Flugroboter heben ab
Plattformen an hohen Gebäuden zu befestigen, um Menschen im Notfall zu evakuieren oder eine Landebahn auf unebenem Terrain anzulegen: Das sind nur zwei Bereiche, in denen Flugrobotor große Wirkung haben und möglicherweise Menschenleben retten könnten. Das ARCAS-Team ("Aerial Robotics Cooperative Assembly System") arbeitet 18 Monate lang innerhalb eine vier Jahre dauernden Projekts an der Entwicklung dieser Maschinen. Es arbeitet am ersten kooperativen frei fliegenden Robotersystem, das Strukturen an unzugänglichen Standorten montieren und aufbauen kann, auch im Weltraum. Das Projekt wird unter dem Themenbereich Informations- und Kommunikationstechnologien des Siebten Rahmenprogramms (RP7) mit 6,15 Mio. EUR von der Europäischen Kommission finanziert. Damit die Roboter in die Lüfte aufsteigen können, sind Fortschritte in fünf Schlüsselbereichen notwendig: bei den Hubschrauber- bzw. Quadrotorsystemen selbst, bei der Bewegungssteuerung für Transport und Montage, bei der Roboterwahrnehmung, der Kooperation zwischen mehreren Robotern und bei den Instrumenten, um Eingriffe des Menschen zu erlauben. Das Team hat bereits Prototypen entwickelt. Der erste ist ein Quadcopter mit einem Roboterarm und einer Hand, mit der zylindrische Objekte gegriffen werden können. Eine Priorität bei der Entwicklung war, das Gewicht des Arms so gering wie möglich zu halten, wodurch die Auswirkungen auf die Stabilität des Quadcopters minimal sind. Bei dem zweiten Prototypen handelt es sich um einen elektrischen Helikopter, der mit einem Greifer auf einem Arm ausgestattet ist, der in jede Richtung gebeugt werden kann. Jeder Roboter wird mit einem Manipulator ausgestattet sein, mit dem Objekte gegriffen werden können. Das Team arbeitet an den Bewegungssteuerungstechniken für diesen Manipulator. Dieser muss in der Lage sein, mehrere fliegende Roboter gleichzeitig zu steuern, die bei einer Konstruktionsaufgabe dasselbe Objekt greifen. Wahrnehmung ist der Schlüssel für jeden aufgabenorientierten Roboter. Für die ARCAS-Roboter sind dies die Erkennung von Szenen, schnelle Generierung von 3D-Modellen, simultane Lokalisierung und die Abbildung multipler Luftroboter, genaueste 3D-Positionierung und Nachverfolgung, sodass Montagearbeiten gelenkt werden können. Und schließlich ist die kooperative Wahrnehmung für die Montage zu nennen, da die Roboter zur Zusammenarbeit in der Lage sein müssen. Die kooperative Planung wird die Sicherheit beim gleichzeitigen Betrieb mehrerer Flugroboter während Montage- oder Demontagearbeiten oder bei Inspektionsaufgaben gewährleisten, während für menschliche Operatoren die Möglichkeit bestehen muss, in diese autonome Wahrnehmung, Planung und Steuerung - falls erforderlich - einzugreifen. Dies erfolgt mithilfe von virtueller Haptik - einer Technologie, die durch Berührung funktioniert. Sobald Konzepte, Methoden und Algorithmen vorliegen, werden sie auf drei verschiedene Art und Weisen getestet werden. Die autonomen Quadrotoren und ein integriertes System für die Positionierung werden auf grundlegende Manipulations- und Montagefunktionen hin bewertet werden. Diese Tests werden im Innenraum durchgeführt werden. Im Freien wird man noch modernere Manipulatoren mit integrierten Kraftsensoren, die auf autonomen Hubschraubern montiert sind, testen. Multiple Roboterarme werden zur Simulation frei fliegender Objekte verwendet, die Objekte im Weltraum manipulieren. Das Projekt wird die Grundlagen für den Entwurf und die Entwicklung von kooperierenden Flugrobotern mit mehreren physikalischen Eigenschaften legen, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden könnten. Die Industriepartner von ARCAS werden als erste die projekteigenen Technologien einsetzen und einen Weg zur Kommerzialisierung bieten, entweder für die Inspektion, Wartung, Reparatur, Satellitenwartung oder im Bauwesen.Weitere Informationen sind abrufbar unter: ARCAS-Website http://www.arcas-project.eu/