Situative Verhaltenssteuerung für interaktive, fahrerlose Transportfahrzeuge

In der Intralogistik werden u. a. Unstetigförderer wie fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit Gabelhubvorrichtung eingesetzt. Um den Einrichtungsaufwand zu reduzieren und um FTF auch für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) wirtschaftlich nutzbar zu machen, werden autonom agierende FTF verwendet. Diese FTF lassen sich dezentral über die natürlichen Kommunikationskanäle des Menschen beauftragen, wobei der Mensch die Interaktion über Sprache am häufigsten verwendet. Die vorliegende Arbeit behandelt die zentrale wissenschaftliche Fragestellung, unter welchen Bedingungen eine dezentrale Sprachsteuerung für autonom agierende FTF in intralogistischer Umgebung funktioniert und welchen Beitrag dabei die kognitive Informationsverarbeitung des Bedieners liefert. Dazu wurde eine Sprachsteuerung für FTF sowie ein Elektroenzephalografie (EEG)-basiertes Messsystem zur Untersuchung der kognitiven Informationsverarbeitung entwickelt. Zur Evaluierung der Interaktion mit dem FTF wurden vier unabhängige Studien durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass eine Sprachsteuerung für FTF in intralogistischer Umgebung weitestgehend sprecherunabhängig anwendbar ist. Jedoch haben Störgeräusche einen signifikanten Einfluss auf den Erkennungsfehler der Sprachsteuerung. Zudem ließ sich feststellen, dass die Interaktion echtzeitfähig umsetzbar ist und dass die Unaufmerksamkeit sowie Entspanntheit des Bedieners einen signifikanten Einfluss auf das Arbeitsergebnis aufweisen.

Kognition, Sprachsteuerung, fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF), Mensch- Maschine-Interaktion (MMI)

Mensch und Maschine arbeiten künftig Seite an Seite. Nicht nur Roboter in der Montage, sondern auch Fahrzeuge in der Logistik lernen, Arbeitsanweisungen zu verstehen und selbstständig umzusetzen. Die Forscher am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) tragen dazu bei: Sie haben eine Sprach- und Gestensteuerung für Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) entwickelt. Diese bringen inzwischen Bauteile vollautomatisch vom Lager in die Montage und transportieren fertige Waren aus der Produktion zum Versand. Die Logistik im Unternehmen wird so deutlich effizienter.

Industrie 4.0, Logistik, Autonome Transportsysteme, FTF

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit autonomen Eigenschaften und dezentralisierter Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sind Teil der heutigen Intralogistik. Um eine möglichst natürliche Interaktion zu gewährleisten können Sprach- und Gestensteuerung angewandt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine kognitive multimodale MMI vorgestellt. Dabei wird neben der Interaktion über Sprache und Gestik das Messverfahren der Elektroenzephalografie eingesetzt. Damit wird es möglich, während der Bedienung des FTF über Sprache die impliziten Verhaltensweisen des Bedieners zu untersuchen (bspw. Aufmerksamkeit und Entspanntheit), welche einen signifikanten Einfluss auf die Korrektheit der Interaktion mit dem FTF besitzen. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die sprachbasierte MMI zu verbessern und den Bediener vor kognitiver Überforderung zu schützen.

Logistik, kognitive Robotik, Elektroenzephalografie

In heutigen Produktions- und Logistiksystemen spielen fahrerlose Transportsysteme (FTS) für die Realisierung eines leistungsfähigen innerbetrieblichen Materialtransports eine zentrale Rolle. Durch den Einsatz von kognitiven Technologien sollen FFZ dazu befähigt werden, ähnlich dem Menschen, flexibel auf physische Umgebungsveränderungen sowie organisatorische Veränderungen des Arbeitsablaufs zu reagieren. Hierdurch entstehen interaktive FTF, die den heutigen konventionellen FTS dadurch überlegen sind, dass sie ihr Verhalten selbstständig und flexibel an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen anpassen können. Im Zuge dessen kann gleichzeitig der aktuell hohe Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme reduziert werden.

FTS, Gestensteuerung, Sprachsteuerung

Dieser Vortrag erläutert die Ergbnisse des Forschungsprojekts "FTF out of the box" und geht dabei insbesondere auf die vom IPH entwickelte Mensch-Maschine Schnittstelle für Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) ein, die in Form einer Sprach- und Gestensteuerung umgesetzt wurde.

Mensch-Maschine Schnittstelle, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, FTF

In dem Vortrag wurde das Forschungsprojekt FTF out of the Box vorgestellt. Gegenstand waren insbesondere die durch das IPH entwickelte Gesten- und Sprachsteuerung zur intuitiven Beauftragung Fahrerloser Transportsysteme.

Digitalisierung, Fahrerlose Transportsysteme

In dem Vortrag wurde das Forschungsprojekt FTF out of the Box vorgestellt. Gegenstand waren insbesondere die durch das IPH entwickelte Gesten- und Sprachsteuerung sowie die durch die Firma Jungheinrich AG entwickelten Projektergebnisse.

Digitalisierung, Fahrerlose Transportsysteme

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein Baustein für leistungsfähige Produktionssysteme in der Intralogistik und aus vielen Bereichen des innerbetrieblichen Materialtransports nicht mehr wegzudenken. Die wesentliche Funktion eines FTS ist die automatische Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), die mit anwendungsspezifischen Lastaufnahmemitteln wie z. B. Teleskopgabeln oder Hubtischen ausgestattetet werden können. FTF können daher in unterschiedlichen Anwendungsfeldern wie z. B. Palettentransport, Montage oder Kommissionierung eingesetzt werden. In diesem Projekt werden u. a. eine Sprach- und Gestensteuerung sowie eine autonome Navigation für FTF umgesetzt. Bildverarbeitende Algorithmen arbeiten dabei auf Basis von einem dreidimensionalen Umgebungsabbild, welches durch eine industrietaugliche 3D-ToF-Kamera erstellt wird.

FTF, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, freie Navigation, Intralogistik

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) mit autonomen Eigenschaften und dezentralisierter Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sind Teil der heutigen Intralogistik. Um eine möglichst natürliche Interaktion zu gewährleisten können Sprach- und Gestensteuerung angewandt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine kognitive multimodale MMI vorgestellt. Dabei wird neben der Interaktion über Sprache und Gestik das Messverfahren der Elektroenzephalografie eingesetzt. Damit wird es möglich, während der Bedienung des FTF über Sprache die impliziten Verhaltensweisen des Bedieners zu untersuchen (bspw. Aufmerksamkeit und Entspanntheit), welche einen signifikanten Einfluss auf die Korrektheit der Interaktion mit dem FTF besitzen. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die sprachbasierte MMI zu verbessern und den Bediener vor kognitiver Überforderung zu schützen.

Logistik, kognitive Robotik, Elektroenzephalografie

In dem Vortrag werden die Ergebnisse des Forschungsprojekte "FTF out of the box" vorgestellt. Der Fokus liegt auf der vom IPH entwickelten Mensch-Maschine-Interaktion auf Basis einer Sprach- und Gestensteuerung.

Mensch-Maschine Schnittstelle, Sprachsteuerung, Gestensteuerung, FTF

Innerhalb des Forschungsprojekts "Situative Verhaltenssteuerung für interaktive, fahrerlose Transportfahrzeuge" wurde ein sprach- und gestenbasiertes Bedienkonzept entwickelt und auf einem automatisierten Flurförderzeug implementiert. Anhand eines industriellen Anwendungsfalls soll der wirtschaftliche Mehrwert dieses Systems im Rahmen einer Materialflusssimulation überprüft werden.

Gestensteuerung, Sprachsteuerung, fahrerlose Transportsysteme

Dieser Beitrag zeigt, wie die von Menschen bekannten Fähigkeiten zur Flexibilität und Anpassung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, die sich in den kognitiven Eigenschaften der Menschen widerspiegeln, auf Flurförderzeuge in der Intralogistik übertragen werden können. Als Beispiele für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik werden Technologien vorgestellt, die es Flurförderzeugen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, autonom zu handeln, Entscheidungen zu treffen, zu lernen oder zu planen. Realisiert werden diese Fähigkeiten durch ein optisches Ortungssystem zur Positionsbestimmung, eine kamerabasierte Ein-/ Auslagerungsunterstützung und in Reifen integrierte Sensorik sowie neuartige Interaktionsformen für Flurförderzeuge in Form von Sprache und Gestik.

Flurförderzeuge, Gestensteuerung, Sprachsteuerung, Sensorintegration, 3D-Kamera, Ortungssystem

Der Beitrag beschäftigt sich mit Technologietrends in der Logistik und zeigt ein User-Interface mit der Fokussierung auf Sprachsteuerungen für den Einsatz bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Darüber hinaus wird eine multimodale Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) vorgestellt, die über Spracherkennung und Elektroenzephalographie (EEG) die Möglichkeit zur Kommunikation und Steuerung von FTF bietet. Es wird gezeigt, welche Potenziale durch die Fusionierung von akustischen Sprachsignalen und der nichtinvasiven Aufnahme von Gehirnstromwellen mittels EEG-Headsets zur Verfügung stehen. Durch das Detektieren des kognitiven und emotionalen Zustands des Bedieners aus den Signalverläufen des EEG wie bspw. Aufmerksamkeit und mentale Anstrengung soll eine intelligente MMI realisiert werden. Dadurch können in Zukunft Dialoge zwischen Mensch und Maschine effizienter gestaltet und die Eingabe von Fehlzuweisungen, bspw. durch erneutes Abfragen einer Bestätigung bei erkannter Unaufmerksamkeit, minimiert werden. In dem Beitrag werden erste Erkenntnisse gezeigt. Abschließend wird ein Ausblick auf kommende Untersuchungen gegeben.

Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung, EEG

Der Beitrag beschäftigt sich mit Technologietrends in der Logistik und zeigt ein User-Interface mit der Fokussierung auf Sprachsteuerungen für den Einsatz bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Darüber hinaus wird eine multimodale Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) vorgestellt, die über Spracherkennung und Elektroenzephalographie (EEG) die Möglichkeit zur Kommunikation und Steuerung von FTF bietet. Es wird gezeigt, welche Potenziale durch die Fusionierung von akustischen Sprachsignalen und der nichtinvasiven Aufnahme von Gehirnstromwellen mittels EEG-Headsets zur Verfügung stehen. Durch das Detektieren des kognitiven und emotionalen Zustands des Bedieners aus den Signalverläufen des EEG wie bspw. Aufmerksamkeit und mentale Anstrengung soll eine intelligente MMI realisiert werden. Dadurch können in Zukunft Dialoge zwischen Mensch und Maschine effizienter gestaltet und die Eingabe von Fehlzuweisungen, bspw. durch erneutes Abfragen einer Bestätigung bei erkannter Unaufmerksamkeit, minimiert werden. In dem Beitrag werden erste Erkenntnisse gezeigt. Abschließend wird ein Ausblick auf kommende Untersuchungen gegeben.

Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung, EEG

Unter kognitiven technischen Systemen werden im Rahmen von Industrie 4.0 Systeme verstanden, die ihre Funktionalität flexibel und vollkommen individuell auf die spezifischen Anforderungen eines Bedieners oder eines Produkts anpassen können. Technische Systeme bilden kognitive Fähigkeit über eine große Bandbreite von intelligenter Sensorik ab. In diesem Vortrag werden Beispiele für kognitive Systeme aus der Intralogistik aufgezeigt.

Intralogistik, kognitives System, Sensorik, Industrie 4.0

Im Gegensatz zu aktuellen Produktions- und Transportsystemen verfügt der Mensch über die Fähigkeit sowohl mit physischen Veränderungen des Arbeitsplatzes als auch organisatorischen Veränderungen des Arbeitsablaufes flexibel umzugehen. Das Ziel des Forschungsprojekts „FTF out-of-the-box“ ist es, Serien-Flurförderzeuge durch kognitive Technologien zu befähigen, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen abzuwickeln sowie durch Sprach- und Gestensteuerung zugewiesene Transportaufträge eigenständig auszuführen. Zur Realisierung solch eines interaktiven fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) soll eine dezentrale Intelligenz entwickelt werden, die das FTF in die Lage versetzt, sein Verhalten selbstständig und flexibel durch Anpassung an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen zu optimieren und gleichzeitig den aktuell hohen Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme zu reduzieren.

Kognition, Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein Baustein für leistungsfähige Produktionssysteme in der Intralogistik und aus vielen Bereichen des innerbetrieblichen Materialtransports nicht mehr wegzudenken. Die wesentliche Funktion eines FTS ist die automatische Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), die mit anwendungsspezifischen Lastaufnahmemitteln, wie z. B. Teleskopgabeln oder Hubtischen, ausgestattetet werden können. FTF lassen sich daher in unterschiedlichen Anwendungsfeldern (z. B. Palettentransport, Montage oder Kommissionierung) einsetzen. Die Motivation dieses Projekts besteht darin, einen neuen Markt für wettbewerbsfähige, autonome Transportsysteme zu erschließen. Kostengünstige Serien-Flurförderzeuge sollen durch technologische Entwicklungen befähigt werden, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen, wie Umschlagen, Ein- und Auslagern, Kommissionieren und Transportieren, abzuwickeln.

Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, autonom, 3D-Kameratechnik, Sprachsteueru

Die Logistik stellt einen wesentlichen Bestandteil der Wertschöpfungskette dar. Daher sind zukunftsfähige Logistiksysteme ein entscheidender Wettbewerbs- und Erfolgsfaktor für Unternehmen. Durch individuelle Kundenwünsche, verkürzte Innovationszyklen sowie eine steigende Vielfalt an Produktvarianten sind die Anforderungen an die Materialflusstechnik zunehmend komplexer geworden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden und eine kontinuierliche Effizienzsteigerung von Logistiksystemen zu ermöglichen, ist die Entwicklung innovativer Systeme notwendig. Ein Schlüssel zum Entwurf derartiger Systeme ist die Anwendung optischer Technologien. Anhand eines vereinfachten Szenarios werden in diesem Beitrag die Möglichkeiten optischer Technologien in der Intralogistik dargestellt.

Materialflusstechnik, optische Kommunikation, Optik, Intralogistik