Schunk Roboter übernehmen Sandstrahlarbeiten an der Sydney Harbour Bridge

Autor / Redakteur: Christopher Parlitz* / Jan Vollmuth

Das Reinigen von Stahlbauwerken mittels Sandstrahl ist ein Knochenjob – den künftig neu entwickelte Sandstrahlroboter übernehmen können. Ihre Feuertaufe bestanden die robusten Roboter, die einen Leichtbauarm von Schunk verwenden, bei Instandhaltungsarbeiten an der Sydney Harbour Bridge.

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Bei der Instandhaltung der Sydney Harbour Bridge übernimmt ein Sandstrahlroboter die gefährliche und gesundheitsschädliche Schwerstarbeit, die Brückenkonstruktion mit Sand abzustrahlen.
Bei der Instandhaltung der Sydney Harbour Bridge übernimmt ein Sandstrahlroboter die gefährliche und gesundheitsschädliche Schwerstarbeit, die Brückenkonstruktion mit Sand abzustrahlen.
(Bild: Schunk)

Die Entwicklungsgeschwindigkeit in der Servicerobotik nimmt rasant zu. Kaum eine Woche vergeht, in der nicht über neuartige Konzepte und Anwendungen berichtet wird. Was vor wenigen Jahren noch als wissenschaftliche Spielerei einiger robotikverliebter Forschungsinstitute galt, ist auf dem besten Weg, einen ganzen Industriezweig auf eine neue Entwicklungsstufe zu katapultieren. Dabei beschränkt sich das Spektrum realer Anwendungen keineswegs auf autonome Staubsauger oder Rasenmäher. Vielmehr bietet die Robotik 2.0 das Potenzial, Menschen deutlich umfangreicher als bisher bei körperlich belastenden oder ermüdenden Aufgaben zu entlasten. Dass dies sogar in unstrukturierten Umgebungen gelingt, verdeutlicht der „Bridge Blasting Robot“ von Sabre Autonomous Solutions, der zur Instandhaltung der Sydney Harbour Bridge eingesetzt wird.

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Automatisierten Reinigung von Stahlbauwerken

Die Idee zur automatisierten Reinigung von Stahlbauwerken wurde vor rund sieben Jahren in Sydney geboren. Unter Leitung von Professor Dikai Liu und in Kooperation mit der Straßen- und Verkehrsbehörde „Roads and Maritime Services NSW“ entwickelte das Centre for Autonomous Systems (Fakultät Engineering and Information Technology) der University of Technology Sydney (UTS) einen autonomen Sandstrahlroboter zur Instandhaltung von Stahlbrücken. Heute verantwortet Sabre Autonomous Solutions, ein Robotik-Startup der UTS, die Umsetzung bis zur Marktreife sowie die Vermarktung. Als Investor ist Burwell Technologies beteiligt, Australiens führender Anbieter von Sandstrahl-Equipment. Dieser vermarktet bereits die nächste Generation des Systems.

Nach einer erfolgreich absolvierten Testphase gehört der Sandstrahlroboter mittlerweile zum Standard-Equipment der Instandhaltungsteams an der weltberühmten Sydney Harbour Bridge. Mit einer Spannweite von 503 m, einer Höhe des Bogenscheitels von 134 m und 52.800 t verbautem Stahl zählt diese zu den schwersten und weitesten Stahlbogenbrücken der Welt. Wie alle Stahlbrücken muss auch die Sydney Harbour Bridge kontinuierlich gewartet und vor Korrosion geschützt werden. Dabei gilt es unter anderem, eine Stahlfläche von 485.000 qm, also rund 68 Fußballfeldern, mittels Sandstrahl zu reinigen und neu zu streichen. Für einen einzigen neuen Anstrich sind rund 30.000 Liter Farbe erforderlich.

Präziser und ausdauernder als der Mensch

Rosie und Sandy, so der Name der beiden “Blasting Robots“, fräsen souverän und ausdauernd Schmutz, Rost und alte Farbe von den Stahlträgern. Während die Teams aufgrund der extremen körperlichen Belastungen zum Teil alle 15 bis 30 Minuten eine Pause einlegen müssen, arbeiten sich die beiden kraftvollen Leichtgewichte ohne Unterbrechung Meter für Meter voran – deutlich ausdauernder, schneller und präziser als der Mensch es je könnte. Rund 50 Minuten benötigt der Roboter für ein Segment. Mithilfe eines Kinect Sensors und spezieller Algorithmen berechnet ein Mapping-System den exakten Bahnverlauf der Sandstrahlpistole und verhindert Kollisionen. Der Bediener wiederum überwacht den Sandstrahlprozess aus sicherer Entfernung.

Der Bridge Blasting Robot im Einsatz.

Seitdem die beiden Serviceroboter im Einsatz sind, seien die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Qualität der Sandstrahlarbeiten deutlich gestiegen, bestätigt Greg Peters, Engineering Design Manager bei Sabre Autonomous Solutions. „Selbst erfahrene Mitarbeiter sind aufgrund der Ermüdung beim Sandstrahlen nicht in der Lage, derart konstante Ergebnisse zu erzielen“, so Peters. Dabei ist die Bedienung des Systems denkbar einfach: Der Leichtbauroboter wird manuell auf einem einfachen Schienensystem positioniert. Anschließend scannt er vollautomatisch die Stahlkonstruktion und erstellt daraus eine dreidimensionale Karte. Sobald der Operator den Sandstrahlprozess per Fernsteuerung aktiviert, beginnt die Bearbeitung.

Mobiler Leichtbauarm mit Nehmerqualitäten

Das Herzstück der beiden Sandstrahlroboter ist jeweils ein Lightweight Arm LWA 4 mit besonders hoher Traglast des Spanntechnik- und Greifsystemspezialisten Schunk. Unter einer Schutzhülle sicher verpackt können den Leichtbauarmen weder Rost, Staub noch Luftfeuchtigkeit, weder die Vibrationen noch die wechselnden Belastungen des Sandstrahlens etwas anhaben. Um den Standort zu wechseln, lässt sich der Roboter entweder vor Ort auf den Schienen verfahren oder in kompakte Einheiten zerlegt von Hand transportieren.

Der Leichtbauarm LWA 4 wurde mit dem MM Award 2012 ausgezeichnet.

Die Kombination aus Beweglichkeit, Robustheit, Kraft und Leichtbau machen den LWA zu einem vielseitig einsetzbaren Helfer in der Servicerobotik. Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern ist er gezielt darauf ausgelegt, wechselnde Tätigkeiten im unmittelbaren Umfeld des Menschen zu automatisieren. Dazu zählen Prüf- und Montageaufgaben ebenso wie der Einsatz in Assistenzsystemen, zu denen auch die Sandstrahlanwendung in Sydney zählt. Eine dauerhaft hohe Wiederholgenauigkeit von +/- 0,1 mm bietet optimale Voraussetzungen für präzise Operationen. Der Leichtbauroboter lässt sich portabel, also ortsveränderlich, oder sogar mobil einsetzen. Die maximale Zuladung beträgt 15 kg.

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