Autonome Gabelstapler können sich in Montage- oder Lagerhallen sicher bewegen. Anders sieht das im Outdoor-Bereich aus: Unstrukturierte Umgebungen sowie schwierige Sichtverhältnisse sind eine große Herausforderung. Gemeinsam mit Partnern hat sich das österreichische Forschungsinstitut AIT dieser Problematik gestellt und einen autonomen Gabelstapler entwickelt, der sich für Verladevorgänge im Freien eignet. Multimodale Sensorsysteme, eine Echtzeit-Sensordatenverarbeitung sowie der Einsatz von künstlicher Intelligenz sorgen für eine robuste Bildverarbeitung und Umfelderkennung.

Die Automatisierung von Industrieprozessen ist ein zentraler Faktor, um den steigenden Anforderungen an Effizienz und nach­haltigem Betrieb gerecht zu werden. Gleichzeitig erfordert der Fachkräftemangel sowie die Notwendigkeit Personal zu entlasten, innovative Lösungen. Hier unterstützt das AIT Austrian Institute of Technology aus Wien (AIT). Im Bereich der Outdoor-Logistik entwickelte das Forschungsinstitut gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie einen autonomen Gabelstapler speziell für Verladevorgänge im freien Gelände.

Eine große Herausforderung für autonome Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen ist der sichere Betrieb außerhalb einer strukturierten Umgebung wie sie zum Beispiel Montage- oder Lagerhallen mit ihren fixen Raumlayouts und optimalen Lichtbedingungen bieten. Schwierige Wetterbedingungen wie Regen, Schnee oder Nebel, schlechte Sicht durch Staub­entwicklung sowie Hindernisse und unebenes Gelände stellen hohe Anforderungen an die Sensorik und Steuerung. Das AIT setzt hier auf multimodale Sensorsysteme und eine leistungsfähige Echtzeit-Sensordatenverarbeitung für eine sichere Bewältigung der Aufgabenstellung. Die präzise Selbstlokalisierung des Geräts in einer gemischten Outdoor-Indoor Umgebung erfordert umfangreiche Sensor­fusionskonzepte, welche mit den wechselnden Verfügbarkeiten und Genauigkeiten der Sen­sordatenquellen für Position und Bewegung (GNSS, Odometrie, Lidar, Kameras) umgehen können. Eine infrastrukturseitige Vorbereitung des Arbeitsbereichs ist nicht erforderlich. Gleichzeitig erlaubt die On-board-Sensorausstattung eine Umgebungserfassung und -Kartierung in 3D. Ein KI-getriebener Detektor erkennt und klassifiziert die im Arbeitsbereich relevanten Objekte. Besonderes Augenmerk legten die Entwickler auf die Robustheit aller Systemkomponenten hinsichtlich wechselnder Licht- und Wetterbedingungen. Die AIT-eigenen Methoden zur Detektion von Verladegut erlauben es, Paletten, die durch Alterung, unterschiedliche Beladungen oder teilweise Verdeckungen schwer zu identifizieren sind, zuverlässig zu erkennen. 

Reibungsloser Materialfluss in der Logistik

Für die Entwicklung autonomer Arbeitsmaschinen mit komplexen Aufgabenstellungen wie dem automatisierten Be- und Entladen hat das AIT ein eigenes Freiluft-Testgelände, das Large-Scale Robotics Lab. Der Gabelstapler wird dort trainiert, sicher und effizient ohne menschliches Eingreifen, selbst unter widrigen Wetterbedingungen und in unstrukturierten Umgebungen, zu arbeiten. Hierbei sorgen Sensoren und Software für eine präzise Navigation und Materialhandhabung. Der autonome Gabelstapler passt sich flexibel an die aktuelle Situation an und operiert mit hoher Sicherheit auch bei unvorhersehbaren Hindernissen oder Wetterveränderungen. Mithilfe moderner Technologien werden nicht nur Objekte erkannt, sondern auch Bewegungsabläufe geplant und autonom umgesetzt, was einen reibungslosen Materialfluss in der Logistik ermöglicht.

Mensch-Maschine-Interaktion

Neben der technischen Automatisierung setzt das AIT einen weiteren Forschungsschwerpunkt auf die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Um die Akzeptanz und Effizienz autonomer Technologien zu steigern, wurde ein intuitives Interface für die Steuerung und Überwachung des autonomen Gabelstaplers entwickelt. Die Einbindung von Remote-Steuerungsmöglichkeiten und Flottenmanagement-Systemen bietet dabei Lösungen für die Logistikbranche. Ziel ist es, Mitarbeitende durch benutzerfreundliche Interfaces bei der Arbeit mit autonomen Systemen zu unterstützen und eine zielführende Interaktion zu ermöglichen.

Zukunftsvision

Mit diesen Innovationen ebnet das AIT den Weg für eine effiziente Logistik. Die dabei erhobenen Daten dienen als Grundlage für die Entwicklung weiterführender Technologien wie Flottenmanagement-Systeme, die Fernüberwachung und zentrale Aufgabenvergabe für gesamte Maschinenflotten möglich machen. Neben der Logistik können neue Marktpotenziale erschlossen werden. Branchen wie die Bauwirtschaft, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und kommunale Dienstleistungen werden davon erheblich profitieren.