SHIELD – Hochpräzises, miniaturisiertes Radar-Lokalisierungssystem für dynamische Lagerumgebungen in der Industrie 4.0

Klassische Lokalisierungssysteme stoßen hier schnell an ihre Grenzen – sie sind oft zu träge, zu unpräzise oder empfindlich gegenüber äußeren Störeinflüssen. Das Projekt SHIELD verfolgt daher einen neuartigen Ansatz: Ein harmonisches ISM-Radar im 61- und 122-GHz-Band erlaubt eine hochpräzise, robuste 3D-Positionsbestimmung, die sich nahezu überall in industrielle Prozesse integrieren lässt. Und das bei einer Größe pro Radar-Tag mit Gehäuse von nur 13,75 x 16 x 6 Millimetern.

Präzise Ortung in dynamischen Lagerumgebungen

Moderne Lager zeichnen sich durch flexible Strukturen, wechselnde Regalanordnungen und variable Materialflüsse aus. Menschliche Arbeitskräfte, autonome Fahrzeuge und Robotersysteme agieren in engen Räumen, was die Koordination deutlich erschwert. Unübersichtliche Regalbereiche und tote Winkel führen zu längeren Kommissionierungszeiten und steigenden Lagerkosten.

SHIELD begegnet diesen Herausforderungen mit einem robusten Lokalisierungssystem, das die Echtzeitposition von Robotern und Logistikeinheiten präzise und zuverlässig erfasst. Das harmonische ISM-Radar liefert dabei hochauflösende Echosignale, die in einer industrietauglichen Software- und Hardwarearchitektur verarbeitet werden. Dank standardisierter Schnittstellen wie REST, WebSocket und MQTT lässt sich das System einfach in bestehende cyber-physische Systeme und Industrieprozesse integrieren.

Robuste Technologie für Industrie 4.0

Im Vergleich zu laser- oder kamerabasierten SLAM-Verfahren, die durch wechselnde Lichtbedingungen und Reflexionen beeinträchtigt werden, oder zu RF-basierten Methoden niedrigerer Frequenzen, die oft an Genauigkeit verlieren, bietet SHIELD eine zuverlässige und störfeste Positionierung im Sub-Zentimeter-Bereich.

Das System ist speziell auf industrielle Umgebungen ausgelegt und berücksichtigt komplexe Einflüsse wie Mehrwegeausbreitung oder parallele Senderquellen. Durch die Verbindung von hochfrequenter Signalverarbeitung, industrieller Hardware und einem skalierbaren Softwareframework trägt SHIELD dazu bei, Materialflüsse effizienter zu gestalten, Kommissionierungszeiten zu verkürzen und die Sicherheit im Zusammenspiel von Menschen und Robotern zu erhöhen.

Zielgruppen des Projekts sind Betreiber automatisierter Lagersysteme, Hersteller autonomer mobiler Roboter, Systemintegratoren im Bereich Industrie 4.0 sowie Forschungs- und Entwicklungspartner in der Radar- und Hochfrequenztechnik.

Projektpartner und Förderung

SHIELD wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021–2027 gefördert und wird vom Projektträger Jülich (Forschungszentrum Jülich GmbH) koordiniert. Konsortialführer ist die Heuel & Löher GmbH & Co. KG. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Integrierte Systeme der Ruhr-Universität Bochum, dem Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen der TU Dortmund, dem Fraunhofer IML, und zwei weiteren Industriepartnern, der SDFS Smarte Demonstratorfabrik Siegen GmbH und der Würth Industrie Service GmbH & Co. KG soll eine Branchenlösung zur weiteren Automatisierung von Logistiksystemen geschaffen werden.

Projektlaufzeit: 1. Mai 2025 – 30. April 2028