Laderoboter packen an

Auch bei den modernsten Lastwagen und der ausgeklügelsten Logistiksoftware ist beim Be- und Entladen immer noch Handarbeit angesagt. Nun übernehmen die ersten Maschinen diese Aufgabe.

Wenn Christian Gorldt von der Autoindustrie spricht, schwingt etwas Neid in seiner Stimme mit. Dort ist alles vergleichsweise einfach – zumindest aus Sicht eines Logistik-Experten: An jeder Stelle der Produktion wissen die Autobauer genau, welches Material sie von wo nach wo zu schaffen haben. Gorldt ist Leiter der "Logistikfabrik" des Bremer Instituts für Produktion und Logistik (Biba), und seine Welt ist komplizierter: Sie besteht aus Päckchen und Paketen unterschiedlichster Größe, aus Gitterboxen, Rollbehältern, Europaletten, Wechselbrücken, Seecontainern – und aus Überraschungen. "Man weiß nie, was drin ist, wenn man einen Container öffnet", sagt Gorldt "Schlimmstenfalls liegen die Pakete kreuz und quer durcheinander."

Keine guten Voraussetzungen also, um Roboter mit dem Entladen solcher Lieferungen zu beauftragen. Doch genau daran arbeiten Gorldt und seine Kollegen. Zwar lassen sich Sendungen heute per Internet quer durch die Welt verfolgen, doch beim Be- und Entladen von Stückgut ist wie zu Charles Dickens' Zeiten Handarbeit angesagt – harte, monotone Maloche in Containern, die sich im Sommer bis auf 50 Grad aufheizen. Das kostet nicht nur Schweiß, sondern auch Zeit und Geld.

Damit Roboter einen Fuß in die Ladetore der Logistikzentren bekommen, wollen die Bremer Forscher zunächst die niedrig hängenden Früchte pflücken – dort, wo es stark standardisierte Pakete zu entladen gilt. "Einige Kunden haben nur zwei oder drei verschiedene Paketgrößen", sagt Carsten Rasch, verantwortlich für den Bereich Robotic Logistics bei ThyssenKrupp Krause, das die mit dem Biba entwickelten Roboter baut und vertreibt. "In solchen Fällen macht es Sinn, Anlagen für spezielle, einfachere Anwendungen auszulegen."

Da sich handelsübliche Industrie-Knickarmroboter für jedes Paket um die eigene Achse drehen müssen, um es hinter sich auf einem Förderband abzulegen, sind sie zu langsam für die Wünsche der Logistiker. Also entwickelten die Bremer Forscher eine ganz neue Mechanik: Einen Greifarm an einer Brücke, die in den Laderaum hineinfährt und unter der ein Förderband hindurchläuft; der Greifer muss die Pakete also nur noch unter sich ablegen. Für Orientierung sorgt ein Laserscanner nebst entsprechender Bildverarbeitungssoftware, die den Roboter steuert und ihm sagt, welches Paket zu greifen ist. Auf diese Weise kann die Maschine auch Kartons aufnehmen, die zu Boden gefallen sind oder sich verkeilt haben.

Schon seit zwei Jahren ist der Prototyp eines solchen Entladeroboters bei DHL in Essen im Einsatz, eine ähnliche Anlage arbeitet seit März 2009 im Verteilzentrum der Metro in Unna. Dort hebt sie pro Stunde bis zu 360 maximal 30 Kilogramm schwere Kartons vom Lastwagen auf ein Förderband. "Das System leistet im Vergleich zu manueller Entladung ein Vielfaches", sagt Metro-Sprecher Moritz Zumpfort und berichtet von guten Erfahrungen mit der Anlage.

Und was passiert am anderen Ende des Förderbands? Um die Vorteile einer automatischen Entladung wirklich nutzen zu können, sollten die Pakete dort nicht wieder per Hand umgeladen werden müssen. "Doch Beladung ist komplexer als Entladung", sagt Gorldt. Schließlich muss der Roboter den vorhandenen Raum optimal ausnutzen und darf große und kleine Kartons nicht wahllos aufeinanderstapeln. Immerhin: Die ersten Packroboter sind bereits im Einsatz. In der Metro-Anlage in Unna packt ein Knickarmroboter die Pakete auf eine Palette, die sein Kollege am anderen Ende des Förderbands entladen hat. Und bei der Leipziger Internetapotheke Apo verteilt ein Roboterarm mit Sauggreifern bis zu drei Pakete auf einmal auf mehrere Rollbehälter, bis zu 1000 Pakete pro Stunde. Solche Systeme funktionieren bisher allerdings nur bei "sortenreinen" Paketen, also dann, wenn der Logistiker genau weiß, mit welcher Ladung er es zu tun bekommt.

Bei der Weiterentwicklung ihrer Paketroboter müssen sich die Ingenieure widersprüchlichen Anforderungen stellen. Die Anlagen sollen preiswert, aber auch vielseitig einzusetzen sein. "Gerade diese Flexibilität macht die Geräte aber im Einzelfall unnötig teuer", sagt Carsten Rasch. Deshalb sollen die Roboter anfangs nur in kleinen Schritten in die vielfältige Welt der Logistik eingegliedert werden. Die nächste Generation der Entlade-Automaten will ThyssenKrupp Krause nicht mehr fest hinter dem Tor einer Lagerhalle installieren, sondern sie vor dem Tor in einem eigenen Container platzieren, der dadurch gewissermaßen zur Durchreiche wird. Der Vorteil der Containerlösung: Sie spart Platz, die Ladetore werden nicht blockiert, und die Roboter können flexibel versetzt werden, je nachdem, wo sie gerade benötigt werden.

Eine noch platzsparendere und preiswertere Lösung hat das Biba mit dem "Depalettierroboter" entwickelt. Er erinnert mit seinen gläsernen Seitenwänden und den gelben Metallstreben an eine Telefonzelle – und tatsächlich ist seine Grundfläche kaum größer. Eine mit Paketen beladene Palette wird per Gabelstapler im Gerät abgestellt, und ein Sauggreifer befördert die Päckchen Stück für Stück auf ein Förderband. "Das Problem bei der Logistik: Ihre Aufgaben ändern sich ständig, und ihre Auslastung schwankt zwischen null und 200 Prozent", sagt Biba-Forscher Kolja Schmidt. Der Depalettierroboter ist so kompakt, dass er per Gabelstapler überall dorthin gebracht werden kann, wo er gerade gebraucht wird. Zur Not kann er auch per Lastwagen mit der Ladung mitreisen.

Aus den relativ überschaubaren Bereichen der Logistik von Händlern und Paketdiensten wagt sich das Biba nun gemeinsam mit Industriepartnern an die raue Seeluft. Im Projekt "RoboCon" werden Maschinen für das Be- und Entladen von Seecontainern entwickelt. "Bei der Seefracht haben wir es mit viel heterogeneren Stückgütern zu tun", sagt Gorldt. "Außerdem muss es zwei- bis dreimal so schnell gehen."

Potenzial, ihre Roboter schneller zu machen, sehen die Ingenieure vor allem in der Sensorik. Die bisher gebräuchlichen Laserscanner liefern immer nur eine Momentaufnahme von der Paketfront, und solange die Software die nächste Bewegung des Greifers berechnet, kann er nicht arbeiten. "Wir wollen wegkommen von der Zustandsbeschreibung zu einem Tracking der Pakete", sagt Gorldt. Das bedeutet: Über eine 3D-Videokamera soll laufend die Position der Pakete verfolgt werden; mit den räumlichen Daten der Videobilder kann der Greifer dann direkt angesteuert werden. Auf diese Weise arbeitet er flüssiger und schneller.

Für einen sinnvollen Einsatz von Roboter-Ladesystemen in der Seefracht reicht es nicht, nur die einzelnen Anlagen intelligenter und schneller zu machen: Die Biba-Logistiker träumen davon, einen durchgehenden Informationsfluss von der Verpackung über den Transport bis zum Entladen zu etablieren. Auf diese Weise würde ein Beladeroboter bereits von der Fabrik erfahren, welche Pakete er zu erwarten hat, und auch sein Kollege am Entladeterminal wüsste schon vorab, worauf er sich einzustellen hat – damit nicht mehr hinter jeder Containertür neue Überraschungen lauern. (grh)