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Start des Kompetenzzentrums »ROBDEKON«

Start des Kompetenzzentrums »ROBDEKON«

Müssen chemisch verseuchte Areale saniert oder kerntechnische Anlagen zurückgebaut werden, sind die Arbeiter – allen Vorsichtsmaßnahmen und Schutzausrüstungen zum Trotz – erheblichen Gesundheitsrisiken ausgesetzt. Künftig sollen Robotersysteme solche Dekontaminationsarbeiten ausführen, damit Menschen der Gefahrenzone fernbleiben können. An der Verwirklichung dieser Vision arbeitet das neue Kompetenzzentrum »ROBDEKON«, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit zwölf Millionen Euro gefördert wird.

ROBDEKON steht für »Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen« und ist der Erforschung von autonomen oder teilautonomen Robotersystemen gewidmet. Es wird vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB koordiniert. Als Forschungsinstitutionen sind neben den Standorten Karlsruhe und Ilmenau des Fraunhofer IOSB auch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und das FZI Forschungszentrum Informatik beteiligt. Industriepartner im Konsortium sind die Götting KG, die Kraftanlagen Heidelberg GmbH, die ICP Ingenieurgesellschaft Prof. Czurda und Partner mbH und die KHG Kerntechnische Hilfsdienst GmbH.
ROBDEKON ist das erste Kompetenzzentrum für Robotersysteme in menschenfeindlichen Umgebungen und wird durch das BMBF im Rahmen des Programms »Forschung für die Zivile Sicherheit« seit Mitte Juni 2018 gefördert. Die Laufzeit erstreckt sich über zunächst vier Jahre, Ziel ist jedoch, dass das Kompetenzzentrum langfristig weiterbesteht.

Umwelterfassung und Bewegungsplanung

»Unser Konsortium vereint herausragende Expertise aus den Bereichen Robotik, Altlastensanierung und Rückbau kerntechnischer Anlagen«, sagt der Sprecher des Kompetenzzentrums ROBDEKON, Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Beyerer. Er ist Professor für Informatik am KIT und gleichzeitig Institutsleiter des Fraunhofer IOSB. »Wir werden nun die Forschung an multisensorieller Umwelterfassung, Algorithmen für die Bewegungsplanung und Telepräsenztechnologien systematisch vorantreiben. Damit können Roboter Dekontaminationstätigkeiten selbstständig durchführen, während Menschen von einem sicheren Leitstand aus die Arbeiten koordinieren, überwachen und bei schwierigen Aufgaben ferngesteuert eingreifen.«
Beim Stichwort Roboter dürfe man allerdings weder an klassische Industrieroboter noch an menschenähnliche (humanoide) Roboter denken, erläutert Beyerer: »Wir setzen auf innovative Konzepte wie zum Beispiel Kletterroboter oder automatisierte Baumaschinen.«
Die Projektpartner verfügen über verschiedene, sich ergänzende Labore, die in den kommenden Jahren erweitert, vernetzt und für externe Interessenten zugänglich gemacht werden sollen. Mithilfe von Anwendern und Industriepartnern sollen vielversprechende Ansätze aus der Forschung im Rahmen von ROBDEKON in praxistaugliche Systeme umgesetzt werden. Als zentrale Anlaufstelle für alle Anfragen zum Thema roboterbasierte Dekontamination wird am Fraunhofer IOSB ein Koordinationsbüro des Kompetenzzentrums eingerichtet.

© Fraunhofer IOSB

© Fraunhofer IOSB

Der autonome Bagger »IOSB.BoB« des Fraunhofer IOSB ist ein Technologiedemonstrator. Er kann Gefahrenstoffe bergen und abtransportieren. © Fraunhofer IOSB

Der autonome Bagger »IOSB.BoB« des Fraunhofer IOSB ist ein Technologiedemonstrator. Er kann Gefahrenstoffe bergen und abtransportieren.
© Fraunhofer IOSB

Algorithmen-Toolbox und autonomer Bagger

Wissenschaftlich wird sich das Fraunhofer IOSB darauf konzentrieren, Autonomiefähigkeiten für Baumaschinen weiterzuentwickeln – ein Bereich, in dem das Institut über langjährige Erfahrung verfügt: »Wir bringen insbesondere unsere Algorithmen-Toolbox für autonome mobile Robotersysteme in ROBDEKON ein«, erklärt der zuständige Abteilungsleiter Christian Frey. »Sie ermöglicht es, in unwegsamem Gelände zu navigieren, Hindernissen auszuweichen und Manipulatoren zu steuern – damit etwa eine Baggerschaufel auch tatsächlich verseuchtes Material aufnimmt und an der gewünschten Stelle wieder ablädt.«
Das Institut verfügt bereits über mehrere geländegängige Roboterfahrzeuge sowie einen ersten automatisierten Bagger. Christian Frey: »Nun geht es darum, diese Autonomiefähigkeiten auf weitere Maschinen zu übertragen und sie noch flexibler, leistungsfähiger sowie leichter handhabbar zu machen.«

Dekontamination, Telepräsenz und Living-Lab

Einen Schwerpunkt der Arbeiten am KIT bilden Robotersysteme, die Dekontaminationsarbeiten zum Beispiel in Kernkraftwerken autonom oder halbautonom leisten können. Forscherinnen und Forscher am Lehrstuhl für Hochperformante Humanoide Technologien (H²T) und im Forschungslabor für Intelligente Prozessautomation und Robotik (IPR) entwerfen und bauen Robotersysteme, die verstrahlte sowie biologisch oder chemisch verunreinigte Oberflächen oder Anlagenteile reinigen oder abbauen können. Dazu gehören die Entwicklung von Methoden zur dreidimensionalen Umgebungserfassung, zur Inspektion des Arbeitsumfeldes sowie zum Planen und Ausführen von Dekontaminationsaufgaben wie dem Entfernen gefährlicher Verunreinigungen von Objekten oder Flächen und nicht zuletzt das Programmieren der entsprechenden Steuerungssoftware.
Überwacht und gesteuert werden diese Geräte mit Techniken der Telepräsenz, die am Lehrstuhl für Intelligente Sensor-Aktor-Systeme (ISAS) entwickelt werden. Dabei vertritt ein sogenannter Teleoperator, etwa ein Roboter, den Nutzer vor Ort in gegebenenfalls weit entfernten menschenfeindlichen Umgebungen. Dieser kann zum Beispiel Kopfbewegungen des Nutzers nachvollziehen und dann entsprechende Kamerabilder übertragen. Außerdem werden am ISAS Verfahren untersucht, um Verteilung und Intensität der Schadstoffbelastung zu messen und zu visualisieren, so dass Einsätze so effizient wie möglich durchgeführt werden können.

BU Der am TMB und IPR des KIT entwickelte Manipulator misst die radioaktive Belastung von Oberflächen, dekontaminiert sie und misst dann erneut, so dass die belasteten Areale schließlich freigegeben werden können. Bild: KIT/Patrick Kern

BU Der am TMB und IPR des KIT entwickelte Manipulator misst die radioaktive Belastung von Oberflächen, dekontaminiert sie und misst dann erneut, so dass die belasteten Areale schließlich freigegeben werden können. Bild: KIT/Patrick Kern

Am Institut für Technologie und Management im Baubetrieb (TMB) schließlich entsteht ein Living-Lab, in dem die Roboter in verschiedenen realistischen Umgebungen getestet und für die Arbeit in Kernkraftwerken ertüchtigt werden. Darüber hinaus wird am TMB an einem speziellen Roboter gearbeitet, der insbesondere Betonoberflächen auf gefähr­liche Verunreinigungen untersuchen, diese erfassen und schließlich beseitigen kann. Im letzten Schritt untersuchen die Wissenschaftler, wie die neuen Methoden und Geräte ganz praktisch auf Deponien oder belasteten Arealen eingesetzt werden können.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Veröffentlicht von

Inga Ronsdorf

Für mich spielen Effizienz, Nachhaltigkeit und Ressourcenschutz in der heutigen Industrie eine entscheidende Bedeutung.

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