ARCAS: Flugroboter ersetzen Menschen in Hochrisikobereichen
Es gibt viele Situationen, in denen es für den Menschen schlichthin unmöglich, zu gefährlich, kompliziert oder zu zeitaufwendig ist, einzugreifen und Arbeiten durchzuführen. Man denke nur an kontaminierte Gebiete nach einem nuklearen Unfall, oder die Notwendigkeit, Anlagen wie etwa Antennen auf Berggipfeln zu errichten. In diesem Fällen könnten zum Beispiel Flugroboter zum Einsatz kommen. ROBOTERN DAS DENKEN UND EIGENSTÄNDIGE HANDELN LEHREN Das EU-Projekt ARCAS (Aerial Robotics Cooperative Assembly System) hat etliche verschiedene Flugroboter mit vielgelenkigen Manipulatorarmen entwickelt, die zusammen daran arbeiten, sicher und effizient Teile zu greifen, zu transportieren und abzusetzen. Man bringt den Robotern autonomes Handeln und verschiedene Fähigkeiten bei, damit sie bei einer Menge zukünftiger Anwendungen, etwa bei Rettungseinsätzen, zur Inspektion und Wartung im Energie- und Raumfahrtsektor, Strukturen aufbauen oder zerlegen können. ‘Die Idee ist, dass die Roboter in der Lage sein sollen, überall dorthin zu fliegen, wo es für bemannte Luftfahrzeuge oder Bodenroboter nicht möglich oder unpraktisch ist, Arbeiten auszuführen’, wie ARCAS-Projektleiter Professor Aníbal Ollero von der Universität Sevilla erklärte. ‘Wir haben Hubschrauber und Mehrfachrotorsysteme mit acht Rotoren konzipiert, um den Schwebeflug besser zu steuern, die Nutzlast zu erhöhen und die Arme mit mehr Freiheitsgraden zu führen.’ Am Advanced Aerospace Technologies Centre, CATEC , in Sevilla, Spanien, hat man bis zu zehn Miniprototypen vorgeführt, die an einem Indoor-Prüfstand zusammenarbeiten. In den Einrichtungen des DLR , des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in der Nähe von München, und der Universität Sevilla fanden umfangreichere Outdoor-Vorführeinsätze von angepassten Hubschraubern und größeren Mehrfachrotoren zum Greifen von Stangen und deren Transport bis zum späteren Ablegen statt. Die Idee vom fliegenden Roboter ist natürlich nicht neu. Eine große Bandbreite unbemannter Luftfahrzeuge befindet sich bereits in der Nutzung, etwa um Fotos aufzunehmen und weitere Sensordaten zu sammeln. ARCAS ist allerdings dabei einer der Vorreiter, Flugroboter mit Armen auszustatten, um eigenständig zunehmend komplizierte Manipulationsaufgaben zu lösen. Die Roboter sind mit programmierten Anweisungen und dreidimensionalen Karten zur Orientierung versehen, mit Sensoren zur Reaktion auf Fehler wie etwa das Fallenlassen eines Teils oder veränderte Umstände, beispielsweise Wetterbedingungen, ausgestattet, und man hat ihnen sogar beigebracht, im Notfall sicher zu landen oder selbständig nach Hause zu fliegen, wenn der Kontakt zur Basis verlorengeht. ‘Die Roboter arbeiten wirklich sehr gut’, sagte Professor Ollero. ‘Wir müssen noch die Genauigkeit und die Wiederholbarkeit unter verschiedenen Bedingungen verbessern, aber die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Wir konnten Manipulationen in der Luft mit sechs- und siebengelenkigen Armen sowie Wahrnehmungs- und Planungsfunktionalitäten demonstrieren - und das weltweit als erste.’ Nun besteht das Ziel darin, die Robustheit und Reaktionsfähigkeit der Roboter weiter zu verbessern, damit sie in größerer Anzahl zusammenarbeiten und noch kompliziertere Aufgaben erledigen können. ROHRLEITUNGEN PRÜFEN UND WELTRAUMSCHROTT JAGEN ARCAS bereitet den Weg Flugroboter in Anwendungen zu bringen, sobald es die nationalen Sicherheitsgesetze zulassen. Erste Applikationen liegen wahrscheinlich in den Bereichen Inspektion und Wartung: So sind zum Beispiel Öl- und Gaspipelines sowie Stromleitungsnetze zu kontrollieren, die sich über tausende Kilometer erstrecken. Mittelfristige Anwendungsbereiche der Roboter sind dem Team zufolge der schnelle Aufbau von Strukturen wie etwa von Antennenanlagen in abgelegenen Gebieten oder von Stegen zwischen Gebäuden, um beispielsweise Menschen aus Bränden zu retten. Langfristig betrachtet, also nach 2020, werden sie Satelliten und Raumstationen abbauen oder sogar Weltraumschrott einsammeln können. Das ARCAS-Projekt (Aerial Robotics Cooperative Assembly System) vereint acht Partner aus fünf Ländern und wird innerhalb des 7. Rahmenprogramms in Höhe von 6,15 Mio. EUR von der Europäischen Kommission finanziert. Das Projekt begann im Jahr 2011 und dauert bis November 2015. Link zum Projekt auf CORDIS Link zur Projekt-Website