Mit künstlicher Intelligenz betriebene Drohnen lösen schwierige Wartungsaufgaben
AEROARMS (AErial RObotic system integrating multiple ARMS and advanced manipulation capabilities for inspection and maintenance) sind keine typischen Drohnen. Sie bieten den großen Raffinerien, die zehntausende Kilometer Rohrleitungen betreiben müssen, eine einzigartige Lösung, um der Korrosion vorzubeugen und Unfälle zu verhindern. Die Drohnen können außerdem zu den höchstgelegenen Bauten fliegen, sie kartografieren, dank ihrer Ultraschallsensoren die Rohrwanddicke berechnen, Sensoren für zerstörungsfreies Prüfen einsetzen und sogar wichtige Instandhaltungsaufgaben erfüllen. All dies geht mit der Aussicht auf Einsparungen von bis zu 700 000 EUR an Inspektionskosten pro Raffinerie und Jahr einher. Die wichtigste Innovation des Projekts AEROARMS sind die weltweit ersten intelligenten Flugrobotik-Manipulatoren, wozu Arme und Mehrfach-Schub-Plattformen (geneigte Rotoren) gehören, die in jede Richtung Kräfte ausüben können. Aufgrund ihrer modernen künstlichen Intelligenz können sich die Drohnen mit einem Arm an einem zu überprüfenden Objekt festhalten, während sie es mit einem anderen Arm inspizieren. Es gelang, ihre Talente in realen Situationen vorzuführen, unter anderem bei Wanddickenmessungen an Rohren und Tanks. „Wir demonstrierten die Flugmanipulatoren in einer Zementfabrik in Südspanien und in einer Raffinerie in Norddeutschland. Zu den Demonstrationen zählte die Installation von Dauersensoren an unzugänglichen Stellen in Verbindung mit Wanddickenmessungen, die überaus wichtig sind, um Korrosionsfolgen zu bewerten und Unfälle durch Leckagen explosiver Gase zu vermeiden“, berichtet Anibal Ollero, Projektkoordinator, Professor und Leiter des Labors für Robotik, maschinelles Sehen und Steuerung an der Universität Sevilla in Spanien. Natürlich handelt es sich nur um eine Veranschaulichung der Fähigkeiten der Drohnen. Sie können zur Installation von Überwachungssensoren und Kommunikationsausrüstung wie zum Beispiel Antennen an unzugänglichen Orten oder – wie die Universität Sevilla und das Zentrum für fortgeschrittene Raumfahrttechnologie (CATEC) im Rahmen des Projekts AEROBI demonstrierten – für die Detektion und Bewertung von Rissen in Brückenpfeilern mithilfe von Ultraschallsensoren im Endeffektor des Drohnenarms verwendet werden. „Das ist angesichts der großen Anzahl von Straßen- und Eisenbahnbrücken in der EU, die älter als 50 Jahre sind, und des Erfordernisses der Inspektion und Bewertung dieser Brücken überaus relevant“, bekräftigt Ollero. Die Drohnen können bei den meisten Einsätzen autonom fliegen, und im Notfall kann immer ein Mensch aus dem Hintergrund die Steuerung übernehmen.
Unzählige Möglichkeiten
Sieben Monate nach Projektende hat AEROARMS weithin Anerkennung für seinen Beitrag zur Einbeziehung der Manipulation aus der Luft in einen neuen Bereich der Technik erlangt, in dem künstliche Intelligenz zum Einsatz kommen kann. Mehrere industrielle Anwendungen und die Gründung des Start-up-Unternehmens Vertical Engineering Solutions (VES) folgten, das derzeit an einer neuen Version des AEROX-Systems arbeitet. Diese Projektdrohne wurde am CATEC entwickelt. Es liegt eine Einladung vor, sie in den kommenden Monaten in den Vereinigten Staaten zu demonstrieren. Im Dezember 2019 startete das Nachfolgeprojekt AERIAL-CORE, das die Grenzen der Flugrobotik ganz neu abstecken soll. „Das neue Projekt setzt auf künstliche Intelligenz, um den Aktionsradius und die Sicherheit der Flugroboter zu erhöhen. Ziel ist die Implementierung künstlicher Intelligenz bei der Inspektion aus der Luft über große Entfernungen (Kilometer), bei der Manipulation aus der Luft sowie bei der Zusammenarbeit zwischen Flugrobotern und in der Höhe arbeitenden Menschen“, erläutert Ollero. „In der Zwischenzeit nutze ich die Ergebnisse von AEROARMS im Rahmen meiner vom Europäischen Forschungsrat bereitgestellten Finanzhilfe für etablierte Forschung GRIFFIN dazu, eine neue Generation von biologisch inspirierten Flugrobotik-Manipulatoren zu entwickeln.“ Es scheint ganz so, als gäbe es kein Halten mehr für die von AEROARMS inspirierte Welle der Innovation, und als ob die Zukunft noch mehr Überraschungen bereithalten könnte. Auf die Frage nach seinen Erwartungen in Bezug auf die Entwicklung von Anwendungen für andere Märkte antwortet Ollero positiv: „Ich bin mir sicher, dass es sie geben wird. Wir zielen bereits auf neue Anwendungen in den Bereichen Landwirtschaft, Suche und Rettung und sogar Logistik und Transport ab, in denen unsere intelligenten Flugmanipulatoren die Menschen direkt versorgen könnten, während sie arbeiten oder zu Hause bleiben müssen.“ Ein sehr aktueller Gedanke in einer Zeit, in der die meisten Menschen in Europa in ihren Häusern darauf warten, dass die Coronakrise nachlässt.
Schlüsselbegriffe
AEROARMS, Wartung, Instandhaltung, Drohne, unbemanntes Luftfahrzeug, unbemanntes Fluggerät, KI, künstliche Intelligenz, Robotermanipulatoren, unzugängliche Stellen, Raffinerie, Rohre
