Robotische manoeuvres
In de logistiek hebben autonome voertuigen veel mogelijkheden, bijvoorbeeld voor het volledig automatisch rangeren met wissellaadbakken. Maar hoe kan dit veilig en efficiënt worden uitgevoerd op een druk rangeerterrein? DACHSER's vestiging in het Duitse Langenau bij Ulm onderzocht dit in de praktijk.
De Kamag PrecisionTractor haalt een lege trailer op van de parkeerplaats en rijdt naar terminal 35. Degene achter het stuur kan ontspannen achterover leunen terwijl de trailer zelfstandig rijdt. En er is nog iets dat opvalt: op de voorbumper van de trekker zitten drie grote ronde sensoren, één aan elk uiteinde en één in het midden. Hieruit lopen felgroene kabels naar het digitale binnengedeelte van het voertuig. Op het dak zitten nog meer sensoren en antennes.
Op het terrein van de DACHSER-vestiging in Langenau, in het zuidwesten van Duitsland, wordt een toekomstvisie werkelijkheid: het SAFE20-onderzoeksproject, gefinancierd door het Duitse ministerie voor Economische Zaken en Klimaat, test twee volledig geautomatiseerde trekkers voor het wagenpark. En de twee autonome voertuigen die hier in gebruik zijn, zijn hard aan het werk. Met snelheden tot 20 kilometer per uur passen ze zich naadloos aan in de mix van bemande voertuigen en voetgangers. De voertuigen van Kamag, een specialist op het gebied van terreinvoertuigen, worden alleen begeleid door een toezichthoudende chauffeur die klaar staat om in te grijpen in geval van nood. Onderweg moeten de voertuigen veel onverwachte situaties vermijden, obstakels ontwijken, van richting veranderen en uitkijken voor voetgangers en verkeer. Dit is een echte uitdaging voor de sensortechnologie en de bijbehorende IT. LiDAR-scanners (Light Detection and Ranging) gebruiken laserlicht om hun omgeving vast te leggen en een digitaal beeld ervan te creëren. Een GPS-antenne op het dak zorgt tijdens het rijden voor een nauwkeurige positie van het voertuig. De tweede antenne ontvangt gegevens van externe omgevingssensoren, waardoor het voertuig informatie krijgt uit radar- en cameragegevens. "Er zijn enorme mogelijkheden om het rangeren van wissellaadbakken en opleggers vanaf hun parkeerplaats naar de transitterminal voor het laden en lossen te automatiseren, vooral gezien het tekort aan chauffeurs", zegt Stefan Hohm, Chief Development Officer bij DACHSER.
Om het complexe proces van volledig veilig geautomatiseerd vrachtwagenverkeer op een logistiek terrein mogelijk te maken, werden er tijdens het onderzoeksproject ook camera's en sensoren aan de buitenkant van de gebouwen geïnstalleerd. Als een van deze bijvoorbeeld iemand ziet oversteken op een zebrapad, ontvangt het autonoom rijdende voertuig vooraf een waarschuwing. Op die manier kan het zijn snelheid verminderen en, indien nodig, onmiddellijk stoppen, zelfs voordat het de hoek omgaat en de persoon in zicht komt.
Onderdeel van de verkeersstroom
"Om op ons terrein samen met andere voertuigen te kunnen rijden, mogen de autonome voertuigen geen obstakel vormen", zegt André Bilz, Team Leader Truck & Terminal Equipment op het DACHSER-hoofdkantoor. Volgens de huidige veiligheidsregels mogen dergelijke voertuigen slechts met een snelheid van 6 tot 8 km/u rijden. Maar de voertuigen die hier worden getest, zijn drie keer zo snel en kunnen tot 20 km/u rijden. Ze moeten passen in de ‘normale’ verkeersstroom met chauffeurs in hun vrachtwagens, andere voertuigen en voetgangers op het terrein. "Op het terrein hebben we moeilijke taken binnen de automatiseringszone, zoals het verplaatsen van wissellaadbakken en trailers, toegewezen aan speciale voertuigen die ze volledig autonoom uitvoeren," vertelt Bilz.
Het onderzoeksproject heeft nu drieënhalf jaar onderzocht hoe dit in de praktijk werkt in een logistieke bedrijfsomgeving. Belangrijke basisprincipes werden vastgesteld, zoals een uitgebreid veiligheidsplan dat werd getest in voortdurend gebruik onder echte omstandigheden. De projectresultaten zullen binnenkort worden gebruikt om regels te maken voor geautomatiseerd vrachtvervoer bij overslagloodsen. Naast DACHSER zijn er nog zeven partners betrokken bij SAFE20. Hiertoe behoren de Fraunhofer Instituten voor Materiaalstroom en Logistiek IML en voor Transport- en Infrastructuursystemen IVI. ZF Commercial Vehicle Systems uit Hannover trad op als projectcoördinator en was verantwoordelijk voor het ombouwen van de Kamag PT-trekkers. Kamag Transporttechnik leverde de twee speciale voertuigen, die vervolgens door de verschillende partners werden uitgerust met geschikte sensoren en boordelektronica voor gegevensverwerking. SICK AG, gespecialiseerd op dit gebied, leverde de sensoren en was verantwoordelijk voor het opstellen van het veiligheidsconcept. Götting leverde als automatiseringsexpert essentiële onderdelen voor de plaatsbepaling van het voertuig.
Volgens de huidige veiligheidsvoorschriften mogen dergelijke voertuigen slechts met een snelheid van 6 tot 8 km/u rijden.
André Bilz en Christoph Ehrhardt, Department Head Trends en Technology Research van de afdeling Corporate Research & Development, zijn tevreden over hoe de grootschalige test is verlopen onder echte omstandigheden: "We hebben nog geen productieklare oplossing, maar we hebben waardevolle ervaring en gegevens kunnen verzamelen die we kunnen gebruiken om de toekomst vorm te geven," zegt Ehrhardt. Bilz voegt eraan toe dat het nu mogelijk is om aan te tonen dat een veilige gemengde werking haalbaar is. "Naast een verhoogde procesbetrouwbaarheid verwachten we ook een merkbare vermindering van schade door botsingen," zegt hij. De voertuigen kunnen niet alleen wissellaadbakken maar ook trailers manoeuvreren.
In beide gevallen moet er tot op de centimeter nauwkeurig worden gereden. De sensoren zijn altijd volledig alert en nooit afgeleid, en ze werken ook wanneer de lichtomstandigheden lastig zijn, zoals bij schemering of zonsopgang. "We hadden af en toe wel moeite bij extreem slechte weersomstandigheden zoals zware sneeuwval, maar deze problemen zijn oplosbaar."
Waardevolle aanvulling
In tijden van acuut chauffeurstekort kunnen autonome voertuigen nuttige ondersteuning bieden. Maar ze kunnen nog niet volledig zonder menselijke tussenkomst manoeuvreren op het terrein. Taken zoals het vastzetten van de trailer met wielblokken of het openen en sluiten van de deuren moeten nog steeds handmatig worden uitgevoerd. Hiervoor zijn processen gedefinieerd. In sommige gevallen moet het laadpersoneel ook verantwoordelijkheid nemen. Er is een automatisch koppelsysteem geïnstalleerd voor zowel het automatisch koppelen als het aansluiten van perslucht voor het remsysteem en elektriciteit voor de verlichting. Maar elke trailer uitrusten met zo’n systeem zou een negatieve invloed hebben op de winstgevendheid. Het verplaatsen van wissellaadbakken is veel eenvoudiger.
Een belangrijk resultaat van SAFE20 is dat het kansen heeft gevonden om dingen beter te maken voor toekomstige marktoplossingen. Maar één ding laat dit baanbrekende onderzoek zeker zien: het is mogelijk om autonome voertuigen veilig en goedkoop in te zetten voor logistieke operaties op een gesloten terrein.