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CoboTank – Entwicklung und Erprobung kollaborativer und automatisierter Robotersysteme zur Unterstützung des Beladevorgangs von Tankschiffen

Die fortschreitende Automatisierung der Binnenschifffahrt ist nur zielführend, wenn diese ganzheitlich betrachtet wird. Der Stellenwert des Flüssiggutumschlags in deutschen Binnenhäfen wird hierbei oft vernachlässigt. Aktuelle Beladeprozesse von Tankschiffen sind mitunter von manueller, körperlich anstrengender und fehleranfälliger Arbeit geprägt. Der große Bedarf an zukunftssicheren, automatisierten Lösungen im Bereich des Flüssiggutumschlags wird mit diesem Vorhaben adressiert.

Das Projekt realisiert in einem ersten Arbeitsstrang eine Teilautomatisierung unter Einsatz eines kollaborativen Robotersystems, einem sogenannten Cobot, zur Unterstützung des Beladevorgangs von Tankschiffen. Eine Teilautomatisierung unter Einsatz eines Cobots verspricht eine Beschleunigung der Prozesse, eine erhöhte Prozesssicherheit, eine bestmögliche Arbeitssicherheit und eine Entlastung auf physischer und psychischer Ebene für den Bediener. Neben dem Cobot wird in einem zweiten Arbeitsstrang ein Roboterarm entwickelt, der einen vollständig automatisierten Betankungsprozess realisieren soll.

Das Projekt strebt die Umsetzung der beschriebenen Ziele mittels einer dualen Forschungsstrategie an. Dazu wird gemäß VDI 2206 eine iterative Vorgehensweise vorgesehen, die den Einsatz von Simulationen und skalierten Testsystemen vorsieht. Bei der Entwicklung des teilautomatisierten Cobots wird zunächst ein skaliertes Testsystem im Versuchszentrum für innovative Hafen- und Umschlagtechnologien (HaFoLa) aufgebaut und erprobt werden. In einer späteren Phase wird das optimierte System im Realmaßstab aufgebaut und an der Tanksektion des Europäischen Sicherheitszentrums Duisburg e. V. am Schiffer-Berufskolleg RHEIN (ESD) in Duisburg erprobt. Durch einen interdisziplinären Ansatz unter Einbeziehung von Ingenieuren, Psychologen und Betriebswirten wird die Wirksamkeit und Akzeptanz der Lösungen gleichermaßen sichergestellt.

Der Lehrstuhl für Mechatronik beschäftigt sich in diesem Projekt unter anderem mit der methodischen Konzeptfindung der verschiedenen mechatronischen Systeme und wird mithilfe von Simulationen die Auslegung der Antriebe, die Sensorik sowie die Regelung des Gesamtsystems umsetzen. Die gesamte Softwareentwicklung und Entwicklung des Human-Machine-Interface (HMI) sind weitere Kernaufgaben des Lehrstuhls. 

Projektlaufzeit:

• Juli 2022 – Juni 2025

Projektbetreuer am Lehrstuhl für Mechatronik:

• Markus Nieradzik, M.Sc.
• Prof. Dr.-Ing. Tobias Bruckmann
• Nils Nover, M.Sc.

Beteiligte Lehrstühle/Abteilungen an der UDE:

• Lehrstuhl für Mechatronik (Prof. Schramm)
• Lehrstuhl für Allgemeine Psychologie: Kognition (Prof. Matthias Brand)

Projektpartner:

• Garant Mineralölhandelsgesellschaft mbH
• Deymann Tankrode Logistics GmbH
• DST – Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e. V.
• Hafen Hamburg Marketing e. V.
• Mercatronics GmbH

Assoziierte Partner:

• Bundesverband der Deutschen Binnenschifffahrt e. V.
• UTV – Unabhängiger Tanklagerverband e. V.

Zugehörigkeit zu Profilschwerpunkten der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der UDE:

• Smart Engineering
• Human-centered Cyber-physical Systems

Link zur Fakultät (Profilschwerpunkte): www.uni-due.de/iw/de/forschung/psp

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr unter dem Förderkennzeichen 19H2204 (CoboTank) gefördert.

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