B. zu neuralgischen Punkten in der Infrastruktur, an denen das Verhalten und die Geschwindigkeit an die Umgebungsbedingungen angepasst werden. Auf diese Weise sinkt der Durchsatz, während gleichzeitig der Energieaufwand für Abbremsen und Beschleunigen steigt.

Diesen umfangreichen Anwendungsfall bearbeiten wir in Konsortialprojekten in kurzzyklischen Projekten, sog. Sprints.

Herausforderungen der Gesamtlösung sind für die jeweiligen Sprints definiert. Sie werden schrittweise gelöst und mit Prototypen getestet.

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Sprint 1 – Sichere Kommunikation zwischen Infrastruktursensor und AGV über 5G

Ziel Sprint 1

Um Daten zwischen fahrendem AGV und in der Infrastruktur verbauter Sensorik zur Kreuzungsüberwachung, wie z. B. einem Laserscanner, auszutauschen, ist eine kabellose Verbindung erforderlich. Werden diese Informationen zur Erweiterung der Sicherheitsfunktion des AGV, d.h. dem Personenschutz verwendet, muss eine kabellose Übertragung mit hoher Zuverlässigkeit und geringen Latenzen erfolgen. Komponenten der sicheren Automatisierung, wie Sicherheitslaserscanner und Sicherheitssteuerung, wurden dazu mit einem fahrerlosen Transportsystem und einer Funkübertragung über 5G verbunden.

Konsortialpartner

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Umsetzung und Ergebnis

Im ersten Sprint wurde mit Ericsson und SICK eine solche Datenübertragung von Daten des Safety-Laserscanners an das AGV umgesetzt. Neu ist hierbei die Funkübertragung sicherheitsrelevanter Daten über 5G. Da die Lösung eine sicherheitsgerichtete Feldbuskommunikation (Ethernet/IP mit CIP-Safety) verwendet, findet durch das Protokoll eine Ende-zu-Ende Prüfung und Überwachung der Kommunikationsbeziehung statt.

Die Validierung des realisierten Prototypen zeigt sehr gute Ergebnisse, insbesondere im Vergleich der Datenübertragung über 5G mit WIFI. Der Einsatz von 5G ermöglicht eine sehr hohe Zuverlässigkeit und daraus folgend einen viel kürzeren Nachlaufweg des AGVs als es in der Teststellung mit WIFI möglich ist. Mit 5G eröffnen sich für die sichere Kommunikation von nicht ortsfesten, mobilen Automatisierungslösungen somit neue Möglichkeiten.

Hier finden Sie bald ein Video unseres Prototypen.

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Sprint 2 – kurzer Einblick in das laufende Projekt

Ziel Sprint 2

Im laufenden Folgeprojekt setzen wir mit Ericsson, SICK und KION eine Lösung um, in der aufgenommene Umgebungsinformationen geteilt werden. Daten von AGV und Infrastruktursensorik werden mit geringen Latenzen über 5G übertragen, in einer Edge-Cloud fusioniert und für die Optimierung der Steuerung des AGVs genutzt.

Erste Einblicke dazu finden sie hier

(VDMA November 2020 – 5, S. 18)

Konsortialpartner

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