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Robotik Mobiler Roboter für die Baustelle

| Redakteur: Katharina Juschkat

Die Automatisierung macht auch vor der Bauindustrie nicht Halt: Das Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center erforscht derzeit, wie autonome Roboter künftig über Baustellen fahren und Lasten transportieren können.

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Die Forschungsplattform Husky A200 soll autonom Lasten auf Baustellen transportieren.
Die Forschungsplattform Husky A200 soll autonom Lasten auf Baustellen transportieren.
(Bild: Live-Style Eppan)

Husky A200 heißt die mobile Roboterplattform, mit der erforscht wird, wie künftig mobile Plattformen autonom über Baustellen fahren und Lasten transportieren können. Damit der mobile Roboter eigenständig den richtigen Weg findet, entwickeln die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center in Bozen die erforderliche Software-Schnittstelle.

Der für raue Umgebungen konzipierte Husky A200 ist mit einer Steuerungselektronik sowie mit Beschleunigungs-, Laser- und Neigungssensoren ausgestattet, die ihm helfen, im unwegsamen Gelände zu navigieren. Derzeit rollt der Roboter noch über das Institutsgelände im Bozner NOI Techpark. Er übernimmt quasi die Rolle eines Assistenten bei Logistikprozessen auf der Baustelle und kann Menschen folgen, indem der Bauarbeiter eine implementierte Follow-me-Funktion aktiviert.

Der mobile Roboter ist auch in der Lage, autonom zu fahren, wie die Forscherinnen und Forscher in ersten Indoor-Tests demonstrieren konnten. „Der Roboter kann mit Hilfe seiner digitalen Gedächtniskarte eigenständig beispielsweise Lasten von A nach B bringen. Die autonome Fortbewegung in unstrukturierten Umgebungen ist jedoch komplex, hier sind noch weitere Entwicklungsschritte erforderlich“, so Terzer.

Dank der Informationen, die die Roboterplattform durch die BIM-Daten erhält, können die Navigationsfähigkeiten verbessert und die sensorische Wahrnehmung des Roboters ergänzt werden. Denkbar ist der Einsatz des mobilen Roboters auch in anderen Anwendungsfeldern – etwa in der Landwirtschaft.

Software-Schnittstelle für mobilen Roboter

Noch fährt Husky A200 nur über simulierte Baustellen der Forscher. Eine Baustelle ist eine schwierige Umgebung für autonome Roboter, da sie sich ständig verändert.
Noch fährt Husky A200 nur über simulierte Baustellen der Forscher. Eine Baustelle ist eine schwierige Umgebung für autonome Roboter, da sie sich ständig verändert.
(Bild: Live-Style Eppan)

Das Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center, die selbstständige Auslandsgesellschaft von Fraunhofer, entwickelt Software-Systeme und Schnittstellen rund um das Building Information Modeling (BIM). Mit BIM haben alle Beteiligten – vom Planer über den Bauherren bis hin zu den Handwerkern und dem Facility Management – während des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks Zugriff auf ein digitales Gebäudedatenmodell.

Ein Forschungsteam entwickelt derzeit eine Software-Schnittstelle, die BIM mit dem Robot Operating System ROS verbindet. Diese modulare Open Source-Plattform ist auf einem Mini-PC installiert, der sich auf dem mobilen Roboter befindet. Da das Entwicklungstool plattformunabhängig ist, lassen sich unterschiedlichste Roboter damit ausrüsten. ROS unterstützt verschiedene Programmiersprachen.

Ziel der Forscherteams ist es, bereits digital vorliegende Gebäudedaten auf der Baustelle optimal zu nutzen. In diesem konkreten Fall besteht der Hauptnutzen darin, den Transport von schweren Lasten wie Baumaterial und Werkzeugen mit dem mobilen Roboter in einer sich ständig ändernden Umgebung zu ermöglichen und somit die physische Arbeit auf der Baustelle zu erleichtern.

Buchtipp

Das Buch Industrieroboter ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Was die Baustelle zur schwierigen Roboterumgebung macht

Über eine Schnittstelle werden digitale, objektorientierte Informationen an den Roboter übertragen. Michael Terzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Forschungsteams Automation and Mechatronics Engineering am Bozner Center, erklärt die Schwierigkeiten: „Eine Baustelle lebt, sie verändert sich fortlaufend. Zeitabhängige Daten wie etwa Angaben zu Hindernissen, die der Roboter mithilfe seiner Sensoren nicht erkennen kann, erhält der Roboter über die Schnittstelle ROSBIM.“

Über das Interface wird der Roboter beispielsweise informiert, dass ein Kabel- oder Aufzugschacht auf der Baustelle an einem bestimmten Tag geöffnet ist und daher umfahren werden muss. Der Roboter kann seine Hinderniskarte über das Robot Operating System ROS also fortlaufend erweitern. Sämtliche Daten werden in der BIM-Datenbank gesammelt und ständig aktualisiert. Die digitalen, objektorientierten Informationen betreffen von der Planung über die Bauausführung bis hin zum Betrieb eines Gebäudes oder eines Infrastrukturbaus alle Etappen des Bauprozesses.

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