In der dynamischen Welt der Lagerlogistik steht Amazon aufgrund seines enormen Produktangebots vor außergewöhnlichen Herausforderungen. Mit über 400 Millionen einzigartigen Artikeln, die in unzähligen Lagerhäusern weltweit verstaut werden, sind effiziente und zugleich flexible Kommissionierprozesse essenziell. Die herkömmliche Art, wie Menschen Artikel aus engen und oft chaotischen Stoffbehältern entnehmen, stellt für Roboter bisher eine enorme Hürde dar. Genau hier setzt Amazons bahnbrechende Innovation, die Vulcan-Roboter, an – eine hochentwickelte Technologie, die das Kommissionieren und Einlagern in großem Maßstab optimiert. In den meisten Lagerhäusern von Amazon herrscht eine paradoxe Mischung aus Ordnung und Durcheinander.
Obgleich alles einen scheinbar fixen Platz hat, befinden sich die Artikel in kleinen, fabricartigen Behältern, welche vollgepackt und oft durcheinander sind. Für Menschen ist dieses System ideal: Sie können Gegenstände verschieben, um das gesuchte Produkt herauszuholen. Für Roboter hingegen stellt es durch den hohen Berührungskontakt und das variable Arrangement eine immense Challenge dar. Die Vulcan-Roboter wurden speziell für diese Aufgabe entwickelt. Ihre Fähigkeit, sowohl Einlagerungs- als auch Kommissionierarbeiten mit annähernd menschlicher Geschwindigkeit durchzuführen, hebt sie von früheren Systemen deutlich ab.
Besonders beeindruckend ist, dass diese Roboter in manchen Bereichen sogar schneller als menschliche Arbeitskräfte sind. Doch es geht hier nicht nur um Geschwindigkeit, sondern vor allem um Präzision, Zuverlässigkeit und Flexibilität bei der Handhabung unterschiedlichster Artikel. Das Einlagern von Artikeln – also das sogenannte Stowing – ist ein vergleichsweise einfacher Prozess. Die Roboter schieben die vorhandenen Gegenstände im Behälter sorgfältig zur Seite, um Platz für neue Produkte zu schaffen. Dabei ist Schnelligkeit entscheidend, aber auch Vorsicht, damit keine Waren beschädigt werden.
Dieses Vorgehen legt die Grundlage für eine effizientere spätere Entnahme, was man als „Bin Etiquette“ bezeichnet. Amazons künstliche Intelligenz lernt aus den Einlagerungsentscheidungen, wie Artikel am besten positioniert werden, um das spätere Kommissionieren zu erleichtern. Die eigentliche Schwierigkeit liegt im Kommissionieren. Hier müssen die Roboter nicht nur den richtigen Artikel zuverlässig identifizieren, sondern ihn auch aus dem oft überfüllten Behälter herausnehmen, ohne andere Artikel zu beschädigen oder zu verwirren. Jeder einzelne dieser Schritte erfordert eine ausgefeilte Sensorik, komplexe Planung und adaptive Bewegungssteuerung.
Die enorm große Anzahl an unterschiedlichen Produkten, kombiniert mit oft sehr ähnlichen Verpackungen – viele Artikel kommen in einfachen braunen Kartons – macht die visuelle Erkennung zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Amazon kennt zwar theoretisch den Inhalt jeder Lagerbox sowie dessen Maße und Gewicht, doch die Realität in der Lagerumgebung ist weit komplexer. Eine weitere Herausforderung besteht in der Handhabung der Produkte nach der Entnahme. Anfangs ging man davon aus, dass Roboter den Artikel nach der Entnahme selbst transportieren müssten, doch dieser Ansatz erwies sich als zu aufwändig. Stattdessen wurde eine innovative Lösung erarbeitet: Ein Förderband, das sich direkt vor dem Fach positioniert, nimmt die entnommenen Produkte auf.
Dadurch können sich die Roboter auf die schnelle und präzise Entnahme konzentrieren, während der Transport der Ware effizient automatisiert wird. Die Vulcan-Roboter verfügen über einen vielseitigen Werkzeugbaukasten an Greifern. Je nach Objektart, Position im Behälter und der unmittelbaren Umgebung wählen sie das passende Greifwerkzeug und die entsprechende Greifstrategie aus. Dabei berücksichtigt die eingesetzte Künstliche Intelligenz nicht nur die physikalischen Eigenschaften der Artikel, wie deren Nachgiebigkeit oder Fragilität, sondern auch deren Fähigkeit, sich an anderen Gegenständen festzusetzen oder leicht verklemmt zu werden. Die Entwicklung einer solch zuverlässigen und schnellen Handhabung ist essentiell, denn unter den Millionen von Umgangssituationen im Lager gibt es stets auch seltene und komplexe Fälle.
Kleine Fehler, die bei großen Stückzahlen häufiger auftreten, können schnell zu bedeutenden Problemen führen. Daher ist die Zuverlässigkeit der Roboter von höchster Bedeutung. Sollte die Maschine in einer ungewöhnlichen Situation an ihre Grenzen stoßen, übernimmt ein menschlicher Mitarbeiter, der bei Bedarf eingreifen kann. Dieses Zusammenspiel von Mensch und Maschine sorgt für einen reibungslosen Ablauf auch in äußerst komplizierten Fällen. Ein besonders innovatives Merkmal der Vulcan-Roboter ist ihr moderner Ansatz von „Visual Servoing“.
Dies bedeutet, dass die Roboter ihre eigenen Bewegungen kontinuierlich überwachen und in Echtzeit anpassen. Diese Fähigkeit, Probleme frühzeitig zu erkennen und flexibel zu reagieren, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Robotik dar und sorgt für mehr Sicherheit und Effizienz im laufenden Betrieb. Parness, der Leiter der angewandten Wissenschaft bei Amazon Robotics, betont, dass die Roboter nicht dazu geschaffen sind, Menschen vollständig zu ersetzen, sondern vielmehr, um die menschlichen Arbeitskräfte zu unterstützen. Gerade bei schwer zugänglichen Stellen in den bis zu 2,5 Meter hohen Regalen erreichen Roboter eine Entlastung für die Mitarbeiter und ermöglichen es ihnen, ergonomischer und schneller zu arbeiten. Die Vulcan-Roboter befinden sich seit etwa einem Jahr im praktischen Testbetrieb in einem Lager in Deutschland.
Dort haben sie bereits bewiesen, dass sie mit dem Arbeitstempo der Menschen mithalten können, während sie gleichzeitig kontinuierlich an der Verbesserung der Zuverlässigkeit arbeiten. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Minimierung von Fehlern, um im industriellen Maßstab optimal einsatzfähig zu sein. Die zugrundeliegende Wissenschaft, die nötig ist, um komplexe Manipulationsaufgaben unter hohem Berührungskontakt und in cluttered (also überfüllten) Umgebungen zu bewältigen, hat weitreichende Bedeutung. Amazon sieht hierin einen Schlüssel zur zukünftigen Entwicklung nicht nur von Lagerroboter-Systemen, sondern auch von vielfältigen Robotikanwendungen im Haushalt oder in anderen Branchen. Die Vulcan-Roboter markierten einen wichtigen Schritt in die Zukunft der Robotik und der Automatisierung.
