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Mobile Robotik einmal anders

Studierenden-Team der DHBW Ravensburg entwickelt vollautomatischen Bestuhlungsroboter

Eine Studie des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) besagt, dass Technik aktuell bereits mehr als 70% der Tätigkeiten in einem Unternehmen übernehmen kann. Vor allem im Bereich der fertigungstechnischen Berufe oder einfacher repetitiver Arbeiten sehen die Experten dabei enorme Potenziale. Grund genug für ein studentisches Team an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg am Standort Ravensburg, sich das Potenzial von fahrerlosen Transportsystemen näher anzusehen. Den Fokus legte das Team dabei auf das vollautomatisierte Auf- und Abbauen von Stühlen in Räumen und Sälen. Die Infrastruktur am Campus Friedrichshafen lässt auch für die technische Realisierung eines solchen Projekts keine Wünsche offen: Die Studierenden haben vor Ort auf dem Campus eine voll ausgestattete Lernfabrik im Umfeld Industrie 4.0, in der Technologien von Augmented Reality bis hin zu Mensch-Maschine-Kollaborationen untersucht werden. Die Forschungseinrichtung ist ein durch die Zeppelin-Stiftung Friedrichshafen gefördertes Projekt der IWT Wirtschaft und Technik GmbH (IWT), einem Unternehmen im Steinbeis-Verbund. Die Lernfabrik stellt nicht nur Equipment zur Verfügung, sondern unterstützt auch mit Erfahrung und Know-how.

Mit Hilfe einer umfangreichen Befragung von 350 potentiellen Kunden untersuchte das Projekt-Team zu Beginn den Bedarf an einer automatisierten Bestuhlung von Sälen, Messen und anderen Locations. Und der war eindeutig vorhanden: Teilweise bauen Unternehmen im Messebereich täglich bis zu 2.500 Stühle auf und ab. Doch rechnet sich eine Anwendung auch in wirtschaftlicher Hinsicht? Auch dem gingen die Studierenden nach. Auf Basis ihrer Recherche unterteilten sie die potentiellen Nutzer des Roboters in mehrere Gruppen und Anwendungsfelder: Da sind zum einen Messe- und Tagungszentren, bei denen es um die Bestuhlung von Räumlichkeiten für Besucher geht. Die zweite untersuchte Gruppe potentieller Anwender sind Gastronomen, die gezielt Räumlichkeiten hauptsächlich für Feiern ausstatten müssen. Als weitere mögliche Anwender wurden Veranstalter identifiziert, die ebenfalls Räumlichkeiten für Kunden bestuhlen oder den Auf- und Abbau von Stühlen sogar als Dienstleistung anbieten.

Mit einer nachgelagerten Befragung erstellten die DHBW-Studierenden ein Business Case aus Kundenperspektive, das das Automatisierungspotenzial in Euro greifbar macht und die Zeiteinsparung hervorhebt. Haupttreiber für die finanzielle Rentabilität eines Bestuhlungsroboters sind vor allem die Anschaffungskosten und die Flexibilität in der Nutzung. Tatsächliche Kosteneinsparungen können nur bei flexibler und einfacher Nutzung erreicht werden. Zudem konkurriert die aus den Anschaffungskosten resultierende Abschreibung direkt mit den Stundensätzen des Messepersonals.

Nachdem die theoretische Grundlage geschaffen war, ging es an die praktische Umsetzung: In einer kooperativen Forschungsarbeit der DHBW Ravensburg und der IWT erstellte das DHBW-Team mit Unterstützung von IWT-Projektleiter Kris Dalm einen Demonstrationsaufbau eines vollautomatischen Bestuhlungsroboters. „Wir sind das Projekt Bestuhlungsroboter in drei Bausteinen angegangen“, erläutert der studentische Projektleiter Christian Zull, „zum einen die Auswahl des fahrerlosen Transportsystems, zum anderen die Recherche der Software- Komponenten und schließlich der aufgabenspezifische Aufbau“. Als fahrerloses Transportsystem (FTS) kommt ein System von Omron zum Einsatz. Es besitzt verschiedene Sensoren zur Lokalisierung des FTS, wie Sonar und Lasersensoren. Dabei übermittelt das FTS seine Position kabellos an ein externes Tablet.

Das studentische Team hat den Trägerrahmen für die Stühle konstruiert, er besteht zum größten Teil aus Vierkant-Profilen und deren Verbindungselementen. Ein Teil ist dabei fest auf das FTS montiert, während sich ein anderer Teil in einer Führungsschiene vertikal bewegen lässt. Dieser bewegliche Teil wird durch ein Spindelhubgetriebe bewegt, das wiederum durch einen Elektromotor angetrieben wird. Der Elektromotor bezieht seinen Strom direkt vom FTS. Zuletzt sorgt die Steuereinheit dafür, dass der Motor und das FTS zusammenarbeiten können. Somit kann die Hebevorrichtung bewegt und ausgerichtet werden.

Die Software-Komponenten werden teilweise vom Hersteller zur Verfügung gestellt, teilweise können sie aus dem Open-Source-Pool bezogen werden. Die Positionierung des FTS wurde in diesem Fall mit der Software „Mobile Planner“ umgesetzt, die auch die Steuerung per Remote Access zulässt.

Der Bestuhlungsroboter war für die Duale Hochschule Baden-Württemberg und das IWT eines vieler Projekte, bei denen die Anwendung von smarten FTS-Konzepten für verschiedenste Bereiche untersucht wird. Es bleibt spannend, welche Anwendungsfälle sich im nicht-industriellen Bereich langfristig durchsetzen werden. Am Campus Friedrichshafen wird die Thematik Bestuhlungsroboter weiter verfolgt – vielleicht trifft man das FTS des Studenten-Teams ja auf einer der nächsten Veranstaltungen der DHBW oder des IWT!