Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines intuitiven Steuerungskonzeptes für Lasthebemaschinen

Im Forschungsvorhaben „Intuitives Laststeuerungskonzept“ wird eine neue, effiziente, leicht handzuhabende Steuerung für Lasthebemittel entwickelt. Durch die intuitive zielorientierte Bedienung steuert der Bediener die Maschine in Abhängigkeit der eigenen Orientierung. Der Anwender gibt über eine Joystickbewegung die gewünschte Bewegungsrichtung des Hakens vor, die vom Steuerungssystem automatisch in die Ansteuerung der einzelnen Teilantriebe übersetzt wird. Eine gedankliche Umrechnung zwischen dem Benutzer- und dem Maschinenkoordinatensystem entfällt. Neben dem Steuerungskonzept und der entworfenen Logik entsteht als Ergebnis des Vorhabens ein Demonstrator in Form einer Funksteuerung, die nach ergonomischen Gestaltungsprinzipien konzipiert wird, samt entsprechender Empfangseinheit. Das neue Steuerungskonzept ist auf alle Arten von Lastehebemitteln anwendbar. Im Forschungsprojekt wird in Abstimmung mit dem Projektbegleitenden Ausschuss entschieden, welches Hebemittel exemplarisch für den Demonstrator verwendet wird.

Um das Forschungsziel zu erreichen, wird zu Beginn eine Anforderungsanalyse zum Thema Laststeuerungen unter den Aspekten Ergonomie, Sicherheit und Funktionalität erstellt. Vorhandene Steuerungskonzepte werden untersucht, um somit eine Grundlage für die Bewertung der Lösungsansätze zu schaffen. Die Sensorik des Orientierungssystems wird durch wissenschaftliche Versuche ausgewählt. Ein geeignetes Steuergerät wird entwickelt. Am Ende wird der Demonstrator durch ergonomische und logistische Kennzahlen evaluiert.

Ziel ist, durch die direkte Positionssteuerung in Abhängigkeit der Blickrichtung des Bedieners eine intuitive und damit einfache, schnelle und sichere Manipulation von Lasten zu ermöglichen. Vor allem für ungeübte Bediener, die nur gelegentlich ein Hebemittel bedienen (Umfeld von KMU), existieren in dieser Hinsicht Verbesserungspotentiale. Neben den Anwendern profitieren zudem Sensorik- und Steuerungshersteller vom Ergebnis des Forschungsvorhabens.

Ergebniszusammenfassung:

Mit der intuitiven Laststeuerung steht ein industrietaugliches Steuerungskonzept für funkgesteuerte Krane zur Verfügung, das von unterschiedlichen Bedienern zur sicheren Steuerung eines Krans verwendet werden kann. Es wurde gezeigt, dass eine neuartige Mensch-Maschine-Schnittstelle für funkbediente Krane die Manipulation von Lasten erheblich vereinfachen und damit Logistikprozesse nachhaltig verbessern kann. Die im Rahmen des Projekts erarbeiteten Ergebnisse können bereits in der Praxis eingesetzt werden. Der Demonstrator der intuitiven Laststeuerung kann über das Ende des Forschungsprojekts hinaus von allen interessierten Personen besichtigt und getestet werden.

Von den Ergebnissen des Forschungsprojekts profitieren Anwender, Betreiber und Hersteller von Kranen bzw. Kransteuerungen. Experten- und Gelegenheitsbediener erwarten durch die intuitive Steuerung eine erhebliche Verringerung der kognitiven Belastung und eine verbesserte Gebrauchstauglichkeit. Kran-Betreiber profitieren vom neuen Steuerungskonzept aufgrund der erhöhten Intuitivität und dem damit verbundenen deutlichen Sicherheitsgewinn, da die Wahrscheinlichkeit von Fehlbedienungen reduziert wird. Gleichzeitig sinkt die Schulungszeit für neue Mitarbeiter. Zudem ist eine mögliche Zeiteinsparung bei der Lastmanipulation und damit ein wirtschaftlicher Vorteil zu erkennen. Kran- und Komponentenhersteller profitieren durch mögliche Marktvorteile, die sich aus der Implementierung des intuitiven Bedienkonzepts ergeben, und durch ein erweitertes Benutzerkollektiv, da Kranbedienung mit Hilfe der intuitiven Laststeuerung auch für Novizen schnell und leicht zu erlernen ist.

Die intuitive Laststeuerung eignet sich für den Einsatz an allen Krantypen, unabhängig vom Systemaufbau und der Anzahl der Freiheitsgrade, sowie bei allen Anwendungsfällen. Zusätzlich ist das Konzept auf kranähnliche Maschinen in anderen Branchen, wie Autobetonpumpen, Arbeitsbühnen, Forstgeräte, Roboterarme und andere Manipulatoren, übertragbar.