Autonomer Letzter

Eine Flotte autonomer Lieferroboter bereitet sich darauf vor, den Campus der Ohio State University zu durchstreifen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Cartken Inc.

Amazon hat dieses persönliche Liefergerät in Kühlergröße in einer hauseigenen Produktionsstätte hergestellt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Amazon Inc.

Dieser mobile Roboter wurde für die autonome Zustellung kleiner Pakete auf der letzten Meile konzipiert. Foto mit freundlicher Genehmigung von FedEx Inc.

Autonome Lieferfahrzeuge sind auf Universitätsgeländen wie der University of Illinois in Chicago weit verbreitet. Foto mit freundlicher Genehmigung von Starship Technologies Inc.

Dieses Lieferfahrzeug der dritten Generation bietet in seinen beheizten und gekühlten Fächern Platz für 24 Einkaufstüten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Nuro Inc.

Dieses batteriebetriebene autonome Fahrzeug erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 70 Meilen pro Stunde und kann eine Vielzahl von Produkten liefern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Udelv Inc.

In den letzten Jahren konzentrierten sich die meisten Bemühungen zur Entwicklung autonomer Fahrzeuge auf die Zustellung auf der letzten Meile, angetrieben durch den rasanten Aufstieg des E-Commerce. Ziel ist es, Maschinen zu entwickeln, die Lebensmittel und kleine Pakete kostengünstig, schnell, zuverlässig und sicher direkt an Verbraucher liefern können.

Flotten autonomer Lieferroboter sind auf dem Universitätsgelände und in anderen engen Räumen unterwegs. Jetzt sind die batteriebetriebenen Fahrzeuge bereit für den Einsatz auf den Straßen und Gehwegen städtischer Gebiete jenseits des Silicon Valley und anderer Gebiete mit warmem Wetter, wo viele erste Tests durchgeführt wurden.

In Bundesstaaten von Arizona bis West Virginia wurden Gesetze erlassen, die den Betrieb von Direktabgabegeräten erlauben. Auch eine Reihe größerer Städte haben kürzlich Verordnungen erlassen, darunter Chicago, Detroit und Pittsburgh. Dies ist eine Möglichkeit, die Verkehrsstaus zu verringern und die Emissionen zu senken.

Direktliefergeräte, auch persönliche Liefergeräte genannt, sind vier- oder sechsrädrige Fahrzeuge, die auf Gehwegen oder Straßen fahren und Lebensmittel oder kleine Verbrauchsgüter ausliefern. Mithilfe von Sensoren können sie Hindernisse erkennen und Fußgänger, Tiere und große Objekte sicher umfahren. Die App-basierten Roboter werden von Dienstleistern eingesetzt, die mit lokalen Betrieben zusammenarbeiten, um Lieferungen in einem kleinen Umkreis von Restaurants, Lebensmittelgeschäften und anderen Einzelhändlern durchzuführen.

Mehrere Start-up-Unternehmen sind auf den Zug mobiler Lieferroboter aufgesprungen, darunter Cartken, Clevon, Coco, Kiwibot, Nuro, Starship und Tortoise. Kiwibot hat bereits mehr als 500 Lieferroboter an 26 Universitäten eingesetzt. Mittlerweile hat Tortoise Liefergeräte entwickelt, die von Walmart Inc. getestet werden. Nuro hat einen 10-Jahres-Vertrag mit Uber Eats für die Roboterlieferung von Lebensmitteln unterzeichnet.

Amazon Inc. führte in Kalifornien einen dreijährigen Test mit einem Fahrzeug namens Scout durch, einem sechsrädrigen Gerät von der Größe einer kleinen Kühlbox. Allerdings kündigte der Online-Händler kürzlich an, das Projekt zurückzufahren.

Direktabgabegeräte variieren in Größe und Form. Einige ähneln Scout, andere unterscheiden sich jedoch. Beispielsweise sind die Maschinen von Nuro fast so groß wie ein Kleinwagen. Sie fahren auch auf öffentlichen Straßen, nicht auf Gehwegen. Die Partnerschaft mit Uber beinhaltet möglicherweise die Bündelung mehrerer Bestellungen, anstatt sie einzeln zu versenden.

„Diese Roboter haben das Potenzial, die Art und Weise der Zustellung auf der letzten Meile zu verändern“, sagt Ram Vasudevan, Ph.D., außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Robotik an der University of Michigan. „Aktuelle Last-Mile-Lösungen tragen zu großer Umweltverschmutzung bei und verstärken die Staus.

„Durch den Einsatz halbautonomer, batteriebetriebener Roboter, die am Straßenrand agieren und dem Verkehr zu Beginn und am Ende der Lieferungen aus dem Weg gehen können, könnten diese [Systeme] auf der letzten Meile die Zugänglichkeit erheblich verbessern“, erklärt Vasudevan.

Laut Vasudevan verfolgen Unternehmen bei der Herstellung ihrer Geräte verschiedene Ansätze. Beispielsweise produzierte Amazon Scout intern auf einer Montagelinie mit manueller Indexierung in seinem Robotikwerk in North Reading, MA.

Andere Unternehmen lagern Baugruppen wie Karosserien und Fahrgestelle aus und installieren dann Elektromotoren, Sensoren und andere wichtige Komponenten im eigenen Haus. Manche Firmen lagern alles an Vertragshersteller aus. Kiwibot baut beispielsweise durchschnittlich 100 Maschinen pro Monat in einer Fabrik in Kolumbien.

Sogar Magna International Inc., ein erstklassiger Automobilzulieferer, ist in das Geschäft mit mobilen Lieferrobotern eingestiegen. Das Unternehmen hat kürzlich mit der Montage des Modells C von Cartken Inc. in einer Fabrik in Michigan begonnen.

„Unsere Fähigkeit, komplette Fahrzeuge zu entwerfen, zu konstruieren und herzustellen, macht [uns] zu einem idealen Partner für Unternehmen, die die Herausforderungen der Zustellung auf der letzten Meile mit nachhaltigen, autonomen und kostengünstigen Lösungen lösen möchten“, sagt Matteo Del Sorbo, Executive Vice President und Leiter von Magna Neue Mobilität.

Die sechsrädrigen Maschinen von Cartken, die im Innen- und Außenbereich eingesetzt werden können, sind mit einem Fernüberwachungs- und Teleoperationssystem ausgestattet, das bei Bedarf eine sofortige Übersteuerung durch den Menschen ermöglicht, was zur Gewährleistung von Sicherheit und Service beiträgt. Sie sind mit mehreren Kameras und Lichtern ausgestattet und reagieren in Echtzeit auf Situationen mithilfe einer Kombination aus maschinellem Lernen und auf SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) basierenden Navigationsalgorithmen.

Eine Vielzahl von Direktabgabegeräten wird in Massenproduktion hergestellt. Mehrere große Player kämpfen um ihre Position, darunter Giganten wie FedEx Corp.

„Roxo“ ist der Name des „SameDay Bot“ von FedEx, der für den Einsatz in einem Umkreis von drei bis fünf Meilen um den Standort jedes Einzelhändlers konzipiert ist. Roxo ist eine robuste Maschine, die für die autonome Zustellung kleiner Pakete wie Arzneimittel auf der letzten Meile konzipiert ist. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind die Lieferung von Autoteilen, allgemeinen Waren, Pizza und Lebensmitteln.

Der mobile Roboter kann Bordsteine ​​und Stufen überwinden, um Pakete direkt an die Tür des Kunden zu liefern. Da Roxo die letzten 50 Fuß einer Route zurücklegen kann, können Lieferungen kontaktlos erfolgen und Verbraucher mit eingeschränkter Mobilität können Sendungen sicher empfangen.

Roxo wurde in Zusammenarbeit mit dem weltbekannten Erfinder Dean Kamen entwickelt und vereint die technologische Expertise von DEKA Research & Development Corp. und die Logistik- und Innovationskompetenz von FedEx. Roxo nutzt die etablierte iBot-Elektrorollstuhlbasis von DEKA, die in der Lage ist, unwegsames Gelände, steile Steigungen und unbefestigte Oberflächen zu bewältigen.

FedEx betrachtet die autonome Zustellung auf der letzten Meile als einen neuen Markt für das Unternehmen mit „enormem Wachstumspotenzial“. Servicefunktionen werden noch entwickelt, da es sich um einen der teuersten und komplexesten Teile des Lieferprozesses handelt.

Führungskräfte von FedEx arbeiten mit staatlichen und lokalen Behörden an der Erprobung und dem Betrieb neuer Direktzustellungsgeräte und verwandter Technologien. Ziel ist es, den Service kostengünstig, zuverlässig und sicher zu machen.

Die aktuelle Version von Roxo nutzt Technologie der dritten Generation. Sensoren sorgen für eine 360-Grad-Erkennung der gesamten Umgebung und künstliche Intelligenz wird eingesetzt, um den sichersten Weg oder die sicherste Vorgehensweise zu wählen.

Fußgängersichere Technologie, mehrere Kameras und Lidar ermöglichen es dem batteriebetriebenen Roboter, sich in unterschiedlichem Gelände zurechtzufinden. Diese Funktionen sind mit maschinellen Lernalgorithmen gekoppelt, um Hindernisse zu erkennen und zu vermeiden, einen sicheren Weg zu planen und es der Maschine zu ermöglichen, die Verkehrssicherheitsregeln einzuhalten.

Aufgrund seines hohen Profils ist Roxo für Fußgänger und Autofahrer leicht zu erkennen, da er mithilfe von Lichtern, Signalen und einem Nachrichtenbildschirm seine Richtungsabsicht kommuniziert.

Starship Technologies Inc. hat kleine, kühlergroße Roboter entwickelt, die Lebensmittel, Lebensmittel und Pakete innerhalb von Minuten vor Ort liefern sollen. „Die [Maschinen] haben Millionen von Kilometern zurückgelegt und 3,5 Millionen autonome Lieferungen rund um die Welt durchgeführt“, behauptet Risto Meskus, Leiter Fertigung und Lieferkette bei Starship.

„Die Leute nennen die Roboter niedlich, streicheln sie regelmäßig, wenn sie auf den Gehwegen vorbeigehen, und erzählen uns zunehmend, dass sie das Gefühl haben, dass die Roboter ein integraler Bestandteil der Gemeinschaften und Nachbarschaften sind, in denen sie auf der ganzen Welt leben“, sagt Meskus.

In jedem Starship-Roboter befindet sich eine Reihe von Sensoren, wie etwa optische Systeme, Punktwolkensensoren, Radar-, Trägheits- und Ultraschallsensoren sowie Verarbeitungseinheiten, zu denen CPUs, eine GPU, neuronale Netzwerkbeschleuniger, feldprogrammierbare Gate-Arrays und eingebettete integrierte Schaltkreise gehören .

Laut Meskus entwickelt sich die Branche insgesamt rasant und die Forschung an neuen Sensoren schreitet voran. Geringe Größe und Flexibilität werden Schlüsselmerkmale für Sensoren der nächsten Generation sein.

Starship entwirft und fertigt seine Roboter im eigenen Haus. Die Fertigung ist zusammen mit der Forschung und Entwicklung in Tallinn, Estland, angesiedelt.

„Teile werden hauptsächlich aus Europa und China bezogen, darunter elektronische Komponenten und Metallgehäuse“, erklärt Meskus. „Die Entwicklung und Herstellung komplexer Produkte mit modernster Technologie erfordert ein hohes Maß an Agilität in der Lieferkette. Daher bietet die nahegelegene Endmontage mit nahegelegenen Partnern einen strategischen Vorteil hinsichtlich der Geschwindigkeit bei der Einführung technischer Änderungen.“

Derzeit produziert Starship etwa 80 Prozent seiner Baugruppen im eigenen Haus und die Herstellung ist relativ arbeitsintensiv. Der Prozess ist in mehrere Phasen unterteilt, darunter Karosseriemontage, Fahrgestellmontage, Endmontage und Tests. Roboter werden von hochqualifizierten Bedienern hergestellt, daher sind die Möglichkeiten zur Automatisierung begrenzt.

Laut Meskus stieg die Einkaufs- und Beschaffungsbelastung des Unternehmens während der Unterbrechungen der Lieferkette nach Covid um 900 Prozent. Starship konnte jedoch von seiner vertikalen Integration profitieren. Ingenieure haben elektronische Subsysteme auf völlig andere Chiparchitekturen umgestaltet und die Designs validiert und getestet. Diese Bemühungen haben es Starship ermöglicht, das Wachstum bei einem Ziel von 300 Prozent auf Kurs zu halten, mit minimalen Lieferunterbrechungen und ohne Auswirkungen auf die Systemleistung.

„Produktions- und Lieferketten entwickeln sich ständig weiter, insbesondere wenn das Unternehmen wächst“, betont Meskus. „Ingenieure verlagern derzeit einen höheren Grad der wertschöpfenden Fertigung von Unterbaugruppen auf Auftragsfertiger. Dies ermöglicht es internen Teams, sich auf komplexe Arbeitsinhalte mit hoher Wertschöpfung zu konzentrieren und Verbesserungen der Herstellbarkeit bei der Produktdesignarbeit voranzutreiben.

„[Wir] arbeiten aktiv daran, den Bau von Hunderten von Einheiten pro Monat auf Tausende umzustellen, während wir unseren Service auf die ganze Welt ausweiten“, behauptet Meskus.

Nuro Inc. ist ein weiteres Unternehmen, das die Grenzen autonomer mobiler Lieferroboter vorantreibt. Sein Fahrzeug der dritten Generation ist etwa halb so breit wie eine Kompaktlimousine. Die vierrädrige Maschine ist 6 Fuß hoch, wiegt 1.500 Pfund und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 45 Meilen pro Stunde. Es ist mit modernsten Wärmebildkameras, Lidar und Radar sowie einem externen Frontairbag ausgestattet, um Fußgänger bei Kollisionen zu schützen.

Der R2-Roboter kann insgesamt 500 Pfund Fracht transportieren und bietet in seinen Staufächern Platz für etwa 24 Einkaufstüten. Modulare Einsätze ermöglichen das Heizen und Kühlen der Fächer. Das Fahrzeug kann Lebensmittel bei Temperaturen von bis zu -22 °F oder bis zu 116 °F heiß aufbewahren.

Nuro hat strategische Partnerschaften mit Unternehmen wie 7-Eleven Inc., Domino's Pizza Inc. und Kroger Co. geschlossen. Das Unternehmen hat kürzlich auch ein 100.000 Quadratmeter großes Montagewerk und eine Teststrecke in Las Vegas gebaut.

Die neue Fabrik ist „die erste End-of-Line-Fertigungsanlage der Branche in Amerika mit der Kapazität, Zehntausende Lieferfahrzeuge herzustellen“, sagt Jiajun Zhu, CEO von Nuro.

Darüber hinaus übernimmt das Unternehmen 74 Hektar des Las Vegas Motor Speedway, um das zu bauen, was Zhu als „eine Weltklasse-Testanlage auf geschlossener Strecke“ bezeichnet, die eine anspruchsvolle Entwicklung und Validierung autonomer Straßenfahrzeuge ermöglichen wird. Die Teststrecke wird es den Nuro-Ingenieuren ermöglichen, die Fahrzeugleistung in einer Vielzahl von Szenarien zu messen, von der Vermeidung von Fußgängern und Haustieren bis hin zur Bereitstellung von Platz für Fahrräder auf Gemeinschaftsstraßen.

Udelv Inc. hat kürzlich ein autonomes elektrisches Lieferfahrzeug für Multi-Stop-Lieferanwendungen vorgestellt. Der Transporter, angetrieben von der Mobileye-Technologie, verfügt über eine modulare Frachtkapsel namens uPod. Es kann bis zu 2.000 Pfund Güter befördern, bei Autobahngeschwindigkeit bis zu 80 Stopps pro Zyklus durchführen und je nach Batteriepack-Option Reichweiten zwischen 160 und 300 Meilen pro Fahrt abdecken.

„Der Transporter ist für zwei der weltweit größten Branchen transformativ: Automobil und Logistik“, sagt Daniel Laury, CEO von Udelv. „Es wurde geschaffen, um zwei große Herausforderungen gewerblicher Flotten zu lösen: den Fahrermangel und die Elektrifizierung der Flotten.“

Das Fahrzeug der dritten Generation von Udelv hat bereits mehr als 20.000 Lieferungen an mehrere Händler in Arizona, Kalifornien und Texas durchgeführt. Udelv hofft, bis 2028 50.000 Einheiten auf öffentlichen Straßen im Einsatz zu haben, wobei die ersten Transporter im Jahr 2023 kommerziell eingesetzt werden sollen.

Das Fahrzeug erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 70 Meilen pro Stunde und kann eine Vielzahl von Produkten liefern. Die Batteriekapazität liegt zwischen 90 und 160 Kilowattstunden bei einer Reichweite von 160 bis 300 Meilen. Das Gleichstrom-Schnellladen dauert 45 Minuten, um eine Reichweite von bis zu 220 Meilen zu erreichen.

„Der Transporter wird die Effizienz und Sicherheit von Lieferdiensten auf der letzten und mittleren Meile erheblich verbessern“, behauptet Laury. „[Er wird] Lieferungen für alle und alles erschwinglich machen, von Elektronik und Autoteilen bis hin zu Lebensmitteln und medizinischen Hilfsgütern.“

Gordon Feller, beitragender Autor