Automated Guided Vehicles (AGV) und Autonomous Mobile Robots (AGR) übernehmen zunehmend Aufgaben in Produktion, Logistik und Transport. Sie gewährleisten einen gleichmäßigen Materialfluss, entlasten das Personal und lassen sich flexibel in bestehende Prozesse einbinden. Während klassische AGV-Systeme definierten Fahrwegen folgen, entscheiden sich AGR mit Hilfe von Echtzeit-Sensorfusion und KI-basierter Umfeldinterpretation selbstständig für den effizientesten Pfad.
Um die Entwicklung solcher Systeme zu vereinfachen und gleichzeitig die geforderten Sicherheitsstandards zu erfüllen, stellen Anbieter wie NXP und MicroSys integrierte Hard- und Softwareplattformen bereit. Diese bestehen aus vorvalidierten, skalierbaren Modulen, Betriebssystemen und optionaler Middleware. Die Unterstützung reicht von der Hardwareauswahl über das Design bis hin zur Entwicklung sicherheitsrelevanter Software und Schnittstellenintegration.
Unterschiedliche Systemarchitekturen
Aktuelle AGV- und AGR-Systeme benötigen für Navigation, Objekterkennung, Routenplanung und Energieverwaltung eine Vielzahl von Sensordaten in Echtzeit. Hierfür kommen spezialisierte Prozessoren, wie die S32G3-Serie von NXP, zum Einsatz, die in den Modulen von Microsys Electronics implementiert sind. Das 82x50mm kleine Modul Miriac MPX-S32G399A enthält z.B. sämtliche relevanten Ethernet- und CAN-Ports und kann durch einen optionalen Supervisor überwacht werden. So werden zentrale Kommunikations- und Steuerungsfunktionen des Fahrzeugs auf einer Plattform gebündelt.
Über die extern zugänglichen Schnittstellen lassen sich Videokameras, Lidar- und Radarsensoren oder zusätzliche Steuergeräte unkompliziert anbinden. Die Vielzahl an Netzwerkanschlüssen – wie je ein GbE, 1000Base-T1 und 100Mb sowie sechs 100Base-T1 – sorgt für hohe Flexibilität im Anlagenverbund. Die Unterstützung von Zeitsynchronisation über Time-Sensitive Networking (TSN) ermöglicht dabei einen sicheren und deterministischen Datenaustausch.
Neben den physischen Schnittstellen ist die Leistungsfähigkeit der eingesetzten CPUs entscheidend: Die S32G399A-Plattform arbeitet mit acht ARM-Cortex-A53-Kernen, unterstützt durch vier Cortex-M7-Dual-Core-Lockstep-Kerne. Sie bieten Funktionen für sicherheitskritische, zeitkritische Anwendungen und können im Lockstep-Modus betrieben werden. Bis zu 4GB LDDR4-Speicher und bis zu 32GB eMMC ermöglichen auch datenintensive Auswertungen. Eine hardwarebasierte Security Engine sorgt für geschützte Systemstarts und sicheren Datenaustausch innerhalb des Fahrzeugs und mit der Leitstelle.
Integration und Softwareunterstützung
Eine nahtlose Integration aller Sensoren und Subsysteme reduziert die Gesamtkosten und Entwicklungsdauer spürbar. Grundlage dafür bildet die Bereitstellung von applikationsfertigen Embedded-Modulen, die für raue Industrieumgebungen spezifiziert sind und durch den breiten Temperaturbereich (-40 bis +85°C) einen flexiblen Einsatz ermöglichen. Entwickler können sich so stärker auf die prozessspezifische Applikationslogik konzentrieren. Microsys liefert dazu ein umfassendes Entwicklungskit mit Zubehör, Dokumentation und Tools für eine beschleunigte Inbetriebnahme. Applikationsfertige Linux-Betriebssysteme oder Unterstützung für QNX und Bare-Metal-Entwicklung helfen bei der Umsetzung von markt- und kundenspezifischen Anforderungen.
Ein modularer Aufbau mit Carrierboard und System-on-Module führt zu geringen Umstellungszeiten bei der Migration auf neue Plattformen. Ein Beispiel ist der Wechsel vom Miriac MPX-S32G274A auf das MPX-S32G399A, der durch identische Bauformen und kompatible Schnittstellen vereinfacht wird. Zusatzmodule wie das Miriac MPX-S32Z2 sind für erweiterte Echtzeitanforderungen kombinierbar. So lassen sich auch KI-Beschleuniger wie der Hailo-8-Prozessor ergänzen, um in Zukunft auch komplexere Umfeldanalysen und Sensorfusion lokal im Fahrzeug durchzuführen.
Embedded-Systeme im Gesamtverbund
Die zunehmende Vernetzung von Fahrzeugen, Anlagen und Leitständen erfordert ein koordiniertes Zusammenspiel unterschiedlicher Hardware und Software. Neben Ethernet, CAN und Automotive-spezifischen Protokollen kommt der Unterstützung industrieller Busse und der Einhaltung branchenspezifischer Normen – IEC61508, EN50155 oder ISO 13849 – eine besondere Rolle zu. Die Designs von Microsys Electronics sind auf langfristige Verfügbarkeit, Robustheit und Skalierbarkeit ausgelegt.
Die Anpassungsfähigkeit der angebotenen System-on-Module ermöglicht darüber hinaus die Umsetzung standortspezifischer Anforderungen, z.B. durch maßgeschneiderte Carrierboards oder zusätzliche Sicherheitsfunktionen. Ein umfassender Schnittstellensupport bringt die Integration von USB, FlexRay, LIN und GPIOs ebenso mit wie Diagnoseschnittstellen wie JTAG.
Herstellerübergreifende Plattformlösungen tragen dazu bei, Integrationsaufwände kalkulierbar zu halten, Risiken im Zertifizierungsprozess zu reduzieren und die Entwicklung vernetzter, autonomer Transportsysteme auf ein neues technisches Niveau zu heben. Während sich der Markt weiter ausdifferenziert, profitieren Entwickler von den kontinuierlich erweiterten Produktportfolios und der praxisorientierten Unterstützung durch spezialisierte Embedded-Partner.
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