Robotik

Roboter müssen – unabhängig vom Einsatzort – ihre Umgebung zuverlässig erfassen, um effizient, effektiv und sicher zu arbeiten. Möglich machen dies die Sensorik- und Beleuchtungstechnologien von ams OSRAM. 

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Wir zeigen Robotern die Welt 

In der industriellen Automatisierung ebenso wie in Privathaushalten spielen intelligente Roboter eine immer größere Rolle. Sie nehmen uns monotone oder auch gefährliche Aufgaben ab. Auf diese Weise tragen sie zur Zeit- und Kostenersparnis bei, während sie gleichzeitig die Sicherheit und Flexibilität erhöhen. Smart Robotics reicht von traditionellen Roboterarmen in Fertigungsstraßen (z.B. bei Automobilherstellern) bis hin zu mobilen Robotern in der Logistik, sogenannten AGVs (Automated Guided Vehicles) oder AMRs (Autonomous Mobile Robots), die in Lagern und anderen kontrollierten Umgebungen zum Einsatz kommen. Der wichtigste Markt ist jedoch der für Haushalts- und Serviceroboter, wie etwa Staubsauger und Rasenmäher.

ams OSRAM liefert mit seinen Sensorik- und Beleuchtungslösungen im Miniaturformat die idealen Voraussetzungen, um Leistung und Präzision dieser Roboter zu steigern und sie intelligenter zu machen. Unser Portfolio an Beleuchtungs- und Sensortechnologie reicht von präzisen und zugleich kompakten Time-of-Flight-Sensoren zur Abstandsmessung (1D/2D/3D) und LiDAR-Systemen (EEL, VCSEL), über Leuchten für Flut- und Punktbeleuchtung in Kombination mit Hochleistungsbildgebern für 3D Active Stereo Vision (ASV) und Structured Light (SL) im Nah-Infrarotbereich, z.B. für Wegsensoren, Objektvermeidung und Gesichtserkennung, bis hin zu hochpräzisen Positionssensoren in Motorantrieben und Gelenkverbindungen. Industrie- und Serviceroboter werden so nicht nur intelligenter und benutzerfreundlicher, auch die Sicherheit bei der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine in nicht abgetrennten Bereichen wird erhöht. Mit unseren grünen Lasern können Staubsauger zum Beispiel Objekte und Staub erkennen, während unsere Spektralsensoren Materialien wie Teppiche oder nasse Oberflächen identifizieren. Angesichts der Tatsache, dass Roboter und Menschen zunehmend in kollaborativen Umgebungen zusammenarbeiten, werden Sensorlösungen immer wichtiger – sei es, um Kollisionen zu vermeiden, um Gesten zu erkennen oder um die AR-gestützte Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu erleichtern.

Je besser der Roboter seine dynamische Umgebung versteht und auf sie reagiert, umso nützlicher wird diese Technologie. Neben unserem einzigartigen Portfolio an Sensoren, LEDs und Lasern verfolgt ams OSRAM einen entschiedenen Innovationskurs, um Zukunftstechnologien wie Smart Surface Solutions und spezielle Algorithmen zur Verbesserung der Roboterfunktionen zu fördern.

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Automated guided vehicles (AGVs)

Automated guided vehicles (AGVs), also automatisch geführte Fahrzeuge, erfreuen sich wachsender Beliebtheit in der Automatisierung – vor allem seitdem neue bildbasierte Technologien eine 3D-Bildgebung zur Objekterkennung und -vermeidung ermöglichen und so für eine verbesserte Autonomie und Navigation außerhalb kontrollierter Umgebungen sorgen. Bei den eingesetzten Sensoren handelt es sich um speziell entwickelte Kameras. Mithilfe von bildgebenden Verfahren erstellen diese eine vollständige 3D-Umgebungskarte, sodass Objekte erkannt und umfahren werden. Um die Leistung des Systems zu optimieren, kann die jeweilige Anwendung mit stereoskopischer Bildgebung oder Time-of-Flight-Technologien ausgestattet werden. Beide erfordern VCSEL-Dioden. Die Sensoren sind dabei besonderen Herausforderungen gewachsen, wie zum Beispiel den wechselhaften Lichtverhältnissen im Freien.

ams OSRAM hilft Herstellern bei der Entwicklung von Robotern, die ihre Umgebung besser erkennen. Wir verfügen über langjährige Erfahrung mit 3D-Bildgebungsverfahren und ein innovatives Produktportfolio, das von VCSEL-basierten lichtemittierenden Flut- und Punktmusterdioden bis hin zu Bildsensoren auf Empfängerseite reicht. Optische Leistung und Energieeffizienz sind Schlüsselmerkmale unserer VCSEL-Dioden, während hohe Quanteneffizienz und energieeffiziente Systeme die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale unserer Global-Shutter-Bildprodukte sind. Präzise Time-of-Flight-Module können mit anderen Technologien kombiniert werden und das Kollisionsvermeidungssystem um zusätzliche Erkennungsmöglichkeiten erweitern.

Herausforderungen für den AGV-Motorantrieb wie eine starke und exakte Leistung, ein geringer Energieverbrauch und eine hohe Zuverlässigkeit lassen sich mit den berührungslosen und äußerst verlässlichen magnetischen Positionssensoren von ams OSRAM meistern Sie sind unempfindlich gegenüber störenden Streufeldern und stellen die Fahrzeugsteuerung auch in schwierigen Umgebungen sicher. Innovative Projektionslösungen verbessern das Miteinander von Robotern und Menschen, da der Roboter seine nächsten Schritte ankündigen und der Mensch sich entsprechend darauf einstellen kann. Die dadurch gewonnene Transparenz in der Interaktion verringert potenzielle Kollisionen signifikant und reduziert die Anzahl von „Sicherheitsstopps“ des Roboters.

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Industrieroboter

Industrieroboter beschleunigen Fertigungsaufgaben in der Produktion, wie Schweißen und Montieren, oder übernehmen diese vollständig. Mithilfe von fortschrittlichen, bildbasierten Technologien können Roboter heute weit komplexere Aufgaben ausführen und sind damit noch flexibler einsetzbar, was sie für vielfältige Aufgaben interessant macht. „Cobots“ sind Roboter, die eng mit Menschen zusammenarbeiten ohne die Notwendigkeit einer klaren Abgrenzung. Um diese Cobots im Fertigungsprozess einzusetzen, sind bildgebende Technologien unerlässlich, da diese eine sichere Interaktion mit den Menschen gewährleisten. Ein Beispiel sind „Pick-and-Place-Roboter“ für Bauteile, bei denen Größe, Position und Ausrichtung der Objekte variieren.

Fortschrittliche Bildverarbeitungstechnologie in Kombination mit 2D- oder 3D-Kameralösungen sorgen hier für die nötige Präzision und Qualität. Zu den wichtigsten Herausforderungen in der Sensorik gehört die Erfassung qualitativ hochwertiger Bilder ohne Bewegungsartefakte. Global Shutter Pixel mit hoher Quanteneffizienz, niedrigem Energieverbrauch und geringem Platzbedarf sind wesentliche Merkmale des Bildsensors. Fokusfreie und kontrastreiche Laser ermöglichen 3D-Lösungen mit erstklassiger Systemleistung. Diese Lösungen können durch Time-of-Flight-Module ergänzt werden, die eine Anwesenheitserkennung erlauben und somit zu einem sicheren Betrieb beitragen, sollte eine Person den aktiven Arbeitsbereich betreten. Mit Spektralsensoren sind selbst anspruchsvolle Lösungen umsetzbar. Diese erlauben in Kombination mit maschinellem Lernen eine verbesserte Objektkategorisierung und vereinfachte Pick-and-Place-Algorithmen.

Eine exakte Positionserfassung ist entscheidend, um Standort, Ausrichtung und Bewegung des Roboters zu kontrollieren. ams OSRAM bietet mit seinen berührungslosen Positionssensoren eine hochauflösende IC-Lösung, mit der sich die Position der Gelenksysteme von Industrierobotern präzise erfassen und steuern lässt. Darüber hinaus tragen die Positionssensoren dazu bei, Drehmoment und Geschwindigkeit von Motorantrieben präziser zu regeln, wodurch die Leistung steigt und die Motorgröße abnimmt.

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Haushaltsroboter

Haushaltsroboter, vor allem Saug- und Mähroboter, werden seit einigen Jahren immer beliebter. Diese Roboter nutzen Time-of-Flight und 3D-Sensorik, um den Bereich vor dem Roboter zu vermessen. So können kleine Objekte wie etwa Ladekabel, aber auch Haustiere und deren „Hinterlassenschaften“ erkannt und umfahren werden. In Kombination mit Multispektraltechnologie zur Erkennung von Bodenmaterialien oder Gartenbeschaffenheit, hochauflösender Bildgebung und einer Tiefenkartierung mit großem Sichtfeld, können Prozesse in Echtzeit optimiert werden. Die Optik- und Spektraltechnologie von ams OSRAM ist bei diesen herausfordernden Anwendungsgebieten führend und deckt alle Anforderungen ab, von kleinen Details wie der Unempfindlichkeit gegenüber Sonnenlicht bis hin zu komplexeren Themen wie höchste Präzision und lange Lebensdauer. Die wichtigsten Herausforderungen in der Sensorik sind Auflösung, Präzision, Reichweite und Energieverbrauch.

ams OSRAM 1D Time-of-Flight kann zur Unterstützung des 3D-Sensors eingesetzt werden, um tote Winkel außerhalb des Sichtfeldes des 3D-Sensors zu erfassen. Zudem kann es zur Erkennung von Abgründen oder als Hauptabstandssensor für kostengünstigere Roboter verwendet werden.


Positionssensoren von ams OSRAM helfen außerdem, Motorantriebe von Haushaltsrobotern, Drehmoment und Geschwindigkeit präziser zu steuern, was wiederum die Motorleistung erhöht, da Energieverbrauch und Motorgröße abnehmen.

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