In der industriellen Automation findet aktuell von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt eine Revolution statt: die Verbindung von realer und virtueller Welt. SICK gibt mit vielen seiner Sensorlösungen bereits die Richtung vor. Beispielhaft dafür steht seit zwei Jahren PALLOC: das KI-gestützte Roboterführungssystem – derzeit für die Depalettierung, künftig auch für die Palettierung.
PALLOC (PALlet content LOCalisation) ist, der Name lässt es schon anklingen, die intelligente Lösung von SICK für eine der großen Herausforderungen der Wirtschaftskreisläufe unserer Zeit: Millionen vollbeladener Paletten, die am Zielort möglichst rund um die Uhr schnell und fehlerfrei entladen werden sollen. Was zunehmend fehlt, ist geeignetes Personal, Stichwort Fachkräftemangel. Und auf Roboterseite bisher oft die Einbindung von KI. Gesucht ist also eine zukunftsweisende Automatisierungslösung mit hoher Anpassungsfähigkeit dank KI.
PALLOC schließt diese Lücke, weil es sich per Plug and Play in den realen Shopfloor von Unternehmen einpassen lässt. Hinzu kommt, dass aktuell an der Grenze zwischen Virtualität und Realität das industrielle Metaverse entsteht und dabei ganz neue Wege in der Automatisierung eröffnet. Einer der ersten Bereiche, der hiervon zweifelsohne besonders profitiert, ist die Robotik mit ihrer sehr hohen Nachfrage an anpassungsfähige KI-Lösungen.
Am Beispiel PALLOC kann SICK daher bereits heute auch die Möglichkeiten aufzeigen, die sich durch Nutzung der virtuellen Welten ergeben. Zunächst, um diese und weitere Robotiklösungen in Kundenanwendungen virtuell darzustellen und zu erweitern, perspektivisch aber auch, um entsprechende Applikationen auch virtuell vorab in Betrieb nehmen zu können. Dominik Birkenmaier, Global Industry Manager Robotics, und Jan Jarvis als Head of Virtualization leisten bei SICK mit ihren jeweiligen Kollegen und Teams und in enger Zusammenarbeit mit den eingebundenen Produktentwicklern Pionierarbeit in beiden Welten.
Real ist PALLOC bereits eine ideale Verbindung der 3D-Snapshot-Kamera Visionary-S von SICK mit einem vorinstallierten und -trainierten neuronalen Netz. Ergebnis ist ein einzigartig kompaktes Set zur Roboterführung, das als sogenannte End-of-Arm-Lösung im Sekundenbereich arbeitet. Montiert auf dem Roboterarm oder alternativ stationär über der Palette erkennt das System blitzschnell eine im Prinzip unbegrenzte Anzahl unterschiedlichster Kartonvarianten auf der obersten Ladeebene der Palette.
Es identifiziert die Kontur und gibt die Positionskoordinaten mit Höhenangabe zum Greifen und Umsetzen an die Robotersteuerung weiter. „Unbegrenzte Anzahl“ deshalb, weil dem bereits ab Werk auf ein großes Kartonspektrum trainierten neuronalen Netz über eine bedienfreundliche KI-Tool-suite beliebig viele weitere Kartonvarianten hinzugefügt werden können. Damit ist PALLOC, das dank einer integrierten Recheneinheit auch keinen separaten Industrie-PC benötigt, eines der wohl zukunftssichersten Lokalisierungs- und Roboterführungssysteme seiner Art.
Damit der Vorsprung bleibt beziehungsweise ausgebaut werden kann, kommt das Metaverse ins Spiel. Seine virtuelle 3D-Umgebung ist genau für die Entwicklung, das Testen und das Training von KI konzipiert. Mit den nun möglichen Simulationen in der virtuellen Umgebung lassen sich bereits vor dem Einsatz in der realen Welt konkrete Anwendungen validieren. Um seinen Kunden auch zukünftig innovative Lösungen bieten zu können, arbeitet SICK mit NVIDIA, einem der weltweit führenden Anbieter von KI-Computing, zusammen und nutzt deren Simulationstechnologien wie die Isaac-Sim-Plattform, die auf NVIDIA Omniverse aufbaut.
Im Fall von PALLOC mit seinem integrierten Deep Learning bedeutet dies, dass die Funktionalität von einer Lösung schon heute als Simulation in applikationsnahen Umgebungen dargestellt und gegebenenfalls auch validiert werden kann. Zukünftig lassen sich dann darauf aufbauend bereits vor dem Praxiseinsatz Bilder und Beispiele trainieren sowie Beurteilungsverfahren entwickeln. „Das Metaverse ist so für uns der schnellste und nachhaltigste Weg, Sensoren wie PALLOC in neue Kundenapplikationen zu integrieren“, erklärt Birkenmaier.
Die Möglichkeiten gehen aber noch viel weiter: Kunden erhalten die Lösungen von SICK visuell ansprechend in der späteren Werksumgebung präsentiert, zum Beispiel auf Messen. Und bei konkretem Interesse ließe sich mit diesen Mitteln auch überprüfen, ob ein spezifisches Robotermodell in einem konkreten, simulierten Warenlager mit PALLOC seine Aufgaben korrekt ausführt, noch bevor das in der realen Welt überhaupt stattfindet. Eventuelle Parameteranpassungen lassen sich einfach und direkt vornehmen, so dass später die Depalettierung wie gewünscht von der Hand geht. Für Jarvis geht es beim Arbeiten mit dem Metaverse vor allem darum, sich bestimmte Wege und Unwägbarkeiten in der Realität zu ersparen, weil man es virtuell einfach ausprobieren kann: „Wer geht schon gerne Umwege in der realen Welt, wenn man gleich die richtigen Spuren legen kann, vor allem auch wenn die Umwege sehr viel Zeit und Geld kosten?“
Und die Reise ist noch nicht an ihrem Ende. Wer depalettieren kann, kann auch palettieren. Dafür wird PALLOC aktuell im Labor per Virtualisierung fit gemacht. Das sogenannte Mixpalettieren ist noch einmal eine andere Hausnummer mit deutlich höheren Genauigkeits- und auch Geschwindigkeitsanforderungen. Aber Birkenmaier sieht SICK auf einem guten Weg: „Was auf dem Monitor nach Tetris mit echten Boxen aussieht, bietet – auch dank PALLOC – einen enormen Mehrwert für unsere Kunden.”
