Fanuc-Roboter M-10iD automatisieren das Wäsche-Handling

Das Handling von Handtüchern, Bettlaken und Badetüchern erforderte bislang Handarbeit, da es sich sich um leicht verformbare oder auch biegeschlaffe Produkte handelt. Mit der Zelle VELUM von Sewts wird diese Aufgabe nicht nur automatisiert, sondern auch stetig optimiert.

Sie kennen diesen Einstieg in eine Geschichte: Ganz Gallien ist besetzt… Und so geht auch manche Geschichte in der Automatisierung: Großwäschereien sind hoch automatisiert. Ganz? Nun, das Handling von Handtüchern, Bettlaken und Badetüchern erfordert bislang Handarbeit. Was leicht nachvollziehbar ist, denn es handelt sich um leicht verformbare oder auch biegeschlaffe Produkte. Gewaschen, getrocknet und gefaltet wird selbstverständlich automatisch. Nur: Wie legt man die Textilien der Faltmaschine möglichst optimal bereit?

Dass diese Aufgabe etwas für Roboter sein kann, erschließt sich aus der Größenordnung. Großwäschereien schleusen bis zu 100 Tonnen Wäsche und mehr durch ihre Anlagen – pro Tag versteht sich. 30 % der Personalkosten in Wäschereien entfallen auf die manuellen Tätigkeiten rund um Faltmaschinen. „Im gesamten DACH-Raum, speziell im oberösterreichischen Industrieumfeld gibt es einen eklatanten Facharbeiter- bzw. Arbeitskräftemangel“, erklärt Fanuc-Österreich-Geschäftsführer Thomas Eder. „Mit unseren Automatisierungslösungen helfen wir Betrieben, ihre lokale Produktion zu sichern und auszubauen, ihre Dienstleistungen zu erweitern, aber auch neue Ideen umzusetzen.“

Industrielle Wäschereien etwa sind hoch automatisiert, um die großen Mengen an schmutziger Wäsche zu bewältigen. Es gibt in diesem Prozess auch Maschinen, die das Zusammenlegen der Wäsche übernehmen. Aber sie haben einen großen Nachteil: Jede dieser Maschinen erfordert einen Mitarbeitenden, der die Wäsche manuell ausbreitet und faltenfrei zuführt.

Aufgrund der hohen Anforderungen an die Roboter-Geschwindigkeit kam ein Leichtbau- oder kollaborativer Roboter nicht in Frage, sondern nur ein Industrieroboter wie der Fanuc M-10iD, der zudem eine kompakte Bauweise und hohe Flexibilität bietet.

Till Rickert
einer der Gründer und Chief Product Officer der Sewts GmbH

„Mit VELUM wird nicht nur eine Aufgabe automatisiert, sondern auch optimiert. Eine Herausforderung dazu ist der enge Bauraum, in dem sehr schnelle Trajektorien ausgeführt werden müssen. Diese wird aber mit den Fanuc-Robotern gut bewältigt.“

Automatisiert und optimiert

Wie jede Investition muss sich auch die Investition in Roboter rentieren. Das gilt auch für die Sewts-Entwicklung. Je nach Arbeitsvolumen schneidet die VELUM-Zelle im Vergleich zur manuellen Arbeit über die Zeit gut ab und amortisiert sich nach eineinhalb bis zweieinhalb Jahren. Zusätzlicher Vorteil ist die Flexibilität. Außerdem: Der Fanuc-Roboter gilt als Muster an Zuverlässigkeit, und der Hersteller gibt langfristige Garantien. Till Rickert, einer der Gründer und Chief Product Officer des Münchener Unternehmens, erklärt: „Mit VELUM wird nicht nur eine Aufgabe automatisiert, sondern auch optimiert.“

Ein Leichtbauroboter oder gar ein kollaborativer Roboter war aufgrund der Aufgabenstellung nicht in Frage gekommen. Denn VELUM, so Rickert, stelle so hohe Anforderungen an die Geschwindigkeit, dass eben nur ein Industrieroboter in Frage komme. „Schon in einer frühen Phase konnten wir eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Fanuc etablieren. Das Unternehmen hat das Potenzial unserer Technologie frühzeitig erkannt und uns schon frühzeitig in der Entwicklung unterstützt.“ Eigentlich selbstverständlich, aber dennoch bemerkenswert: Im Rahmen der Zusammenarbeit hatte Sewts für alle erforderliche Unterstützung durch den Technischen Service, TSS, von Fanuc mit einem festen Ansprechpartner. Thomas Eder sieht darin auch eine der Stärken von Fanuc: „Wir lassen uns auf die technischen Anforderungen unserer Kunden ein und aufgrund unseres breiten Roboterportfolios können wir auch jede Aufgabe zielgerecht erfüllen.“

Die Fanuc Roboter M-10iD – hier in der Ausführung mit 12 kg Traglast und einer Reichweite von 1.400 mm – eignen sich durch ihre kompakte Bauweise und Einsatzfähigkeit auch in staubreicher Umgebung.

Richtig greifen, wenn es fix gehen muss

In Verbindung mit der intelligenten, KI-unterstützten Steuerung zeichnen sich die eingesetzten Roboter durch schnelle und präzise Griffe aus. Bestimmte Features am Textil geben dem Roboter die Orientierung wo er greifen soll und ermöglichen damit ein automatisches Processing.

Visuelle Informationen sind dabei der wichtigste Input für das „Robotergehirn“ und daher ist es entscheidend, stets qualitativ hochwertige Daten zu erhalten. Je nach Anwendungsfall setzt Sewts 2D- oder 3D-Vision-Systeme ein. Beide lassen sich nahtlos in die Robotersteuerung integrieren. Till Rickert präzisiert: „Wir sind Experten in der Aufbereitung der generierten Daten, was besonders bei der Arbeit mit 3D-Punktwolken wichtig ist. Diese Vorverarbeitung ist ein wichtiger Baustein, um geeigneten Input für unsere Künstliche Intelligenz zu generieren.“ So ist auch die KI der Kern der Sewts-Technologie.

Um das zu erklären, muss man schon ein bisschen tiefer einsteigen: Es bedarf intelligenter Algorithmen, um adaptive Systeme zu bauen, die mit nicht-deterministischen Automatisierungsprozessen zurechtkommen. Deshalb nutzt Sewts die neuesten Erkenntnisse der KI-Forschung, verfeinert sie bedarfsgerecht und fügt sie schließlich zu einem großen Ganzen zusammen. „Wir nennen das unser Brain-in-a-box“, hält Till Rickert fest.

Was passiert da genau? Das System empfängt diverse Sensordaten, beispielsweise optische Informationen, zieht daraus Schlüsse auf einer menschenähnlichen Kognitionsebene und übersetzt diese in Roboterbefehle. Kurz gesagt, führen die Systeme Aufgaben durch, für die bisher der menschliche Verstand erforderlich war. Es handelt sich also um eine Deep-Learning-Anwendung, die auf Basis eines Visionsystems funktioniert. Till Rickert erläutert auch, weshalb Sewts auf das Fanuc-eigene Visionsystem verzichtet: „Unsere Anwendungen sind äußerst komplex und nur mit Hilfe unserer eigenen Software lösbar. Denn eine Standardsoftware gibt es dafür nicht.“ Allerdings sei die Integration der eigenen Software in die Steuerung des Fanuc-Roboters problemlos möglich gewesen.

Eingesetzt werden in der ersten Ausführung der VELUM-Anlage zwei Fanuc-Roboter des Typs M-10iD in der Ausführung mit 12 kg Traglast und einer Reichweite von 1.400 mm. Till Rickert erklärt: „Eine Herausforderung in unserem Anwendungsfall ist der enge Bauraum, in dem aber sehr schnelle Trajektorien ausgeführt werden müssen. Das ist in der Entwicklung eine Herausforderung, die aber mit unseren Fanuc-Robotern gut zu bewältigen ist.“ Nicht zu vergessen die Umgebung, in der ein solcher Roboter arbeiten muss, denn es sind reichlich Flusen in der Luft.

Simulation ist ein Muss

Bei der Entwicklung des VELUM-Systems wurden auch Simulationstools genutzt, genauer gesagt zwei Tools: Eher konventionell das eine, Roboguide, mit dessen Hilfe Roboterbewegung und Platzbedarf analysiert wurden. Die zweite Simulationsart ist aus Sicht von Till Rickert entscheidender: „Die Verformbarkeit von Textilien, aber auch Folien oder Kabeln, führt zu einer hohen Unsicherheit beim Handling dieser Materialien. Eine Software muss hier mitgehen können. Durch unsere Simulationstechniken können wir unserer Bildverarbeitungssoftware Trainingsmaterial zur Verfügung stellen, um eine erweiterte Intelligenz im Umgang mit solchen Materialien zu erreichen.“

Gerade bei flexiblen Materialien wie Textilien sei es wichtig, die Eigenschaften dieser Materialien zu verstehen, um robuste Prozesse zu implementieren. „Dies erreichen wir eben durch hochentwickelte Materialsimulationen. Wir erstellen spezielle FE-Simulationen, um das Verhalten von Textilien nachzubilden. Diese eröffnen völlig neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von intelligenten Algorithmen.“ Klingt theoretisch, also bitte ein Beispiel. „Eine solche Simulation wird genutzt, um synthetische Trainingsdaten für unser KI-Engineering zu generieren – was zu einer drastischen Verkürzung unserer Entwicklungszyklen führt.“

Bei ungeordnet liegenden Textilien muss die Trajektorie für jeden Greifvorgang neu berechnet werden. Das geschieht durch die KI automatisch. Durch intelligente Greifkonzepte können die Roboter ähnlich feinfühlig mit den Textilien umgehen wie ein Mensch.

Das erste VELUM-System hat Sewts im vergangenen November ausgeliefert. Seitdem ist das System bei der Greif Textile Mietsysteme in Wolfratshausen in Betrieb und schließt dort eine bedeutsame Automatisierungslücke. Die Inbetriebnahme von zwei weiteren Systemen steht kurz bevor, insgesamt sind für das laufende Jahr 16 Auslieferungen geplant. Sewts adressiert mit dem ersten Produkt VELUM, das momentan im Schnitt 500 bis 600 Textilien pro Stunde verarbeitet, eine Zielgruppe von weltweit knapp 25.000 Betrieben. „Die aktuelle Leistung von VELUM ist vergleichbar mit der eines Menschen. Durch Over-the-air-Softwareupdates wird – wie beispielsweise auch beim Smartphone – der Funktionsumfang kontinuierlich erweitert”, betont Till Rickert.

Thomas Eder
Geschäftsführer von Fanuc Österreich

„Wir stellen uns den technischen Anforderungen unserer Kunden und auf Grund seiner breiten Produktpalette kann Fanuc nahezu jede Aufgabe zielorientiert umsetzen. “