Mobile Manipulation: Der Assistenzroboter ANNIE

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR FABRIKBETRIEB
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TECHNOLOGIEN
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FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR FABRIKBETRIEB
U N D - A U T O M AT I S I E R U N G I F F
»ANNIE« kombiniert universelle Aktorik, leistungsfähige Sensorik und eine intelligente Softwareumgebung inklusive integrier-
Institutsleiter
ter Entwicklungswerkzeuge. Der Roboter ANNIE wurde als uni-
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk
versell einsatzfähiges System für vielfältige Anwendungen in der
Industrie entwickelt und nicht als Roboter, der spezifisch nur für
Sandtorstraße 22
eine Aufgabe zum Einsatz kommt. Das umfangreiche und kom-
39106 Magdeburg
plexe Softwaresystem stellt eine Vielzahl von Basisfertigkeiten
für den Assistenzroboter wie Navigation, Objekterkennung und
Telefon +49 391 4090-0
Lokalisierung sowie Bewegungsplanung bereit.
Telefax +49 391 4090-596
[email protected]
Wesentliche Hardwaremerkmale
www.iff.fraunhofer.de
– Sensibler Roboterarm mit 7 Achsen
– Beweglicher Kopf mit 3 Achsen und universell einsetzbarer
visueller Sensorik
Ansprechpartner
Geschäftsfeld Robotersysteme
– Omnidirektionale Fahrplattform
Christoph Walter
– Beweglicher Torso
Telefon +49 391 4090-246
– Vielfältig einsetzbare 3-Finger Hand mit zusätzliche Taktilsen-
Telefax +49 391 4090-250
sorik auf der Innenseite
[email protected]
– Kommunikation mit intelligenten IoT-Werkzeugen mittels
WLAN
www.iff.fraunhofer.de/rs
Herausragende Merkmale sind einerseits die Sensitivität von
Arm und Handfläche, wodurch »ANNIE« in der Lage ist mit
Unsicherheiten in schwach strukturierten Umgebungen umzugehen. Weiterhin kommt eine neu entwickelte, hybride
Lichtfeldkamera in Form einer großflächigen Anordnung
unterschiedlicher Einzelkameras zu Einsatz, die für vielfältige
Erkennungsaufgaben wie der Objektlokalisierung eingesetzt
werden kann.
1 Assistenz bei der Montage unhandlicher Teile.
2 Bewegungsplanung bei einer Prüfaufgabe.
3 Handhabung von Objekten bei Hol- und Bringdiensten.
© Fraunhofer IFF, Magdeburg 06/2016
4 Assistenzaufgabe mit dem Festziehen von Schrauben.
Fotos: Fraunhofer IFF; 5 Viktoria Kühne
U N D - A U T O M A T I S I E R U N G I F F, M A G D E B U R G
MOBILE MANIPULATION:
DER ASSISTENZROBOTER
»ANNIE«
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EINE PLATTFORM FÜR
INTELLIGENTE ROBOTER
ANWENDUNGEN
Mess- und Prüfaufgaben
möglich. Die hierfür notwendigen Grundfertigkeiten insbeson-
Die Assistenzrobotik mit stationären Robotern hält bereits Einzug
Die selbstständige Durchführung berührungsloser Mess- und
dere hinsichtlich der Perzeption mit Hilfe eines neuartigen
in das industrielle Umfeld. Viele Aufgaben erfordern darüber
Prüfaufgaben beispielsweise im Rahmen einer Qualitätskontrolle
Lichtfeldkamerasystems sowie der Programmierung mittels
hinaus mobile Systeme, die selbstständig ihren Ort wechseln. Dies
ist eine mit ANNIE einfach zu realisierende Aufgabe. Insbesondere
intelligenter Funktionsbausteine wurden im Projekt ISABEL*
ermöglicht autonome Hol- und Bringdienste, unterschiedliche
bei größeren Bauteilen mit darauf verteilten Prüfmerkmalen bie-
entwickelt.
Montage- und Prüfaufgaben sowie Assistenzfunktionen. Die
tet ein mobiler Assistenzroboter, der in der Lage ist das Teil
Einsatzszenarien reichen von der Produktion oder Instandhal-
zu umfahren, eine flexible und wirtschaftliche Alternative zu fest
Montageassistenz
tung großer Objekte wie beispielsweise im Flugzeugbau bis zur
installierten Automatisierungslösungen. Ein Beispiel ist die Voll-
Sowohl bei Mess- und Prüfaufgaben als auch bei Anwendungen
flexiblen, bedarfsorientierten Unterstützung in Produktionsum
ständigkeitsprüfung an Flugzeugrumpfteilen. Hierbei verfährt der
in Handhabung und Logistik steht oft das eigenständige Abar-
gebungen.
Roboter autonom entlang des mehrere Meter langen Bauteils,
beiten von Aufgaben durch den Roboter im Vordergrund.
werden, sondern es ist genauso die Bedienung von für Menschen ausgelegte Mechanismen wie Türen, Schränke, etc.
positioniert sich vor dem Prüfobjekt, ermittelt geeignete Prüf
Hierbei beschränkt sich die Interaktion mit Menschen auf die
Mobile Assistenzroboter benötigen ein hohes Maß an Intelligenz,
positionen und plant kollisionsfreie Armbewegungen zur Positio-
Erteilung von Aufträgen mit entsprechenden Rückmeldungen.
um Herausforderungen wie die zuverlässige Navigation, die Um-
nierung eines Prüfsensors. Bei Verwendung von wechselbaren
Bei gemeinsamen Montageaufgaben kommt der Aspekt einer
gebungs- und Objekterkennung, sowie die situationsangepasste
Sensorsystemen ist auch die Durchführung mehrerer unterschied-
engeren physischen Interaktion hinzu. Beispiele hierfür sind eng
Aufgabenplanung und -ausführung meistern zu können. Gleich-
licher Messaufgaben zur Verbesserung der Auslastung des
verzahnte sequentielle Arbeiten, wie beispielsweise das Setzen
zeitig wird die universelle Einsetzbarkeit ohne Adaptionsaufwand
Systems möglich. Ebenso können bei Bedarf zusätzlich externe
von Schrauben durch einen Werker in Kombination mit dem
immer wichtiger, um die notwendigerweise hochintegrierten
Hilfsmittel wie beispielsweise im Raum fest platzierte Positionier-
Festziehen der Schrauben durch den Assistenzroboter. Noch
Systeme wirtschaftlich für unterschiedliche Anwendungen einset-
systeme eingebunden werden.
weiter geht die physische Assistenz beim gemeinsamen Hand-
zen zu können. In dem Zusammenhang unterscheiden sich diese
haben von beispielsweise sperrigen Bauteilen. Dies erfordert
zukünftigen universellen Helfer auch in der Programmierung, der
Effiziente Handhabung und Logistik
nicht nur Sensibilität und erweiterte Interaktion mit dem Men-
Mensch-Roboter-Interaktion und der sicheren Mensch-Roboter-
Mobile Manipulatoren eignen sich durch ihre Kombination aus
schen, sondern stellt auch neue Anforderungen hinsichtlich der
Kollaboration von herkömmlichen Automatisierungslösungen.
Fahrplattform mit ein oder mehreren Roboterarmen auch für
sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration.
verschiedene Aufgaben im Bereich der Logistik. Hierzu zählen
Der mobile Assistenzroboter »ANNIE« wurde vom Fraunhofer IFF
Hol- und Bringdienste auch in Kombination mit beispielsweise
in Magdeburg als Plattform auf dem neuesten Stand der Technik
dem Bestücken oder Entladen von Maschinen. Durch die an den
entwickelt, um innovative technische Lösungen für die genann-
Menschen angelehnte Größe und Proportion der Plattform ist
ten Herausforderungen mobiler Assistenzroboter zu finden und
auch der Einsatz in gemeinsamen Arbeitsräumen zusammen mit
(*) Das Projekt ISABEL wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für
umzusetzen. Der Plattformgedanke spiegelt sich in der erstmalig
menschlichen Mitarbeitern möglich. Dies ist nicht nur für den
Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Programms »IKT 2020,
konsequenten Verzahnung angepasster Teilsysteme für sensible
industriellen sondern auch für den kommerziellen Einsatz von
Servicerobotik« unter dem Förderkennzeichen 01IM12006A gefördert
Manipulation bis zu universeller Perzeption in einer hierfür spezi-
Assistenzrobotern interessant. Ein mögliches Einsatzszenario ist
und durch den Projektträger DLR PT-SW betreut.
ell entwickelten informationstechnischen Architektur wieder.
der Transport von Proben im Life Science Bereich. Hier ist eine
Vervollständigung bzw. Ergänzung bestehender Materialfluss
konzepte möglich. Durch den Einsatz universeller Greiftechnik
in Verbindung mit leistungsstarker Sensorik können nicht nur
unterschiedliche Objekte aufgenommen und transportiert

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