Beschreibung
Robotersysteme verwenden verschiedene Sensortechnologien, um ihre Umgebung wahrnehmen zu können. Zur Verbesserung der Roboterwahrnehmung ist eine dynamische Integration von externen Sensoren (z.B. zur Sicherheit) wünschenswert. Um neue Sensoren zur Laufzeit drahtlos zu integrieren, ist eine Netzwerktechnologie erforderlich, die eine zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz und hoher Bandbreite kombiniert. Insbesondere der Einsatz von sicherheitsbewerteten Funksensoren konnte die Flexibilität des Roboters deutlich verbessern. Der Einsatz von 5G-Technologien ermöglicht es, diese Sensoren dem Roboter an jenen Stell en, an denen sie benötigt werden, dynamisch zuganglich zu machen. Es gibt eine Vielzahl von Sensortechnologien, die besondere Anforderungen an die 5G-Konnektivitat in Bezug auf Bandbreite, Latenz und Zuverlässigkeit stellen.
5G ermöglicht erstmals auch den Einsatz von Edge Computing. Die Datenverarbeitung wird an ein geografisch nah gelegenes Rechenzentrum oder an Rechenleistung direkt an der 5G-Senderstation ausgelagert, um die Kommunikationswege und damit die Latenzzeiten gering zu halten. Diese Technologie ist besonders interessant für rechenintensive Funktionen wie die Objekterkennung, die sich derzeit auf die OnBoard- Rechenleistung in mobilen Robotern beschrankt.
5G wird am Institut ROBOTICS in drei Anwendungsfällen eingesetzt werden - Fälle, in denen die erforderlichen 5G-Dienste schrittweise erhöht werden. Insgesamt wird der Einsatz von 5G in Kombination mit Sicherheitseinrichtungen bewertet, um das industrielle 5G als sicheres Kommunikationsmedium in der flexiblen Produktion potenziell zu nutzen. Der mobile Manipulator CHIMERA von JOANNEUM RESEARCH ROBOTICS dient als Plattform für die gesamte 5G Experimenten-Reihe, welche aus den nachfolgenden Anwendungsfällen besteht:
In dieser ersten Phase werden externe Sensoren mit geringen Latenz- oder Bandbreitenanforderungen an den Roboter angeschlossen. Dies ermöglicht es, die 5G-Umgebung in der ROBOTICS Laborinfrastruktur einzurichten und erste Experimente durchzuführen. Alle späteren Anwendungsfälle basieren auf diesem ersten Schritt.
Anwendungsfall 2
Als erste Erweiterung werden Sensoren mit hohem Bandbreitenbedarf mit dem 5G-Netzwerk verbunden. Dies kann Kameras oder Tiefensensoren beinhalten. 5G muss große Datenmengen von den Sensoren zuverlässig an die Verarbeitungsanlage (potenziell externe GPU-Server) übertragen und die Ergebnisse an den mobilen Manipulator zurückgeben.
Anwendungsfall 3
Schließllich werden sicherheitsrelevante Sensoren in das Netzwerk integriert. Sie erfordern sehr niedrige Latenzen, um die gewünschte Servicequalität zu erreichen. Es werden Latenzen von 2 ms oder weniger angestrebt. Auf diese Weise können externe Sicherheitssensoren (Druckmatten, Lichtvorhange etc.) in den laufenden Betrieb des Roboters integriert werden.
Ziele des Einsatzes von 5G im Umfeld von mobilen Robotersystemen
- Bewertung von 5G im industriellen Einsatz
- 5G auf modernen lndustrierobotern integrieren
- Dynamische Erweiterung einer Roboteranwendung mit externen Geraten
- Bewertung der Eignung von 5G fur die Robotersicherheit
lnstitut
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH,
ROBOTICS- Institut fur Robotik und Flexible Produktion
Lakeside B13b, 9020 Klagenfurt am Wörthersee
Ansprechperson
DI Anton Scheibelmasser
E: robotics@joanneum.at
Copyright Titelbild: Joanneum Research